Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 3. С. 155-170
Оценка информативности температурно-вегетационного индекса как индикатора влажности напочвенного растительного покрова тундровой зоны
С.Г. Корниенко
1 , В.В. Елсаков
2 1 Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия
2 Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия
Одобрена к печати: 15.05.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-3-155-170
Актуальность разработки методов изучения влажности напочвенного растительного покрова (НРП) тундровой зоны Арктики и Субарктики обусловлена необходимостью оценки состояния криогенных ландшафтов в условиях антропогенного воздействия и наблюдаемого тренда потепления климата. Цель работы — оценка информативности температурно-вегетационного индекса WI (англ. Wet Index) как индикатора влажности различных типов НРП тундровой зоны п-ва Ямал. Исследование проводили на участке южных тундр с использованием разномасштабных карт растительности, геоморфологической карты, а также рассчитанного по данным со спутников Landsat за 1988, 1989, 2013 и 2020 гг. съёмки распределения индекса WI. Расчёт индекса выполняли методом «трапеции» на основе диаграмм, характеризующих связь температуры поверхности LST (англ. Land Surface Temperature) и вегетационного индекса NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index). Результаты сопоставления распределения индекса WI с крупномасштабной (М 1:10 000) ландшафтной картой тестового участка показали устойчивую связь между степенью дренирования поверхности различных типов урочищ и изменением средних значений индекса WI. Для фитоценозов и участков открытых песков отмечено заметное снижение индекса WI при повышении геоморфологического уровня от лайды до IV равнины, что свидетельствует об информативности индекса WI как индикатора влажности НРП. Восемь классов фитоценозов, представленных на среднемасштабной карте растительного покрова (М 1:100 000), по индексу WI разделяются на семь-восемь ступеней практически на всех геоморфологических уровнях, включая пойму, I–II террасы, III террасу и IV равнину. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой информативности индекса WI для изучения, картографирования и систематизации различных типов фитоценозов тундровых зон по влажности как основному параметру, характеризующему их теплофизические и теплоизоляционные свойства.
Ключевые слова: влажность, геоморфологические уровни, фитоценозы, систематизация, спутники Landsat, температурно-вегетационный индекс, тундра
Полный текстСписок литературы:
- Андреяшкина Н. И. Оценка современного состояния растительного покрова на водоразделах полуострова Ямал // Вестн. ОГУ. 2009. № 12(106). С. 16–23.
- Васильев А. А., Облогов Г. Е., Широков Р. С. Долговременный мониторинг глубины сезонного протаивания пород в типичных тундрах западного Ямала // Криосфера Земли. 2023. Т. 27. № 4. С. 3–13. DOI: 10.15372/KZ20230401.
- Елсаков В. В. Спектральные различия характеристик растительного покрова тундровых сообществ сенсоров Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 92–101. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-4-92-101.
- Корниенко С. Г. Использование тепловых снимков со спутника Landsat-7 при картографировании тундровых ландшафтов на примере участка газопровода «Бованенково – Байдарацкая Губа» // Актуальные проблемы нефти и газа. 2020. Вып. 3(30). С. 51–63. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2020-30.art6.
- Корниенко С. Г. Опыт использования снимков со спутников Landsat для характеристики трансформаций напочвенного покрова на участке «Бованенково – Байдарацкая Губа» трассы магистрального газопровода «Бованенково – Ухта» // Актуальные проблемы нефти и газа. 2022. Вып. 4(39). С. 126–147. DOI.org/10.29222/ipng.2078-5712.2022-39.art10.
- Корниенко С. Г., Якубсон К. И., Дубровин В. А., Крицук Л. Н., Ястреба Н. В. Аэрокосмический геокриологический мониторинг трассы газопровода «Бованенково – Байдарацкая губа» // Газовая пром-сть. 2013. № 7. С. 24–27.
- Крицук Л. Н., Дубровин В. А. Карты геокриологического районирования как основа геоэкологической оценки осваиваемой территории криолитозоны // Разведка и охрана недр. 2003. № 7. С. 12–15.
- Морозова Л. М., Магомедова М. А. Структура растительного покрова и растительные ресурсы полуострова Ямал. Екатеринбург. Изд-во Уральского ун-та, 2004. 63 с.
- Carlson T. An Overview of the “Triangle Method” for estimating surface evapotranspiration and soil moisture from satellite imagery // Sensors. 2007. V. 7. P. 1612–1629. https://doi.org/10.3390/s7081612.
- Elsakov V. V., Kaverin D. A., Shchanov V. M. The study of seasonal vertical changes of ground surface in the Polar Ural foothills based on field measurements and alos palsar radar interferometry // Earth’s Cryosphere. 2021. V. 25. No. 5. P. 36–46. DOI: 10.15372/KZ20210505.
- Gao B. NDWI — A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Remote Sensing of Environment. 1996. V. 58. P. 257–266. DOI: 10.1016/S0034-4257(96)00067-3.
- Garcia M., Fernández N., Villagarcía L. et al. Accuracy of the Temperature–Vegetation Dryness Index using MODIS under water-limited vs. energy-limited evapotranspiration conditions // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 149. P. 100–117. DOI: 10.1016/j.rse.2014.04.002.
- Langer M., Westermann S., Muster S. et al. The surface energy balance of a polygonal tundra site in northern Siberia — Part 1: Spring to fall // The Cryosphere. 2011. No. 5. P. 151–171. DOI: 10.5194/tc-5-151-2011.
- Nutini F., Boschetti M., Candiani G. et al. Evaporative fraction as an indicator of moisture condition and water stress status in semi-arid rangeland ecosystems // Remote Sensing. 2014. V. 6. P. 6300–6323. DOI:10.3390/rs6076300.
- Soudzilovskaia N. A., Van Bodegom P. M., Cornelissen J. H. C. Dominant bryophyte control over high-latitude soil temperature fluctuations predicted by heat transfer traits, field moisture regime and laws of thermal insulation // Functional Ecology. 2013. No. 27. P. 1442–1454. DOI: 10.1111/1365-2435.12127.
- Tucker C. J. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation // Remote Sensing of Environment. 1979. V. 8. P. 127–150. DOI: 10.1016/0034-4257(79)90013-0.
- Weng Q., Lu D., Schubring J. Estimation of land surface temperature-vegetation abundance relationship for urban heat island studies // Remote Sensing of Environment. 2004. V. 89. P. 467–483. DOI:10.1016/j.rse.2003.11.005.
- Xu H. Modification of normalised difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery // Intern. J. Remote Sensing. 2006. V. 27. No. 14. P. 3025–3033. DOI: 10.1080/01431160600589179.