Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 158-175
Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения)
E.А. Лупян
1 , С.А. Барталев
1 , И.В. Балашов
1 , В.А. Егоров
1 , Д.В. Ершов
2, 1 , Д.А. Кобец
1 , К.С. Сенько
1 , Ф.В. Стыценко
1 , И.Г. Сычугов
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 15.12.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-158-175
Для изучения различных процессов, связанных с возникновением и действием лесных пожаров, значительный интерес представляют объективные данные о площадях, пройдённых огнём, полученные за достаточно продолжительный период. Подобную информацию по территории России, в силу её протяжённости и разнородности, можно получить только с использованием спутниковых наблюдений. Одним из достаточно надёжных источников такой информации являются данные, получаемые на основе наблюдений активного горения. Эти данные имеют свои недостатки, связанные в первую очередь с низким пространственным разрешением (от сотен метров до километра). В то же время они обеспечивают приемлемую для контроля распространения лесных пожаров частоту наблюдений (несколько раз в сутки). И что наиболее важно для подобных данных, уже накоплены достаточно большие, однородные (сопоставимые по пространству и времени) ряды данных. Это позволяет использовать их не только для оперативного анализа лесопожарной ситуации, но и для получения информации о долговременной динамике пирогенной обстановки на больших территориях. В настоящей работе представлена методика оценки и анализа площадей, проходимых лесными пожарами, на основе данных спутниковых наблюдений активного горения, разработанная в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН). Данная методика более десяти лет используется в различных научных и прикладных системах, в том числе в Информационной системе дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства Российской Федерации (ИСДМ-Рослесхоз, https://nffc.aviales.ru). Особое внимание в работе уделяется вопросам, связанным с обсуждением точности получаемых оценок. Также в работе кратко представлены возможности различных инструментов, реализованных в системе ВЕГА-Science (http://sci-vega.ru/), для анализа долговременных рядов данных о лесных пожарах. Основное внимание уделено вопросам представления и обсуждения данных о лесных пожарах, действовавших на территории России в пожароопасные сезоны 2001–2016 гг. В работе представлены оценки площадей, пройденных лесными пожарами в этот период. При этом приводится информация не только о суммарных площадях, пройденных лесными пожарами на территории страны, но и в каких типах лесов они возникали и распространялись и в какие периоды пожароопасных сезонов. В работе, в частности, показано, что хотя в общей площади лесных пожаров не наблюдается существенных трендов, площади пожаров на покрытых лесом территориях в 21 столетии в среднем заметно выросли. В работе также приводится информация о частоте возникновения пожаров на различных территориях и её изменениях в различные периоды 21 столетия.
Ключевые слова: спутники наблюдения Земли, информационные технологии, дистанционный мониторинг, лесные ресурсы, мониторинг лесных пожаров, площади, пройденные лесными пожарами в РФ
Полный текстСписок литературы:
- Анисимов О. А., Борщ С. В., Георгиевский В. Ю., Инсаров Г. Э., Кобышева Н. В., Костяной А. Г., Кренке А. Н., Семенов С. М., Сиротенко О. Д., Фролов И. Е., Хлебникова Е. И., Шерстюков Б. Г. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: Росгидромет, 2012. 509 c.
- 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., Ершов Д. В., Коровин Г. Н., Котельников Р. В., Лупян Е. А., Щетинский В. Е. Основные возможности и структура информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ Рослесхоз) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 2. С. 97–105.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Ершов Д. В., Исаев А. С., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Уваров И. А. Спутниковое картографирование растительного покрова России по данным спектрорадиометра MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 4. С. 285–302.
- 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., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Панова О. Ю., Ефремов В. Ю. Экспресс-картографирование повреждений лесов России пожарами по спутниковым данным Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 9–20.
- 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.
- Буряк Л. В., Сухинин А. И., Каленская О. П., Пономарёв Е. И. Последствия пожаров в ленточных борах юга Сибири // Сибирский экологический журн. 2011. Т. 18. № 3. С. 331–339.
- Кашницкий А. В., Лупян Е. А., Барталев С. А., Барталев С. С., Балашов И. В., Ефремов В. Ю., Стыценко Ф. В. Оптимизация интерактивных процедур картографирования гарей в информационных системах дистанционного мониторинга природных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 7–16.
- Кобец Д. А., Балашов И. В., Данилов И. Д., Лупян Е. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А. Использование ВI-технологий для создания инструментов для анализа данных спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 17–27.
- Коровин Г. Н., Андреев Н. А. Авиационная охрана лесов. М.: Агропромиздат, 1988. 223 с.
- Лупян Е. А., Савин И. Ю., Барталев С. А., Толпин В. А., Балашов И. В., Плотников Д. Е. Спутниковый сервис мониторинга состояния растительности («ВЕГА») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 190–198.
- Лупян Е. А., Милехин О. Е., Антонов В. Н., Крамарева Л. С., Бурцев М. А., Балашов И. В., Толпин В. А., Соловьев В. И. Система работы с объединёнными информационными ресурсами, получаемыми на основе спутниковых данных в центрах НИЦ «Планета» // Метеорология и гидрология. 2014. № 12. С. 89–97.
- 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.
- Пономарев Е. И., Харук В. И. Горимость лесов Алтае-Саянского региона Сибири в условиях наблюдаемых изменений климата // Сибирский экологический журн. 2016. № 1. С. 38–46. DOI:10.15372/SEJ20160104.
- Пономарёв Е. И., Швецов Е. Г. Спутниковое детектирование лесных пожаров и геоинформационные методы калибровки результатов // Исследование Земли из космоса. 2015. № 1. С. 84–91. DOI:10.7868/S0205961415010054.
- Cтыценко 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.
- Флитман Е. В., Балашов И. В., Бурцев М. А., Галлеев А. А., Егоров В. А., Котельников Р. В., Лупян Е. А., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Прошин А. А. Построение системы работы с данными прибора MODIS для решения задач мониторинга лесных пожаров и их последствий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 127–138.
- Харук В. И., Пономарев Е. И. Пространственно-временная горимость лиственничников Центральной Сибири // Экология. 2017. № 6. С. 413–419. DOI:10.7868/S0367059717060026.
- Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 50–61.
- Bartalev S. A., Egorov V. A., Efremov V. Yu., Flitman E. V., Loupian E. A., Stytsenko F. V. Assessment of Burned Forest Areas over the Russian Federation from MODIS and Landsat-TM/ETM+ Imagery // Global Forest Monitoring from Earth Observation / eds. F. Achard, M. C. Hansen; CRC Press, Taylor and Francis Group. CRC Press, 2013. P. 259–286.
- Giglio L., Descloitres J., Justice C. O., Kaufman Y. J. An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS // Remote Sensing of Environment. 2006. V. 87. P. 273–282.
- 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., Loboda T., Sukhinin A. I., Ponomarev E. I., Afonin S. V., Belov V. V., Matvienko G. G. Satellite monitoring of forest fires in Rassia at regional levels // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 2006. V. 11. No. 1. С. 113–145.
- Roy D. P., Boschetti L., Justice C. O., Ju J. The Collection 5 MODIS Burned Area Product — Global Evaluation by Comparison with the MODIS Active Fire Product // Remote Sensing of Environment. 2008. V. 112. P. 3690–3707.
- Sukhinin A. I., Ivanov V. V., Ponomarev E. I., Slinkina O. A., Cherepanov A. V., Pavlichenko E. A., Romasko V.Y, Miskiv S. I. The 2002 Fire season in the Asian part of the Russia Federation: A view from space // International Forest Fire News. 2003. V. 28. P. 18–28.
- Sukhinin A. I., French N. H. F., Kasischke E. S., Hewson J. H., Soja A. J., Csiszar I., Hyer E. J., Loboda T., Conard 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 of Environment. 2005. V. 94. P. 546–564.
- Tansey K., Gregoire J. M. C., Defourny P., Leigh R. J., Van Bogaert E., Bartholomé E., Bontemps S. A new, global, multi-annual (2000–2007) burned area product at 1 km resolution and daily intervals // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. P. L01401.