Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 2. С. 156-165
Оценка влияния климатических факторов на динамику растительного покрова Хакасии
1 Хакасский государственный университет, Абакан, Россия
2 Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Красноярск, Россия
3 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Одобрена к печати: 07.03.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-2-156-165
На юге Сибири наблюдается неоднозначная реакция растительного покрова на климатические изменения в XXI в. В данной работе проведён ГИС-анализ зависимости динамики состояния растительного покрова Хакасии от климатических факторов на основе временной серии растров вегетационного индекса NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index) (продукт MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) MOD13Q1 за 2000–2021 гг.). Влияние различных климатических факторов оценено на основе попиксельного расчёта множественных линейных регрессий и иерархических регрессий. В результате расчётов получены картосхемы коэффициентов при переменных для наилучших уравнений множественных регрессий и коэффициентов детерминации, а также оценён вклад анализируемых климатических переменных в объяснённую дисперсию вариации индекса NDVI. В целом значимые множественные линейные регрессионные уравнения (p < 0,05) зависимости динамики NDVI от климатических переменных наблюдались для 53 % территории Хакасии. Наибольшая доля объяснённой дисперсии соответствовала летним осадкам (медианное значение 23,0 %), влажности (23,7 %) и температуре почвогрунтов (22,0 %), а также летним ветрам (22,8 %) и весенней температуре почвогрунтов (22,7 %). Отклик растительного покрова был неоднородным. Так, в лесостепных и степных зонах положительное влияние на растительный покров оказывали количество осадков и влажность почвогрунтов, а в горно-таёжных — температура воздуха. Отрицательно влияли ветры и сухость воздуха.
Ключевые слова: Южная Сибирь, Хакасия, растительный покров, NDVI, климат, множественные регрессии
Полный текстСписок литературы:
- Башалханова Л. Б., Буфал В. В., Русанов В. И. Климатические условия освоения котловин Южной Сибири. Новосибирск: Наука, 1989. 160 с.
- Демина А. В., Жирнова Д. Ф., Белокопытова Л. В. и др. Детализация климатического отклика анатомических параметров древесины и фенологии ксилогенеза сосны обыкновенной в лесостепях юга Сибири // Журн. Сибирского федер. ун-та. Сер.: Биология. 2022. Т. 15. № 2. С. 183–201. DOI: 10.17516/1997-1389-0382.
- Жукова Е. Ю., Белоусова Е. А., Мусихина М. О., Сысоева Ю. В. Характеристика агроценозов Койбальской степи республики Хакасия // Вестн. Хакасского гос. ун-та им. Н. Ф. Катанова. 2012. № 2. С. 9–11.
- Коновалова А. Е., Коновалова М. Е., Пименов А. В. Особенности роста по диаметру красно- и желтопыльниковой форм сосны обыкновенной // Сибирский лесной журн. 2020. № 3. С. 63–72. DOI: 10.15372/SJFS20200306.
- Кривец С. А., Керчев И. А., Бисирова Э. М., Демидко Д. А., Петько В. М., Баранчиков Ю. Н. Распространение уссурийского полиграфа Polygraphus Proximus blandf. (Coleoptera, Curculionidae: Scolytinae) в Сибири // Изв. Санкт-Петербургской лесотехн. акад. 2015. № 211. С. 33–45.
- Курбатский В. И., Кузнецов А. А. Влияние техногенного фактора на растительный покров горно-лесного пояса республики Хакасии // Вестн. Томского гос. ун-та. Биология. 2011. № 2(14). С. 132–140.
- Кутькина Н. В. Восстановление залежных земель в условиях степной катены Хакасии // Науч. жизнь. 2019. Т. 14. № 10(98). С. 1584–1596. DOI: 10.35679/1991-9476-2019-14-10-1584-1596.
- Макунина А. А. Физическая география СССР. М.: Изд-во Московского ун-та, 1985. 296 с.
- Мартынова М. А. Прогрессивные, нормальные и дигрессионные вторичные сукцессии залежных земель в границах систем полезащитных лесных полос республики Хакасия // Вестн. Казанского гос. аграр. ун-та. 2019. Т. 14. № 4-2(56). С. 31–36. DOI: 10.12737/2073-0462-2020-31-36.
- Полякова М. А., Ермаков Н. Б. Изучение пространственной структуры степных растительных сообществ Хакасии с использованием космических снимков различного разрешения // Экосистемы. 2019. № 18(48). С. 3–13.
- Шевырногов А. П., Ботвич И. Ю., Кононова Н. А. и др. Наземный дистанционный и спутниковый мониторинг растительности // Вестн. Российской акад. наук. 2018. Т. 88. № 11. С. 1011–1017. DOI: 10.31857/S086958730002334-5.
- Шуркина А. И., Зоркина Т. М., Шевырногов А. П. Исследование современного растительного покрова республики Хакасия на основе интеграции спутниковых и наземных данных // Вестн. КрасГАУ. 2007. № 5. С. 65–70.
- Akaike H. A new look at the statistical model identification // IEEE Trans. Automatic Control. 1974. V. 19. No. 6. P. 716–723. DOI: 10.1109/TAC.1974.1100705.
- Вabushkina E. A., Belokopytova L. V., Zhirnova D. F. et al. Climatically driven yield variability of major crops in Khakassia (South Siberia) // Intern. J. Biometeorology. 2018. V. 62. Article 201862. P. 939–948. DOI: 10.1007/s00484-017-1496-9.
- Beguería S., Vicente-Serrano S. M., Reig F. et al. Standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) revisited: parameter fitting, evapotranspiration models, tools, datasets and drought monitoring // Intern. J. Climate. 2014. V. 34. Iss. 10. P. 3001–3023. DOI: 10.1002/joc.3887.
- Berner L. T., Goetz S. J. Satellite observations document trends consistent with a boreal forest biome shift // Global Change Biology. 2022. V. 28(10). P. 3275–3292. DOI: 10.1111/gcb.16121.
- Botvich I. Yu., Zorkina T. M. The Restoration Dynamics of Fallow Vegetation in the Steppe Zone of the Khakassia Republic Based on Terrain and Satellite Data // Complex Systems Biophysics. 2019. V. 64. P. 309–315. DOI: 10.1134/S0006350919020039.
- Carlson T. N., Ripley D. A. On the relation between NDVI, fractional vegetation cover, and leaf area index // Remote Sensing of Environment. 1997. V. 62(3). P. 241–252. DOI: 10.1016/S0034-4257(97)00104-1.
- Ichii K., Kawabata A., Yamaguchi Y. Global correlation analysis for NDVI and climatic variables and NDVI trends: 1982–1990 // Intern. J. Remote Sensing. 2002. V. 23(18). P. 3873–3878. DOI: 10.1080/01431160110119416.
- Im S. Spatial analysis of vegetation cover response to climate trends in Khakassia (South Siberia) // J. Mountain Science. 2023. V. 20. P. 2869–2884. DOI: 10.1007/s11629-023-8096-4.
- Kharuk V. I., Im S. T., Petrov I. A. (2021a) Alpine ecotone in the Siberian Mountains: vegetation response to warming // J. Mountain Sciences. 2021. V. 18. P. 3099–3108. DOI: 10.1007/s11629-021-6876-2.
- Kharuk V. I., Im S. T., Petrov I. A. et al. (2021b) Climate-driven conifer mortality in Siberia // Global Ecology and Biogeography. 2021. V. 30. Iss. 2. P. 543–556. DOI: 10.1111/geb.13243.
- Kharuk V. I., Petrov I. A., Im S. T. et al. Tree clusters migration into alpine tundra, Siberia // J. Mountain Science. 2022. V. 19(12). P. 3426–3440. DOI: 10.1007/s11629-022-7555-7.
- Ponomarev E. I., Shvetsov E. G., Kharuk V. I. Fires in the Altai-Sayan region: Landscape and ecological confinement // Izvestia, Atmospheric and Oceanic Physics. 2015. V. 52(7). P. 725–736. DOI: 10.1134/S0001433816070069.
- Semenov Y. M., Lysanova G. I. The Landscape Map of Khakassia // Bull. Irkutsk State University. 2016. V. 18. P. 128–139. https://izvestiageo.isu.ru/en/journal?id=23.
- Shi S., Wang P., Zhang Y. et al. Cumulative and time-lag effects of the main climate factors on natural vegetation across Siberia // Ecological Indicators. 2021. V. 133. Article 108446. DOI: 10.1038/s41558-019-0688-1.
- Shvetsov E. G., Golyukov A. S., Kharuk V. I. Long-term dynamics of forest fires in Southern Siberia // Contemporary Problems of Ecology. 2023. V. 16. P. 205–216. DOI: 10.1134/S1995425523020154.