Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 136-146
Исследование влияния мощности теплоизлучения лесных пожаров на степень повреждения лесов на территории юга средней Сибири по спутниковым данным
1 Красноярский научный центр СО РАН, Красноярск, Россия
2 Хакасский государственный университет, Абакан, Россия
Одобрена к печати: 23.09.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-136-146
На основе данных радиометра MODIS выполнена оценка дистанционно регистрируемой мощности теплоизлучения лесных пожаров и рассмотрено её влияние на степень пирогенной нарушенности растительного покрова на гарях. Для анализа использованы данные о крупных пожарах, площадью более 1500 га, обнаруженных на территории юга средней Сибири в период с 2001 по 2021 г. С использованием спутникового продукта глобального изменения лесного покрова, полученного на основе данных Landsat, выполнен расчёт доли пожарного пикселя, где имела место гибель древостоя. Для пожаров, действующих в лесах с преобладанием темнохвойных (Pinus sibirica, Abies sibirica) и лиственничных (Larix sibirica) пород, свойственны более высокие значения мощности теплоизлучения по сравнению с пожарами в лиственных лесах (Betula spp., Populus tremula) и сосняках (Pinus silvestris) (выше на 25–30 %). Выявлено наличие значимой корреляционной связи (R2 = 0,46; p < 0,05) между величиной мощности теплоизлучения пожара и степенью пирогенной нарушенности участков, пройденных огнём, оцениваемой с помощью спектрального индекса dNBR. Установлено наличие статистически значимой связи между индексом dNBR и долей площади пожарного пикселя, в которой наблюдалась гибель древостоя.
Ключевые слова: пожары растительности, дистанционные данные, MODIS, мощность теплоизлучения пожаров, вегетационные индексы, Сибирь
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С. А., Стыценко Ф. В. Спутниковая оценка гибели древостоев от пожаров по данным о сезонном распределении пройденной огнем площади // Лесоведение. 2021. № 2. С. 115–122. DOI: 10.31857/S0024114821020029.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Крылов А. М., Стыценко Ф. В., Ховратович Т. С. Исследование возможностей оценки состояния повреждtнных пожарами лесов по данным многоспектральных спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 3. С. 215–225.
- Барталев С. А., Стыценко Ф. В., Егоров В. А., Лупян Е. А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94.
- 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.
- Буряк Л. В., Сухинин А. И., Каленская О. П., Пономарев Е. И. Последствия пожаров в ленточных борах юга Сибири // Сибирский эколог. журн. 2011. № 3. С. 331–339.
- Буряк Л. В., Кукавская Е. А., Каленская О. П., Малых О. Ф., Бакшеева Е. О. Последствия лесных пожаров в южных и центральных районах Забайкальского края // Сибирский лесной журн. 2016. № 6. С. 94–102. https://doi.org/10.15372/SJFS20160609.
- Леса России и изменение климата. Что нам может сказать наука / ред. Лескинен П., Линднер М., Веркерк П.-Й., Набуурс Г.-Я., ван Брусселен Й., Куликова Е., Хассегава М., Леринк Б. / Европейский институт леса. 2020. Т. 11. 142 c. https://doi.org/10.36333/wsctu11.
- Лупян Е. А., Лозин Д. В., Балашов И. В., Барталев С. А., Стыценко Ф. В. Исследование зависимости степени повреждений лесов пожарами от интенсивности горения по данным спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 217–232. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-3-217-232.
- Пономарев Е. И., Швецов Е. Г., Харук В. И. Пожары в Алтае-Саянском регионе: ландшафтно-экологическая приуроченность // Геофизические процессы и биосфера. 2015. Т. 14. № 4. С. 5–21.
- Пономарев Е. И., Швецов Е. Г., Усатая Ю. О. Регистрация энергетических характеристик пожаров в лесах Сибири дистанционными средствами // Исслед. Земли из космоса. 2017. № 4. С. 3–11. https://doi.org/10.7868/S0205961417040017.
- Швецов Е. Г., Пономарев Е. И. Оценка влияния внешних условий на мощность теплоизлучения от лесных пожаров по данным спутникового мониторинга // Сибирский эколог. журн. 2015. № 3. С. 413–421. https://doi.org/10.15372/SEJ20150308.
- Chu T., Guo X., Takeda K. Effects of Burn Severity and Environmental Conditions on Post-Fire Regeneration in Siberian Larch Forest // Forests. 2017. V. 8(3). Art. No. 76. https://doi.org/10.3390/f8030076.
- Delcourt C. J. F., Combee A., Izbicki B., Mack M. C., Maximov T., Petrov R., Rogers B. M., Scholten R. C., Shestakova T. A., van Wees D., Veraverbeke S. Evaluating the Differenced Normalized Burn Ratio for Assessing Fire Severity Using Sentinel-2 Imagery in Northeast Siberian Larch Forests // Remote Sensing. 2021. V. 13(12). Art. No. 2311. https://doi.org/10.3390/rs13122311.
- French N. H. F., Kasischke E. S., Halle R. J., Murphy K. A., Verbyla D. L., Hoy E. E., Allen J. L. Using Landsat data to assess fire and burn severity in the North American boreal forest region: an overview and summary of results // Intern. J. Wildland Fire. 2008. V. 17. P. 443–462. https://doi.org/10.1071/WF08007.
- Giglio L., Justice C., Boschetti L., Roy D. Collection 6 MODIS Burned Area Product User’s Guide. 2016. https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD64A1.006.
- Giglio L., Schroeder W. Hall J. V., Justice C. O. MODIS Collection 6 Active Fire Product User’s Guide. 2020.
- 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. https://doi.org/10.1126/science.1244693.
- Keeley J. E. Fire intensity, fire severity and burn severity: a brief review and suggested usage // Intern. J. Wildland Fire. 2009. V. 18. P. 116–126. https://doi.org/10.1071/WF07049.
- Kharuk V. I., Ponomarev E. I., Ivanova G. A., Dvinskaya M. L., Coogan S. C. P., Flannigan M. D. Wildfires in the Siberian taiga // Ambio. 2021. V. 50. P. 1953–1974. https://doi.org/10.1007/s13280-020-01490-x.
- Key C. H., Benson N. C. Landscape Assessment (LA) Sampling and Analysis Methods. USDA Forest Service General Technical Report RMRS-GTR-164-СD. 2006. 55 p.
- Krylov A., McCarty J. L., Potapov P., Loboda T., Tyukavina A., Turubanova S., Hansen M. C. Remote sensing estimates of stand-replacement fires in Russia, 2002–2011 // Environmental Research Letters. 2014. V. 9. Art. No. 105007. https://doi.org/10.1088/1748-9326/9/10/105007.
- Kukavskaya E. A., Buryak L. V., Shvetsov E. G., Conard S. G., Kalenskaya O. P. The impact of increasing fire frequency on forest transformations in southern Siberia // Forest Ecology and Management. 2016. V. 382. P. 225–235. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.10.015.
- Ponomarev E. I., Zabrodin A. N., Ponomareva T. V. Classification of Fire Damage to Boreal Forests of Siberia in 2021 Based on the dNBR Index // Fire. 2022. V. 5(19). https://doi.org/10.3390/fire5010019.
- Shvetsov E. G., Kukavskaya E. A., Buryak L. V., Barrett K. Assessment of post-fire vegetation recovery in Southern Siberia using remote sensing observations // Environmental Research Letters. 2019. V. 14. Art. No. 055001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab083d.
- Shvetsov E. G., Kukavskaya E. A., Shestakova T. A., Laflamme J., Rogers B. M. Increasing fire and logging disturbances in Siberian boreal forests: a case study of the Angara region // Environmental Research Letters. 2021. V. 16. Art. No. 115007. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac2e37.
- Vermote E. F. MOD09A1 — MODIS Surface Reflectance 8-Day L3 Global 500m SIN Grid. 2015. V006. NASA EOSDIS Land Processes DAAC. https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD09A1.006.
- Wooster M. J. Small-scale experimental testing of fire radiative energy for quantifying mass combusted in natural vegetation fires // Geophysical Research Letters. 2002. V. 29(21). Art. No. 2027. https://doi.org/10.1029/2002GL015487.
- Wooster M. J., Zhang Y. H. Boreal forest fires burn less intensely in Russia than in North America // Geophysical Research Letters. 2004. V. 31. Art. No. L20505. https://doi.org/10.1029/2004GL020805.