Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 186-202
Пространственно-временное распределение ветровалов в лесной зоне Западной Сибири в 2001–2020 гг.
А.Н. Шихов
1 , А.В. Чернокульский
2, 3 , И.О. Ажигов
1 1 Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия
2 Институт физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН, Москва, Россия
3 Институт географии РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 26.05.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-186-202
Рассматривается пространственно-временное распределение ветровалов в лесной зоне Западной Сибири за период 2001–2020 гг. Данные о ветровалах получены по спутниковым снимкам Landsat, Sentinel-2, данным проекта Global Forest Change и снимкам высокого пространственного разрешения с открытых картографических сервисов. Для уточнения дат и времени штормовых событий использованы данные сети метеостанций, снимки с метеорологических спутников и сведения об опасных явлениях погоды, наблюдавшихся в данном регионе. Созданная база данных включает 25 774 участка повреждения лесного покрова, которые относятся к 265 различным ветровалам. Эти ветровалы вызваны 158 различными штормовыми событиями. Данные доступны по ссылке https://doi.org/10.6084/m9.figshare.19582786.v1. Общая площадь ветровалов составляет 508,3 км2, или 0,04 % от лесопокрытой площади, что в четыре раза меньше, чем на европейской территории России (ЕТР) за аналогичный период. Свыше 67 % ветровалов, включённых в базу данных, вызваны смерчами, на них также приходится 25,4 % от общей площади, что значительно больше, чем на ЕТР. На шкваловые ветровалы приходится 30 % случаев и 40 % от общей площади, а на ветровалы, вызванные неконвективными явлениями, — 2,5 % от числа случаев и 34,5 % от общей площади. Максимальная плотность ветровалов выявлена в Кемеровской обл., а также на западе Томской обл. и на юго-востоке Ханты-Мансийского автономного округа. Наибольшее число случаев ветровалов зафиксировано в 2007 и 2010 гг. Смерчи и шквалы, вызывающие ветровалы, чаще всего наблюдаются в июне, а ветровалы, вызванные неконвективными явлениями, отмечались в октябре – ноябре в горах Урала и Кузнецкого Алатау. Выявлено несколько крупных вспышек шквалов и смерчей. Однако по площади повреждения лесов они в 10–15 раз уступают крупнейшим подобным событиям на ЕТР. Площадь ветровалов в Западной Сибири в 77,5 раза меньше площади гарей за этот же период, при этом для ЕТР это соотношение составляет 3,5/1.
Ключевые слова: ветровалы, смерчи, шквалы, неконвективные явления, пространственно-временное распределение, Западная Сибирь, спутниковые данные, Landsat, Sentinel-2, Global Forest Change
Полный текстСписок литературы:
- Алесенков Ю. М., Поздеев Е. Г., Шлыкова Н. А., Теринов Н. Н., Иванина Н. А. О последствиях ветровала 1995 г. в Висимском госзаповеднике // Леса Урала и хозяйство в них / Министерство общего и профессионального образования РФ; Уральская гос. лесотехн. акад.; Швейцарский федеральный научно-исслед. ин-т леса, снега и ландшафта. Екатеринбург, 1998. Вып. 20. С. 272–278.
- Алесенков Ю. М., Мишин А. С., Успин А. А., Якушев А. Б. Влияние штормовых ветров на леса заповедников Урала // Экологич. исслед. в Висимском биосферном заповеднике: материалы конф. Екатеринбург, 2006. С. 41–47.
- 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 с.
- Крылов А. М., Малахова Е. Г., Владимирова Н. А. Выявление и оценка площадей катастрофических ветровалов 2009–2010 гг. по данным космической съемки // Изв. Санкт-Петербургской лесотехн. акад. 2012. № 200. С. 197‒207.
- Мельник М. А., Мельник С. А. Сильный ветер как опасный фактор для лесопользования в южно-таежной зоне Западной Сибири // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2016. Т. 3. № 3. С. 105–109.
- Петухов И. Н. Роль массовых ветровалов в формировании лесного покрова в подзоне южной тайги (Костромская область): дис. … канд. биол. наук. Кострома, 2016. 150 с.
- Разуваев В. Н. Булыгина О. Н., Коршунова Н. Н., Клещенко Л. К., Кузнецова В. Н., Трофименко Л. Т., Шерстюков А. Б., Швець Н. В., Давлетшин С. Г., Зверева Г. Н. Научно-прикладной справочник «Климат России»: свидетельство о гос. регистрации базы данных № 2020621470. Рег. 18.08.2020.
- Рожков А. А., Козак В. Г. Устойчивость лесов. М.: Агропромиздат, 1989. 239 с.
- Чернокульский А. В., Курганский М. В., Мохов И. И., Шихов А. Н., Ажигов И. О., Селезнева Е. В., Захарченко Д. И., Антонеску Б., Кюне Т. Смерчи в российских регионах // Метеорология и гидрология. 2021. № 2. С. 17–34.
- Чернокульский А. В., Елисеев А. В. Козлов Ф. А., Коршунова Н. Н., Курганский М. В., Мохов И. И., Семенов В. А., Швець Н. В., Шихов А. Н., Ярынич Ю. И. Опасные атмосферные явления конвективного характера в России: наблюдаемые изменения по различным данным // Метеорология и гидрология. 2022. № 5. (В печати.)
- Шихов А. Н. Опасные метеорологические явления, связанные с ветром, и их воздействие на лесной покров Европейской территории России: методы идентификации, закономерности пространственно-временного распределения и условия возникновения: автореф дис. … д-ра геогр. наук. Казань, 2022. 43 с.
- Baumann M., Ozdogan M., Wolter P. T., Krylov A. M., Vladimirova N. A., Radeloff V. C. Landsat remote sensing of forest windfall disturbance // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 143. P. 171–179. DOI: 10.1016/j.rse.2013.12.020.
- Chernokulsky A. V., Shikhov A. N. 1984 Ivanovo tornado outbreak: Determination of actual tornado tracks with satellite data // Atmospheric Research. 2018. V. 207. P. 111–121. DOI: 10.1016/j.atmosres.2018.02.011.
- Chernokulsky A., Kurgansky M., Mokhov I., Shikhov A., Azhigov I., Selezneva E., Zakharchenko D., Antonescu B., Kühne T. (2020a) Tornadoes in Northern Eurasia: from the Middle Age to the Information Era // Monthly Weather Review. 2020. V. 148. P. 3081‒3111. DOI: 10.1175/MWR-D-19-0251.1.
- Chernokulsky A., Shikhov A., Bykov A., Azhigov I. (2020b) Satellite-Based Study and Numerical Forecasting of Two Tornado Outbreaks in the Ural Region in June 2017 // Atmosphere. 2020. V. 11. Art. No. 1146. 34 p. DOI: 10.3390/atmos11111146.
- Chernokulsky A., Shikhov A., Bykov A., Kalinin N., Kurgansky M., Sherstyukov B., Yarinich Y. Diagnosis and modelling of two destructive derecho events in European Russia in the summer of 2010 // Atmospheric Research. 2022. V. 267. Art. No. 105928. 17 p. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105928.
- Dyukarev E. A., Pologova N. N., Golovatskaya E. A., Dyukarev A. G. Forest cover disturbances in the south taiga of West Siberia // Environmental Research Letters. 2011. V. 6(3). Art. No. 035203. 10 p. https://doi.org/10.1088/1748-9326/6/3/035203.
- Giglio L., Schroeder W., Justice C. O. The collection 6 MODIS active fire detection algorithm and fire products // Remote Sensing of Environment. 2016. V. 178. P. 31–41. DOI: 10.1016/j.rse.2016.02.054.
- 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. P. 850–853. DOI: 10.1126/science.1244693.
- Haylock M. R. European extra-tropical storm damage risk from a multi-model ensemble of dynamically-downscaled global climate models // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2011. V. 11. P. 2847–2857. DOI: 10.5194/nhess-11-2847-2011.
- Johns R. H., Hirt W. D. Derechos: Widespread convectively induced windstorms // Weather and Forecasting. 1987. V. 2. P. 32–49. DOI: 10.1175/1520-0434(1987)002<0032:DWCIW>2.0.CO;2.
- Krylov A., Potapov P., Loboda T., Tyukavina A., Turubanova S., Hansen M. C., McCarty J. L. Remote sensing estimates of stand-replacement fires in Russia, 2002–2011 // Environmental Research Letters. 2014. V. 9(10). Art. No. 105007. 9 p. DOI: 10.1088/1748-9326/9/10/105007.
- Lassig R., Mocalov S. A. Frequency and characteristics of severe storms in the Urals and their influence on the development, structure and management of the boreal forests // Forest Ecology and Management. 2000. V. 135. P. 179–194. DOI: 10.1016/S0378-1127(00)00309-1.
- Mitchell S. J. Wind as a natural disturbance agent in forests: a synthesis // Forestry. 2013. V. 86. P. 147–157. DOI: 10.1093/forestry/cps058.
- Potapov P. V., Turubanova S. A., Tyukavina A., Krylov A. M., McCarty J. L., Radeloff V. C., Hansen M. C. Eastern Europe’s forest cover dynamics from 1985 to 2012 quantified from the full Landsat archive // Remote Sensing of Environment. 2015. V. 159. P. 28–43. DOI: 10.1016/j.rse.2014.11.027.
- Schelhaas M.-J., Nabuurs G.-J., Schuck A. Natural disturbances in the European forests in the 19th and 20th centuries // Global Change Biology. 2003. V. 9(11) P. 1620–1633. DOI: 10.1046/j.1365-2486.2003.00684.x.
- Seidl R., Fernandes P. M., Fonseca T. F., Gillet F., Jönsson A. M., Merganičová K., Netherer S., Arpaci A., Bontemps J.-D., Bugmann H., González-Olabarria J. R., Lasch P., Meredieu C., Moreira F., Schelhaas M.-J., Mohren F. Modelling natural disturbances in forest ecosystems: A review // Ecological Modelling. 2011. V. 22(4). P. 903–924. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2010.09.040.
- Senf C., Seidl R. Storm and fire disturbances in Europe: Distribution and trends // Global Change Biology. 2021. V. 27. P. 3605–3619. DOI: 10.1111/gcb.15679.
- Shikhov A. N., Chernokulsky A. V. A satellite-derived climatology of unreported tornadoes in forested regions of northeast Europe // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 204. P. 553‒567. DOI: 10.1016/j.rse.2017.10.002.
- Shikhov A. N., Perminova E. S., Perminov S. I. Satellite based analysis of the spatial patterns of fire and storm related forest disturbances in the Ural region, Russia // Natural Hazards. 2019. V. 97(1). P. 283–308. DOI: 10.1007/s11069-019-03642-z.
- Shikhov A. N., Chernokulsky A. V., Azhigov I. O., Semakina A. V. A satellite-derived database for stand-replacing windthrow events in boreal forests of European Russia in 1986–2017 // Earth System Science Data. 2020. V. 12. P. 3489–3513. DOI: 10.5194/essd-12-3489-2020.
- Shikhov A., Chernokulsky A., Azhigov I. Windthrow events in the forest zone of Western Siberia in 2001–2020 // figshare.com. 2022. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.19582786.v1.
- Ulanova N. G. The effects of windthrow on forests at different spatial scales: a review // Forest Ecology and Management. 2000. V. 135. P. 155–167. DOI: 10.1016/S0378-1127(00)00307-8.
- Venäläinen A., Lehtonen I., Laapas M., Ruosteenoja K., Tikkanen O-P., Viiri H., Ikonen V-P., Peltola H. Climate change induces multiple risks to boreal forests and forestry in Finland: A literature review // Global Change Biology. 2020. V. 26(8). P. 4178–4196. DOI: 10.1111/gcb.15183.