Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 137-153
Оценка постпирогенной динамики тундровой растительности на севере Западной Сибири за последние 50 лет (1968–2018) на основе данных ДЗЗ детального и высокого разрешения
О.С. Сизов
1, 2 , П.Р. Цымбарович
3 , Е.В. Ежова
4 , А.В. Соромотин
5 , Н.В. Приходько
5 1 Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия
2 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия
3 Институт географии РАН, Москва, Россия
4 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
5 Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
Одобрена к печати: 16.06.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-137-153
В статье рассматриваются особенности восстановления тундровой растительности на участках природных пожаров на севере Западной Сибири. Основными исходными данными являются космические снимки среднего и высокого разрешения, охватывающие период наблюдений с 1968 по 2018 гг. (Corona/KH-4b, Hexagon/KH-9, «Ресурс-П» №1,2, SPOT-6,7, Landsat-1,4,5,7,8), а также цифровая модель рельефа (ЦМР) ArcticDEM и архивные топографические карты. В результате сравнительного анализа установлено, что тундровые растительные сообщества в естественных условиях даже на фоне явных климатических изменений демонстрируют высокую устойчивость при отсутствии внешних механических воздействий. Участки естественного залесения тундры выявлены на ограниченных по площади дренируемых участках террас и склонов речных долин в зоне влияния Обской губы. С другой стороны, значительные изменения растительности наблюдаются в пределах тундровых гарей. Установлено, что за период наблюдений гари охватили более 60% площади рассматриваемых ключевых участков (без учета площади повторных возгораний). При этом частота и интенсивность пожаров возрастает пропорционально расширению антропогенного воздействия, обусловленного добычей нефти и газа. В работе данная тенденция показана на примере Ярудейского месторождения. По итогам сравнения разновременной высокодетальной космической съемки (выборка из 157 эталонов) установлено, что во всех случаях после пожара наблюдается активное восстановление растительности. Наиболее существенные изменения растительных сообществ выявлены в переходных условиях лесотундры, где в 56% случаях на месте мохово-лишайниковой тундры формируются густые елово-лиственничные леса, а в 29% случаях – редколесья. Вероятным лимитирующим фактором развития лесных пород в криолитозоне является мощность сезонно-талого слоя (СТС). Рекогносцировочные наблюдения в районе п.Пангоды в августе 2019 г. показали явные отличия глубины протаивания на участках гарей 1968 и 1988 гг. (102-119 см) от фоновых условий южной тундры (38 см). Для подтверждения данной закономерности запланированы дальнейшие детальные полевые исследования.
Ключевые слова: тундра, растительность, Западная Сибирь, пожары, восстановление, дистанционное зондирование, геопортал
Полный текстСписок литературы:
- Атлас Ямало-Ненецкого автономного округа. М.: ГУГК, 2004. 304 с.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Лупян Е. А., Уваров И. А. Оценка площадей повреждений наземных экосистем Северной Евразии пожарами в 2000–2003 годах по спутниковым данным инструмента SPOT-Vegetation // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2005. Т. 2. № 2. С. 354–366.
- Ильина И. С., Лапшина Е. И., Лавренко Н. Н. Растительный покров Западно-Сибирской равнины. Новосибирск: Наука, 1985. 248 с.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Балашов И. В., Егоров В. А., Ершов Д. В., Кобец Д. А., Сенько К. С., Стыценко Ф. В., Сычугов И. Г. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 158–175.
- Московченко Д. В., Московченко М. Д. Оценка современной динамики ландшафтов Заполярного месторождения с использованием спутниковых данных // Вестн. Тюменского гос. ун-та. Экология и природопользование. 2018. Т. 4. № 2. С. 6–16.
- Barrett K., Loboda T., McGuire A. D., Genet H., Hoy E., Kasischke E. Static and dynamic controls on fire activity at moderate spatial and temporal scales in the Alaskan boreal forest // Ecosphere. 2016. V. 7. No. 11. P. 1–21.
- Epstein H., Bhatt U., Raynolds M., Walker D., Pinzon J., Tucker C. J., Forbes B. C., Horstkotte T., Macias-Fauria M., Martin A., Phoenix G., Bjerke J., Tømmervik H., Fauchald P., Vickers H., Myneni R., Park T., Dickerson C. Tundra greenness // Bull. American Meteorological Society. 2018. V. 99. No. 8. P. 165–169.
- Gabysheva L. P., Isaev A. P. Forest fires impact on microclimatic and soil conditions in the forests of cryolithic zone (Yakutia, North-Eastern Russia) // Sibirskij Lesnoj Zhurnal (Siberian Journal of Forest Science). 2015. No. 6. P. 96–111.
- Hansen M. C., Potapov P. V., Moore R., Hancher M., Turubanova S. A., Tyukavina A., Thau D., Stehman S. V., Goetz S. J., Loveland T. R., Kommareddy A., Egorov A., Chini L., Justice C. O., Townshend J. R. G. High-Resolution Global Maps of 21st-Century Forest Cover Change // Science. 2013. V. 342. No. 6160. P. 850–853.
- Hewitt R. E., Hollingsworth T. N., Chapin F. S., Taylor D. L. Fire-severity effects on plant-fungal interactions after a novel tundra wildfire disturbance: implications for arctic shrub and tree migration // BMC ecology. 2016. V. 16. P. 1–11.
- Jones P. D., Lister D. H., Osborn T. J., Harpham C., Salmon M., Morice C. P. Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2010 // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2012. V. 117. No. D5. P. 1–29.
- Landhausser S. M., Wein R. W. Postfire Vegetation Recovery and Tree Establishment at the Arctic Treeline: Climate-Change-Vegetation-Response Hypotheses // J. Ecology. 1993. V. 81. No. 4. P. 665–672.
- Nitze I., Grosse G., Jones B. M., Romanovsky V. E., Boike J. Remote sensing quantifies widespread abundance of permafrost region disturbances across the Arctic and Subarctic // Nature Communications. 2018. V. 9. No. 1. P. 1–11.
- Partain J. L., Alden S., Bhatt U. S., Bieniek P. A., Brettschneider B. R., Lader R. T., Olsson P. Q., Rupp T. S., Strader H., Thoman R. L., Walsh J. E., York A. D., Ziel R. H. An Assessment of the Role of Anthropogenic Climate Change in the Alaska Fire Season of 2015 // Bull. American Meteorological Society. 2016. V. 97. No. 12. P. 14–18.
- Raynolds M. K., Walker D. A., Ambrosius K. J., Brown J., Everett K. R., Kanevskiy M., Kofinas G. P., Romanovsky V. E., Shur Y., Webber P. J. Cumulative geoecological effects of 62 years of infrastructure and climate change in ice-rich permafrost landscapes, Prudhoe Bay Oilfield, Alaska // Global Change Biology. 2014. V. 20. No. 4. P. 1211–1224.
- Rocha A. V., Loranty M. M., Higuera P. E., Mack M. C., Hu F. S., Jones B. M., Breen A. L., Rastetter E. B., Goetz S. J., Shaver G. R. The footprint of Alaskan tundra fires during the past half-century: implications for surface properties and radiative forcing // Environmental Research Letters. 2012. V. 7. No. 4. P. 1–8.
- Ruffner K. C. Corona: America’s First Satellite Program. N. Y.: Morgan James Publishing, 2005. 364 p.
- Shimada M., Itoh T., Motooka T., Watanabe M., Tomohiro S., Thapa R., Lucas R. New global forest/non-forest maps from ALOS PALSAR data (2007–2010) // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 155. P. 13–31.
- Sobrino J. A., Julien Y., García-Monteiro S. Surface Temperature of the Planet Earth from Satellite Data // Remote Sensing. 2020. V. 12. No. 2. P. 1–10.
- Veraverbeke S., Rogers B. M., Goulden M. L., Jandt R. R., Miller C. E., Wiggins E. B., Randerson J. T. Lightning as a major driver of recent large fire years in North American boreal forests // Nature Climate Change. 2017. V. 7. No. 7. P. 529–534.
- York A., Bhat U., Thoman R., Ziel R. Wildland fire in boreal and Arctic North America // Bull. American Meteorological Society. 2018. V. 99. No. 8. P. 167–169.
- Young A. M., Higuera P. E., Duffy P. A., Hu F. S. Climatic thresholds shape northern high-latitude fire regimes and imply vulnerability to future climate change // Ecography. 2017. V. 40. P. 606–617.
- Yu Q., Epstein H. E., Engstrom R., Shiklomanov N., Strelestskiy D. Land cover and land use changes in the oil and gas regions of Northwestern Siberia under changing climatic conditions // Environmental Research Letters. 2015. V. 10. No. 12. P. 1–13.