Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 166-177
Современная динамика природной и антропогенной растительности зоны предтундровых лесов Западной Сибири по данным вегетационного индекса
А.А. Тигеев
1 , Д.В. Московченко
1 , А.В. Фахретдинов
1 1 Институт проблем освоения Севера СО РАН ТюмНЦ СО РАН, Тюмень, Россия
Одобрена к печати: 11.08.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-166-177
Для оценки современной динамики растительных сообществ на севере таёжной зоны Западной Сибири с использованием продукта MOD13A1 были определены значения индекса NDVI за период 2000–2020 гг. Значения индекса были подсчитаны для 77 точек на территории г. Надым и 57 точек на фоновом участке. В результате дешифрирования снимков и натурных наблюдений были определены классы растительности, для которых проведена оценка средних и максимальных значений NDVI, а также оценка зависимости NDVI от метеопараметров. На ненарушенной территории наибольшие значения NDVI отмечены в лесных сообществах, минимальные — в болотных. В зелёной зоне Надыма величины NDVI близки к величинам для фоновых участков, в промышленной зоне количество зелёной фитомассы минимально. На внутригодовую динамику индекса влияют метеорологические флуктуации, в частности кратковременные вторжения холодного арктического воздуха, вызывающие снижения индекса в последующий несколько недель. По данным корреляционного анализа, величина NDVI зависит от нескольких факторов, перечисленных в порядке уменьшения значимости: высоты снежного покрова в течение прошедшей зимы, количества летних осадков, температуры воздуха в ходе вегетационного периода. Анализ межгодовой динамики показал, что вследствие роста температуры воздуха и увеличения высоты снежного покрова значения NDVI как в городе, так на фоновом участке увеличиваются. Картографирование выявило, что рост значений NDVI за период 2000–2020 гг. наиболее сильно выражен для лесов поймы р. Надым. Тренды роста NDVI статистически значимы с высоким уровнем достоверности (α = 0,01), что подтверждает современное «позеленение» приполярных регионов.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, корреляционный анализ, индекс вегетации, динамика растительного покрова, климатогенные изменения экосистем
Полный текстСписок литературы:
- Бондур В. Г. Аэрокосмические методы и технологии мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса // Исслед. Земли из космоса. 2010. № 6. С. 3–17.
- Варламова Е. В., Соловьев В. С. Исследование вариаций индекса NDVI тундровой и таежной зон Восточной Сибири на примере территорий Якутии // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 10. С. 891–894.
- Васильев А. А., Гравис А. Г., Губарьков А. А., Дроздов Д. С., Коростелев Ю. В., Малкова Г. В., Облогов Г. Е., Пономарева О. Е., Садуртдинов М. Р., Стрелецкая И. Д., Стрелецкий Д. А., Устинова Е. В., Широков Р. С. Деградация мерзлоты: результаты многолетнего геокриологического мониторинга в западном секторе Российской Арктики // Криосфера Земли. 2020. Т. 24. № 2. С. 15–30. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(15-30).
- Геокриология СССР. Западная Сибирь / под. ред. Ершова Е. Д. М.: Недра, 1989. 454 с.
- Дегерменджи А. Г., Высоцкая Г. С., Сомова Л. А., Письман Т. И., Шевырногов А. П. Многолетняя динамика NDVI-растительности различных классов тундры в зависимости от температуры и осадков // Докл. РАН. Науки о Земле. 2020. Т. 493. № 2. C. 103–106. DOI: 10.31857/S2686739720080046.
- Елсаков В. В., Телятников М. Ю. Межгодовые изменения индекса NDVI на территории европейского северо-востока России и западной Сибири в условиях климатических флуктуаций последних десятилетий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 3. С. 260–271.
- Зуев В. В., Короткова Е. М., Павлинский А. В. Климатически обусловленные изменения растительного покрова тайги и тундры Западной Сибири в 1982–2015 гг. по данным спутниковых наблюдений // Исслед. Земли из космоса. 2019. № 6. С. 66–76. DOI: 10.31857/S0205-96142019666-76.
- Иванова К. В. Динамика индекса NDVI для разных классов территориальных единиц растительности типичных тундр // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 194–202. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-194-202.
- Ильина И. С., Лапшина Е. И. Лавренко Н. Н., Мельцер Л. И., Романова Е. А., Богоявленский Б. А., Махно В. Д. Растительный покров Западно-Сибирской равнины. Новосибирск: Наука, 1985. 251 с.
- Копцева Е. М., Абакумов Е. В. Особенности растительного покрова некоторых населенных пунктов севера Западной Сибири // Ботанический журн. 2021. Т. 106. № 2. С. 177–191. DOI: 10.31857/S0006813621020058.
- Корниенко С. Г., Якубсон К. И. Исследование трансформации растительности в районах Тазовского полуострова по данным космической съемки // Арктика: экология и экономика. 2011. № 4(4). С. 46–57.
- Москаленко Н. Г. Изменение температуры пород и растительности под влиянием меняющегося климата и техногенеза в Надымском районе Западной Сибири // Криосфера Земли. 2009. Т. 13. № 4. С. 18–23.
- Москаленко Н. Г. Изменения криогенных ландшафтов северной тайги Западной Сибири в условиях меняющегося климата и техногенеза // Криосфера Земли. 2012. Т. 16. № 2. С. 38–42.
- Письмаркина Е. В. Находки чужеземных видов сосудистых растений в городе Надым (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия) // Тр. Мордовского гос. природного заповедника им. П. Г. Смидовича. 2019. № 23. С. 233–238.
- Письмаркина Е. В., Быструшкин А. Г. Новые находки чужеродных видов сосудистых растений в Ямало-Ненецком автономном округе (Россия) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2019. Т. 13. № 1. С. 107–113.
- Решетько М. В., Моисеева Ю. А. Климатические особенности и статистические оценки изменения элементов климата в районах вечной мерзлоты на территории севера Западной Сибири // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 4. С. 108–118.
- Семенов С. М. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М: Росгидромет, 2012. 511 с.
- Швецова В. М. Продукционный процесс растений на севере и температура // Вестн. Ин-та биологии. 2001. Т. 49. № 11. URL: https://ib.komisc.ru/add/old/t/ru/ir/vt/01-49/03.html (дата обращения 11.12.2020).
- Epstein H. E., Raynolds M. K., Walker D. A., Bhatt U. S., Tucker C. J., Pinzon J. E. Dynamics of aboveground phytomass of the circumpolar Arctic tundra during the past three decades // Environmental Research Letters. 2012. V. 7. No. 1. Art. No. 015506. DOI: 10.1088/1748-9326/7/1/015506.
- Esau I., Miles V. Warmer urban climates for development of green spaces in northern Siberian cities // Geography. Environment. Sustainability. 2016. V. 9. No. 4. P. 48–62. DOI: 10.15356/2071-9388_04v09_2016_04.
- Esau I., Miles V. V., Davy R., Miles M. W., Kurchatova A. Trends in normalized difference vegetation index (NDVI) associated with urban development in northern West Siberia // Atmospheric Chemistry and Physics. 2016. V. 16. P. 9563–9577. DOI: 10.5194/acp-16-9563-2016.
- Macias-Fauria M., Forbes B., Zetterberg P., Kumpula T. Eurasian Arctic greening reveals teleconnections // Nature Climate Change. 2012. No. 2. P. 613–618. DOI: 10.1038/nclimate1836.
- Raynolds M. K., Walker D. A., Epstein H. E., Pinzon J. E., Tucker C. J. A new estimate of tundra-biome phytomass from trans-Arctic field data and AVHRR NDVI // Remote Sensing Letters. 2012. No. 3. P. 403–411. DOI: 10.1080/01431161.2011.609188.
- Walker D. A., Leibman M. O., Epstein H. E., Forbes B. C., Bhatt U. S., Raynolds M. K., Comiso J. C., Gubarkov A. A., Kaarlejärvi E. Spatial and temporal patterns of greenness on the Yamal Peninsula, Russia: interactions of ecological and social factors affecting the Arctic normalized difference vegetation index // Environmental Research Letters. 2009. V. 4. No. 4. Art. No. 045004. DOI: 10.1088/1748-9326/4/4/045004.
- Walker D. A., Epstein H. E., Raynolds M. K. Environment, vegetation and greenness (NDVI) along the North America and Eurasia Arctic transects // Environmental Research Letters. 2012. No. 7. Art. No. 015504. DOI: 10.1088/1748-9326/7/1/015504.