Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 176-193
Методология мониторинга и прогнозирования пирогенной гибели лесов на основе данных спутниковых наблюдений
С.А. Барталев
1 , Ф.В. Стыценко
1 , С.А. Хвостиков
1 , E.А. Лупян
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 15.12.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-176-193
Несмотря на значительное количество и площади природных пожаров в нашей стране, наносимый ими социально-экономический и экологический урон, знания о масштабах пирогенной гибели лесов до недавнего времени оставались крайне фрагментарными. В последние годы, благодаря полномасштабному применению методов дистанционного зондирования Земли из космоса, открылась возможность регулярной оценки пирогенных повреждений лесов на всей территории страны. Это позволило создать ежегодно обновляемую многолетнюю базу геопространственных данных о повреждениях пожарами лесов России, выявить с её использованием новые количественные закономерности их пирогенной гибели, создать методическую основу для непрерывного инструментального мониторинга последствий воздействия огня на лесные экосистемы страны. Охватывающая к настоящему времени период 2006–2017 гг. база данных является уникальным источником информации для построения моделей пирогенной гибели лесов в зависимости от условий горения и сопутствующих природных факторов. Наличие такого рода моделей, в свою очередь, открывает принципиально новые возможности разработки методов прогнозирования пирогенной гибели лесов, как важнейшего элемента информационной поддержки процессов принятия решений в современной системе охраны лесов России от пожаров. Приведённые в статье научные сведения указывают на значительную пространственно-временную вариабельность показателей пирогенного воздействия на леса России, наличие трендов пожарных режимов, а также на выраженные сезонные закономерности вероятности гибели насаждений различных древесных пород. На основе установленных закономерностей предложена новая методология вероятностного прогнозирования и оперативной оценки пирогенной гибели лесов. Получаемые прогнозы и оценки гибели лесов демонстрируют достаточно высокий уровень оправдываемости, позволяя их использовать при принятии решений о целесообразности тушения пожаров и планирования постпожарных лесохозяйственных мероприятий.
Ключевые слова: пожары, пирогенная гибель лесов, дистанционное зондирование, мониторинг, прогнозирование
Полный текстСписок литературы:
- Абушенко Н. А., Барталев С. А., Беляев А. И., Ершов Д. В., Захаров М. Ю., Коровин Г. Н., Кошелев В. В., Крашенинникова Ю. С., Лупян Е. А., Мазуров А. А., Минько Н. П., Назиров Р. Р., Семенов С. М., Тащилин С. А., Флитман Е. В., Щетинский В. Е. Опыт и перспективы организации оперативного спутникового мониторинга территории России в целях службы пожароохраны лесов // Исследование Земли из космоса. 1998. № 3. С. 89–95.
- Барталев С. А., Ершов Д. В., Коровин Г. Н., Котельников Р. В., Лупян Е. А., Щетинский В. Е. Информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства РФ (состояние и перспективы развития) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Вып. 5. Т. 2. С. 419–429.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Крылов А. М., Стыценко Ф. В., Ховратович Т. С. Исследование возможностей оценки состояния поврежденных пожарами лесов по данным многоспектральных спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 3. С. 215–225.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Ефремов В. Ю., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Флитман Е. В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 9–27.
- Барталев С. А., Стыценко Ф. В., Егоров В. А., Лупян Е. А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
- Воробьев О. Н. Курбанов Э. А., Лежнин С. А., Полевщикова Ю. А., Демишева Е. Н. Методика выявления степени повреждения древостоев после пожаров 2010 года в Среднем Поволжье // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 217–229.
- Дейвис Ш. М., Ландгребе Д. А., Ланженлауб Д. С., Сиева Р. Ф., Свейн Ф. Х., Филлипс Т. Л., Хоффер Р. М. Дистанционное зондирование: количественный подход / под ред. Ф. Свейна, Ш. Дейвис; пер. с англ. М.: Недра, 1983. 415 с.
- Егоров В. А., Барталев С. А., Лупян Е. А., Уваров И. А. Мониторинг повреждений растительного покрова пожарами по данным спутниковых наблюдений // Известия вузов: геодезия и аэрофотосъемка. 2006. Вып. 2. С. 98–109.
- Коровин Г. Н., Барталев С. А., Беляев А. И. Интегрированная система мониторинга лесных пожаров // Лесное хоз-во. 1998. № 4. С. 45–48.
- Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии: пер. с нем. М.: Мир, 1988. 343 с.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Ершов Д. В., Котельников Р. В., Балашов И. В., Бурцев М. А., Егоров В. А., Ефремов В. Ю., Жарко В. О., Ковганко К. А., Колбудаев П. А., Крашенинникова Ю. С., Прошин А. А., Мазуров А. А., Уваров И. А., Стыценко Ф. В., Сычугов И. Г., Флитман Е. В., Хвостиков С. А., Шуляк П. П. (2015а) Организация работы со спутниковыми данными в информационной системе дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 222–250.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Кашницкий А. В., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Суднева О. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. (2015б) Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
- Охрана окружающей среды в России, Федеральная служба государственной статистики. URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/doc_1139919459344 (дата обращения: 23.12.2017).
- Пономарев Е. И., Харук В. И., Якимов Н. Д. Результаты и перспективы спутникового мониторинга природных пожаров Сибири // Сибирский лесной журн. 2017. № 5. С. 25–36.
- Руководство по проектированию, организации и ведению лесопатологического мониторинга. Утверждено приказом Рослесхоза от 29.12.2007. № 523. URL: http://www.alppp.ru/law/bezopasnost-i-ohrana-pravoporjadka/21/prikaz-rosleshoza-ot-29-12-2007--523.html (дата обращения: 23.10.2017).
- Стыценко Ф. В., Барталев С. А., Егоров В. А., Лупян Е. А. Метод оценки степени повреждения лесов пожарами на основе спутниковых данных MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 254–266.
- Стыценко Ф. В., Барталев С. А., Иванова А. А., Лупян Е. А., Сычугов И. Г. Возможности оценки площадей лесных пожаров в регионах России на основе данных спутникового детектирования активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 189–298. DOI:10.21046/2070-7401-2016-13-6-289-298.
- Хвостиков С. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Лупян Е. А. Региональная оптимизация параметров прогнозной модели природных пожаров и оперативное моделирование динамики их развития с использованием данных спутниковых наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 3. С. 91–100.
- Arino O., Plummer S., Defrenne D. Fire Disturbance: The ten years time series of the ATSR World Fire Atlas // Proc. MERIS-AATSR Symp. ESA publication. 2005. P. 597.
- Bartalev S. A., Egorov V. A., Loupian E. A., Uvarov I. A. Multi-Year Circumpolar Assessment the Area Burnt in Boreal Ecosystems Using SPOT-Vegetation // Intern. J. Remote Sensing. 2007. Vol. 28. No. 6. P. 1397–1404.
- Epting J.; Verbyla D.; Sorbel B. Evaluation of remotely sensed indices for assessing burn severity in interior Alaska using Landsat TM and ETM+ // Remote Sensing of Environment. 2005. Vol. 96. P. 328–339.
- Gao B. NDWI — A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Remote Sensing of Environment. 1996. Vol. 58. P. 257–266.
- Giglio L., Van Der Wer G. R., Randerson J. T., Collatz P. Kasibhatla G. J. Global estimation of burned area using MODIS active fire observations // Atmospheric Chemistry and Physics. 2006. Vol. 6. P. 957–974.
- Hoy E. E., French N. H., Turetsky M. R., Trigg S. N., Kasischke E. S. Evaluating the potential of Landsat TM/ETM+ imagery for assessing fire severity in Alaskan black spruce forests // Intern. J. Wildland Fire. 2008. Vol. 17. P. 500–514.
- Isaev A. S., Korovin G. N., Bartalev S. A., Ershov D. V., Janetos A. С., Kasischke E. S., Shugart H. H., French N. H., Orlick B. E., Murphy T. L. Using Remote Sensing to Assess Russian Forest Fire Carbon Emissions // Climate Change. 2002. Vol. 55. No. 1-2. P. 235–249.
- Justice C., Giglio L., Boschetti L., Roy D., Csiszar I., Morisette J., Kaufman Y. MODIS Fire Products Algorithm Technical Background Document. Version 2.3. 2006. URL: http://modis-fire.umd.edu/files/atbd_mod14.pdf.
- Loupian E. A., Mazurov A. A., Flitman E. V., Ershov D. V., Korovin G. N., Novik V. P., Abushenko N. A., Altyntsev D. A., Koshelev V. V., Tashchilin S. A., Tatarnikov A. V., Csiszar I., Sukhinin A. I., Ponomarev E. I., Afonin S. V., Belov V. V., Matvienko G. G., Loboda T. Satellite Monitoring of Forest Fires in Russia at Federal and Regional Levels // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006. Vol. 11. Iss. 1. P. 113–145.
- Murphy K. A., Reynolds J. H., Koltun J. M. Evaluating the ability of the differenced Normalized Burn Ratio (dNBR) to predict ecologically significant burn severity in Alaskan boreal forests // Intern. J. Wildland Fire. 2008. Vol. 17. P. 490–499.
- Sukhinin A. I., French N. H. F., Kasischke E. S., Hewson J. H., SoJa A. J., Csiszar I. A., Hyer E. J., Loboda T., Conrad S. G., Romasko V. I., Pavlichenko E. A., Miskiv S. I., Slinkina O. A. Satellite-based Mapping of Fires in Russia: New Products for Fire Management and Carbon Cycle Studies // Remote Sensing Environment. 2005. Vol. 94. P. 428.