Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 1. С. 176-187
Миграция северной границы вечнозелёных хвойных древостоев в Сибири в XXI столетии
С.Т. Им
1, 2, 3 , В.И. Харук
1, 2 , В.Г. Ли
4 1 Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия
2 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
3 Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия
4 Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия
Одобрена к печати: 11.02.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-1-176-187
Проведён анализ смещения северной границы сомкнутых вечнозелёных хвойных (ВЗХ) древостоев в Сибири на основе временной серии карт растительного покрова (2001–2016), полученных по данным спутниковой съёмки MODIS. Выделены северные границы ВЗХ-древостоев для двух исследуемых периодов (2001–2003, 2014–2016). Выявлено преимущественное смещение их границы в северном направлении (на ~26±2 км). Возрастание площади сомкнутых ВЗХ-древостоев (на 15–50 %) способствовало расширению их границы и являлось неоднородным в зависимости от рельефа. В Западной Сибири основной прирост наблюдался на высотах 100–130 м над уровнем моря, на Среднесибирском плоскогорье — на 350–500 м. Граница ВЗХ-лесов расположилась в зоне средних летних температур 12–15 °C. На исследуемой территории в 1970–2000-е гг. наблюдался период потепления (температуры возросли на ~0,5–1,5 °С, p < 0,05). Сформированные температурные условия способствовали росту сомкнутости ВЗХ-древостоев (на ~1–3 % в год), их экспансии на север и вверх по градиенту высоты. В зоне интенсивного антропогенного воздействия (нефтегазовые месторождения Ванкорского кластера и Ямало-Ненецкого АО) наблюдалось смещение их границы в южном направлении.
Ключевые слова: вечнозелёные хвойные леса, Сибирь, северная граница древостоев, MODIS, климат, рельеф местности
Полный текстСписок литературы:
- Им С. Т. Влияние разработки Ванкорского нефтегазового месторождения на окружающую среду по данным дистанционного зондирования и ГИС // Материалы 6-го Международ. науч. конгресса ГЕО-Сибирь-2010. Новосибирск, 2010. Т. 4. Ч. 1. С. 168–170.
- Им С. Т., Харук В. И. Климатически индуцированные изменения в экотоне альпийской лесотундры плато Путорана // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 5. С. 32–44.
- Крылов А. М. Пространственно-временные закономерности массового усыхания еловых насаждений Московской области. Ставрополь: ЦНЗ Логос, 2018. 170 с.
- Леса СССР: карта. 1:2 500 000 / ред. М. Г. Гарсиа, Союзгипролесхоз. Москва: ГУГК, 1990.
- Малахова Е. Г., Лямцев Н. И. Распространение и структура очагов усыхания еловых лесов Подмосковья в 2010–2012 годах // Изв. Санкт-Петербургской лесотехн. акад. 2014. № 207. C. 193–201.
- Манько Ю. И., Гладкова Г. А. Массовое усыхание пихтово-еловых лесов на российском Дальнем востоке: основные итоги изучения // Комаровские чтения. 2003. № 3. С. 131–171.
- Мешкова В. Л. Усыхание сосновых лесов Украины с участием короедов: причины и тенденции // Изв. Санкт-Петербургской лесотехн. акад. 2019. № 228. C. 312–335.
- Сазонов А. А., Кухта В. Н., Блинцов А. И., Звягинцев В. Б., Ермохин М. В. Проблема массового усыхания ельников Беларуси и пути ее решения // Лесное и охотничье хоз-во. 2013. № 7. С. 10–15.
- Харук В. И., Им С. Т., Рэнсон К. Дж., Наурзбаев М. М. Временная динамика лиственницы в экотоне лесотундры // Докл. Акад. наук. 2004. Т. 398. № 3. С. 1–5.
- Allen C. D., Macalady A. K., Chenchouni H., Bachelet D., McDowell N., Vennetier M., Kitzberger T., Rigling A., Breshears D. D., Hogg E. H., Gonzalez P., Fensham R., Zhang Z., Castro J., Demidova N., Lim J. H., Allard G., Running S. W., Semerci A., Cobb N. A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests // Forest Ecology and Management. 2010. V. 259. P. 660–684.
- Arhipova N., Gaitnieks T., Donis J., Stenlid J., Vasaitis R. Butt rot incidence, causal fungi, and related yield loss in Picea abies stands of Latvia // Canadian J. Forest Research. 2011. V. 41. P. 2337–2345.
- Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. IPCC Report. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. Field C. B., Barros V. R., Dokken D. J., Mach K. J., Mastrandrea M. D., Bilir T. E., Chatterjee M., Ebi K. L., Estrada Y. O., Genova R. C., Girma B., Kissel E. S., Levy A. N., MacCracken S., Mastrandrea P. R., White L. L. Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization, 2014, 190 p.
- Danielson J., Gesch D. Global Multi-resolution Terrain Elevation Data 2010 (GMTED’2010). Open-File Report. U. S. Geological Survey 2011–1073. 2011. 26 p.
- Friedl M. A., Sulla-Menashe D., Tan B., Schneider A., Ramankutty N., Sibley A., Huang X. MODIS Collection 5 global land cover: Algorithm refinements and characterization of new datasets // Remote Sensing of Environment. 2010. V. 114. P. 168–182.
- Gelaro R., McCarty W., Suárez M. J., Todling R., Molod A., Takacs L., Randles C. A., Darmenov A., Bosilovich M. G., Reichle R., Wargan K., Coy L., Cullather R., Draper C., Akella S., Buchard V., Conaty A., da Silva A. M., Gu W., Kim G., Koster R., Lucchesi R., Merkova D., Nielsen J. E., Partyka G., Pawson S., Putman W., Rienecker M., Schubert S. D., Sienkiewicz M., Zhao B. The Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2) // J. Climate. 2017. V. 30. P. 5419–5454.
- Gonsamo A., Chen J. M. Circumpolar vegetation dynamics product for global change study // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 182. No. 1. P. 13–26.
- He Y., Huang J., Shugart H. H., Guan X. Unexpected evergreen expansion in the Siberian forest under warming hiatus // J. Climate. 2017. V. 30. No. 13. P. 5021–5039.
- Hellmann L., Agafonov L., Ljungqvist F. C., Churakova (Sidorova) O., Düthorn E., Esper J., Hülsmann L., Kirdyanov A. V., Moiseev P., Myglan V. S. Diverse growth trends and climate responses across Eurasia’s boreal forest // Environmental Research Letters. 2016. V. 11. No. 7. P. 074021.
- Holtmeier F.-K. Mountain Timberlines: Ecology, Patchiness, and Dynamics. London, Boston, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2013. 384 p.
- Hu T., Su Y., Xue B., Liu J., Zhao X., Fang J., Guo Q. Mapping global forest aboveground biomass with spaceborne LiDAR, optical imagery, and forest inventory data // Remote Sensing. 2016. V. 8(7). 565.
- Ju J., Masek J. G. The vegetation greenness trend in Canada and US Alaska from 1984–2012 Landsat data // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 176. P. 1–16.
- Kharuk V. I., Ranson K. J., Im S. T., Naurzbaev M. M. Forest-tundra larch forests and climatic trends // Russian J. Ecology. 2006. V. 37. P. 291–298.
- Kharuk V. I., Ranson K. J., Dvinskaya M. L. Evidence of evergreen conifer invasion into larch dominated forests during recent decades in central Siberia // Eurasian J. Forest Research. 2007. V. 10. P. 163–171.
- Kharuk V. I., Ranson K. J., Im S. T., Vdovin A. S. Spatial distribution and temporal dynamics of high elevation forest stands in southern Siberia // Global Ecology and Biogeography. 2010. V. 19. P. 822–830.
- Kharuk V. I., Ranson K. J., Im S. T., Oskorbin P. A., Dvinskaya M. L., Ovchinnikov D. V. Tree-Line Structure and Dynamics at the Northern Limit of the Larch Forest: Anabar Plateau, Siberia, Russia // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 2013. V. 45. No. 4. P. 526–537.
- Kharuk V., Im S., Petrov I., Dvinskaya M., Fedotova E., Ranson K. Fir Decline and Mortality in the Southern Siberian Mountains // Regional Environmental Change. 2017. V. 17(3). P. 803–812.
- Kharuk V. I., Im S. T., Petrov I. A. Warming hiatus and evergreen conifers in Altay-Sayan Region, Siberia // J. Mountain Science. 2018. V. 15(12). P. 2579–2589.
- Kirdyanov А. V., Hagedorn F., Knorre A. A., Fedotova E. V., Vaganov E. A., Naurzbaev M. M., Moiseev P. A., Rigling A. 20th century treeline advance and vegetation changes along an altitudinal transect in the Putorana Mountains, northern Siberia // Boreas. 2012. V. 41. No. 1. P. 56–67.
- Liu Y. Y., Van Dijk A. I., De Jeu R. A., Canadell J. G., McCabe M. F., Evans J., Wang G. Recent reversal in loss of global terrestrial biomass // Nature Climate Change. 2015. V. 5(5). P. 470–474.
- Mamet S. D., Brown C. D., Trant A. J., Laroque C. P. Shifting global Larix distributions: Northern expansion and southern retraction as species respond to changing climate // J. Biogeography. 2019. V. 46(1). P. 30–44.
- Martínez-Vilalta J., Lloret F., Breshears D. D. Drought-induced forest decline: causes, scope and implications // Biology Letters. 2012. V. 8(5). P. 689–691.
- Myers-Smith I., Hik D. S. Climate warming as a driver of tundra shrubline advance // J. Ecology. 2018. V. 106(2). P. 547–560.
- Olthof I., Pouliot D. Treeline vegetation composition and change in Canada’s western Subarctic from AVHRR and canopy reflectance modeling // Remote Sensing of Environment. 2010. V. 14(4). P. 805–815.
- Pflugmacher D., Krankina O. N., Cohen W. B., Friedl M. A., Sulla-Menashe D., Kennedy R. E., Nelson P., Loboda T. V., Kuemmerle T., Dyukarev E., Elsakov V., Kharuk V. I. Comparison and Assessment of Coarse Resolution Land Cover Maps for Northern Eurasia // Remote Sensing of Environment. 2011. V. 115. P. 3539–3553.
- Running S. W., Nemani R. R., Heinsch F. A., Zhao M., Reeves M. C., Hashimoto H. A continuous satellite-derived measure of global terrestrial primary production // BioScience. 2004. V. 54(6). P. 547–560.
- Shiyatov S. G., Mazepa V. S. Contemporary expansion of Siberian larch into the mountain tundra of the Polar Urals // Russian J. Ecology. 2015. V. 46. P. 495–502.
- Shiyatov S. G., Terent’ev M. M., Fomin V. V., Zimmermann N. E. Altitudinal and horizontal shifts of the upper boundaries of open and closed forests in the Polar Urals in the 20th century // Russian J. Ecology. 2007. V. 38. No. 4. P. 223–227.
- Sulla-Menashe D., Gray J. M., Abercrombie S. P., Friedl M. A. Hierarchical mapping of annual global land cover 2001 to present: The MODIS Collection 6 Land Cover product // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 222. P. 183–194.
- Urban M., Forkel M., Eberle J., Hüttich C., Schmullius C., Herold M. Pan-Arctic Climate and Land Cover Trends Derived from Multi-Variate and Multi-Scale Analyses (1981–2012) // Remote Sensing. 2014. V. 6. P. 2296–2316.
- Yan K., Park T., Yan G., Chen C., Yang B., Liu Z., Nemani R. R., Knyazikhin Y., Myneni R. B. Evaluation of MODIS LAI/FPAR product collection 6. Pt. 1: consistency and improvements // Remote Sensing. 2016. V. 8(5). P. 359.