Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 84-99
Опыт применения данных нерегулярных спутниковых наблюдений для многолетнего мониторинга благополучия фитоценозов в зонах повышенной радиационной опасности
К.Ю. Силкин
1 , А.Н. Кизеев
2 1 Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия
2 Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н. А. Аврорина Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия
Одобрена к печати: 19.02.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-2-84-99
Разработана и апробирована методика оценки благополучия фитоценозов на основе многолетних, но нерегулярных по времени материалов дистанционного зондирования Земли. При изучении бореальных ландшафтов из космоса часто возникает проблема, связанная с исключительной редкостью совершенно безоблачных дней. В том случае, когда ежегодно требуется изучать некрупные, но многочисленные объекты, расположенные в определённой местности, нередко наблюдается ситуация, когда все эти объекты не видны одновременно среди просветов между облаками во время очередного пролёта спутника над ними. В результате, несмотря на то что такие космические аппараты, как Landsat, пролетают над каждой точкой земного шара приблизительно два раза в месяц, те наблюдения, которые удаётся получить для каждого объекта в отдельности, оказываются очень нерегулярными. В итоге к многолетнему мониторингу представляются немногочисленные данные, приходящиеся на разные части вегетационного периода. Такие наблюдения очень трудны для непосредственного сопоставления с течением времени. Для решения этой проблемы и была разработана предлагаемая методика, суть которой состоит в нахождении оценки ключевых параметров на пике вегетационного сезона по тем немногочисленным нерегулярным значениям, которые удалось получить. В данной работе таким ключевым параметром был выбран вегетационный индекс NDVI, однако в сходных фитоценозах предложенную методику можно применять и к другим аналогичным индексам. Испытание методики было впервые выполнено на примере системы стационарных мониторинговых площадок (представляющих собой черничные сосняки), которая была развёрнута в пределах 30-километровой зоны вокруг Кольской атомной электростанции — одного из потенциально опасных объектов ядерной энергетики Евро-Арктического региона. Полученные результаты позволили сделать выводы относительно пространственного и временно́го влияния АЭС на состояние окружающей природной среды.
Ключевые слова: Кольская атомная станция, фитоценозы, дистанционное зондирование, индекс NDVI, мониторинг, алгоритм
Полный текстСписок литературы:
- Аврорин Н. А., Качурин М. Х., Коровкин А. А. Материалы по растительности Хибинских гор // Материалы по растительности центральной и западной частей Кольского полуострова: Труды совета по изучению производительных сил. Сер. Кольская. Вып. 11. М: Изд-во АН СССР, 1936. С. 19–90.
- Алисов Б. П., Берлин И. А., Михель В. М. Курс климатологии. Ч. 3. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 320 с.
- Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Мурманской области в 2014 году / Министерство природных ресурсов и экологии. Мурманск, 2015. 177 с.
- Кизеев А. Н., Карначев И. П., Жиров В. К., Загвоздина О. И., Никанов А. Н. Вопросы экологической безопасности на предприятиях промышленного комплекса Кольского Заполярья // Медицина труда и промышленная экология. 2010. № 4. С. 28–31.
- Нешатаев В. Ю., Нешатаева В. Ю. Синтаксономическое разнообразие сосновых лесов Лапландского заповедника // Ботанический журн. 2002. Т. 87. № 1. С. 99–106.
- Правила санитарной безопасности в лесах. Приказ Минприроды России № 613 от 24.12.2013. 18 с.
- Пузаченко М. Ю., Черненькова Т. В. Определение факторов пространственного варьирования растительного покрова с использованием ДДЗ, ЦМР и полевых данных на примере центральной части Мурманской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 167–191.
- Самбук Ф. В. Печорские леса // Труды ботанического музея АН СССР. 1932. Т. 24. С. 63–250.
- Справочник по климату СССР. Вып. 2. Мурманская область. Ч. 2. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 144 с.
- Шовенгердт Р. А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений. М.: Техносфера, 2013. 592 с.
- Яковлев Б. А. Климат Мурманской области. Мурманск: Мурманское книжное издательство, 1961. 200 с.
- Bhandari S. P. Monitoring forest dynamics using time series of satellite image data in Queensland, Australia: PhD thesis. Australia, University of Queensland, 2011. 155 p.
- Eklundh L., Jönsson P. TIMESAT 3.3 with seasonal trend decomposition and parallel processing: Software Manual. Malmö: Lund University, 2017. 92 p.
- Greenberg J. S., Hertzfeld H. Space economics // Progress in astronautics and aeronautics. V. 144. Washington, DC: American Inst. of Aeronautics and Astronautics, 1992. 437 p.
- Jeganathan C., Dash J., Atkinson P. M. Remotely sensed trends in the phenology of northern high latitude terrestrial vegetation, controlling for land cover change and vegetation type // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 143. No. 3. P. 154–170.
- Jeong S.-J., Schimel D., Frankenberg C., Drewry D. T., Fisher J. B., Verma M., Berry J. A., Lee J.-E., Joiner J. Application of satellite solar-induced chlorophyll fluorescence to understanding large-scale variations in vegetation phenology and function over northern high latitude forests // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 190. No. 3. P. 178–187.
- Jia G. J., Epstein H. E., Walker D. A. Greening of arctic Alaska, 1981–2001 // Geophysical Research Letters. 2003. V. 30. Iss. 20. P. 3-1–3-4.
- Myneni R. B., Keeling C. D., Tucker C. J., Asrar G., Nemanill R. R. Increased plant growth in the northern high latitudes from 1981 to 1991 // Nature. 1997. V. 386. No. 4. P. 698–702.
- Olthof I., Pouliot D., Latifovic R., Chen W. Vegetation-Specific NDVI Trends in Northern Canada from Satellite Data // Arctic. 2008. V. 61. No. 4. P. 381–394.
- Parent M. B., Verbyla D. The Browning of Alaska’s Boreal Forest // Remote Sensing. 2010. No. 2(12). P. 2729–2747.
- Reed B. C., Brown J. F., VanderZee D., Loveland Th. R., Merchant J. W., Ohlen D. O. Measuring phenological variability from satellite imagery // J. Vegetation Science. 1994. V. 5. No. 5. P. 703–714.