Журнал

О журнале Новости Редколлегия Информация для авторов и рецензентов Публикационная этика Дискуссия Контакты ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:
отправка и рецензирование статей
Архив
Том 21, 2024
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 20, 2023
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 19, 2022
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 18, 2021
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 17, 2020
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 16, 2019 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 15, 2018 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 14, 2017 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 13, 2016 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 12, 2015 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 11, 2014 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 10, 2013 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 9, 2012 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 8, 2011 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 7, 2010 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Выпуск 6, 2009 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 5, 2008 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 4, 2007 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 3, 2006 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 2, 2005 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 1, 2004 г.
Том 1
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
подписаться отписаться
English version
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 4. С. 141-161

Сравнительный анализ оценок эмиссии углерода от природных пожаров на территории России на основании глобальных продуктов ДЗЗ

А.М. Матвеев 1 , С.А. Барталев 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 01.07.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-4-141-161
Настоящая работа посвящена сравнительному анализу применения существующих глобальных информационных продуктов по оценке эмиссии климатически активных веществ, образующихся в результате природных пожаров, для оценки пирогенной эмиссии углерода на территории России за 1997–2023 гг. В рассмотрение были включены следующие продукты, разработанные с использованием данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ): GFAS v1.2, GFED v4.1s, FEER v1.0-GFAS v1.2, FINN v2.5, QFED v2.5-r1. В зависимости от продукта среднемноголетний вклад России в мировую пирогенную эмиссию углерода составляет 6–11 %, или 130–275 Тг C (3,5–7,5 % при учёте только лесных пожаров). Ежегодная эмиссия углерода от природных пожаров варьируется в диапазоне от 54 до 490 Тг C в зависимости от продукта и уровня горимости в рассматриваемом году, с максимальными значениями в годы экстремально больших пожаров (2003, 2008, 2012, 2021 гг.). На лесные пожары приходится 53–72 % от суммарной пирогенной эмиссии углерода. Оценки эмиссии большинства из рассмотренных продуктов превосходят официальные отчётные данные для лесных пожаров, в которых учитываются только пожары на территории управляемых лесов (среднемноголетняя 80 Тг C). За период наблюдений 2002–2023 гг. согласно рассмотренным продуктам ДЗЗ наблюдается рост эмиссии углерода от лесных пожаров (на +0,5 Тг C/год) и снижение эмиссии от пожаров на не покрытой лесом территории (–1,25 Тг C/год). Наблюдается высокая (R2 > 0,8) взаимная согласованность ежегодных оценок эмиссии углерода согласно рассмотренным продуктам. Однако уровень показателя попиксельной корреляции оценок эмиссии углерода между данными различных продуктов значительно ниже (R2 = 0,22…0,44, p < 0,001; пространственное разрешение 0,1°). Вклад в оценку пирогенной эмиссии от статичных источников, не связанных с природными пожарами (в частности, газовых факелов на нефтегазовых объектах), оценивается как 0,5–6,6 % в зависимости от рассмотренного информационного продукта.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, природные пожары, эмиссия углерода
Полный текст

Список литературы:

  1. Барталев С. А., Егоров В. А., Ефремов В. Ю., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Флитман Е. В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 9–26.
  2. 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.
  3. 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 c.
  4. Барталев С. А., Стыценко Ф. В., Хвостиков С. А., Лупян Е. А. Методология мониторинга и прогнозирования пирогенной гибели лесов на основе данных спутниковых наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 176–193. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-176-193.
  5. Бондур В. Г., Гордо К. А., Зима А. Л. Исследование из космоса последствий природных пожаров на территории России для разных типов растительного покрова // Исслед. Земли из космоса. 2022. № 6. С. 74–86. DOI: 10.31857/S0205961422060033.
  6. Ершов Д. В., Сочилова Е. Н. Количественные оценки прямых пирогенных эмиссий углерода в лесах России по данным дистанционного мониторинга 2021 года // Вопросы лесной науки. 2022. Т. 5. № 4. Ст. 117. 17 с. DOI: 10.31509/2658-607x-202254-117.
  7. Лупян Е. А., Барталев С. А., Балашов И. В. и др. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 158–175. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-158-175.
  8. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  9. Лупян Е. А., Лозин Д. В., Балашов И. В. и др. 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. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-217-232.
  10. Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов и абсорбции поглотителями парниковых газов не регулируемых Монреальским протоколом за 1990–2021 гг. Часть 1. М., 2023. 479 с. https://unfccc.int/documents/631719.
  11. Стыценко Ф. В., Барталев С. А. Картографирование последствий воздействия природных пожаров на лесные экосистемы России // 15-е Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу. Томск: ИМКЭС СО РАН, 2023. С. 338–341.
  12. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Перспективы картографирования фитомассы тростниковых сообществ в пойменных и дельтовых ландшафтах Нижней Волги // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 2023. C. 418. DOI: 10.21046/21DZZconf-2023a.
  13. Шинкаренко С. С., Барталев С. А., Берденгалиева А. Н. Спутниковые наблюдения задымлений от тростниковых пожаров на Нижней Волге // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 93–105. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-93-105.
  14. Akagi S. K., Yokelson R. J., Wiedinmyer C. et al. Emission factors for open and domestic biomass burning for use in atmospheric models // Atmospheric Chemistry and Physics. 2011. V. 11(9). P. 4039–4072. DOI: 10.5194/acp-11-4039-2011.
  15. Anderson K., Chen J., Englefield P. et al. The global forest fire emissions prediction system version 1.0 // Geoscientific Model Development preprint. 2024. 57 p. DOI: 10.5194/gmd-2024-31.
  16. Andreae M. O., Merlet P. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning // Global Biogeochemical Cycles. 2001. V. 15(4). P. 955–966. DOI: 10.1029/2000GB001382.
  17. Avitabile V., Herold M., Heuvelink G. B. M. et al. An integrated pan-tropical biomass map using multiple reference datasets // Global Change Biology, 2016. V. 22(4). P. 1406–1420. DOI: 10.1111/gcb.13139.
  18. Boschetti L., Roy D. P., Giglio L. et al. Global validation of the collection 6 MODIS burned area product // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 235. Article 111490. DOI: 10.1016/j.rse.2019.111490.
  19. Byrne B., Liu J., Bowmna K., Pascolini-Campbell M., Chatterjee A., Pandey S., Miyazaki K., van der Werf G., Wunch D., Wennberg P., Roehl C., Sinha S. Unprecedented Canadian forest fire carbon emissions during 2023 // Research Square preprint. 2023. 29 p. https://assets-eu.researchsquare.com/files/rs-3684305/v1_covered_13190486-f8e5-4695-841d-fbfc7aa6cc8e.pdf?c=1701398741.
  20. Chen Y., Hall J., van Wees D. et al. Multi-decadal trends and variability in burned area from the fifth version of the Global Fire Emissions Database (GFED5) // Earth System Science Data. 2023. V. 15(11). P. 5227–5259. DOI: 10.5194/essd-15-5227-2023.
  21. Christian T. J., Kleiss B., Yokelson R. J. et al. Comprehensive laboratory measurements of biomass-burning emissions: 1. Emissions from Indonesian, African, and other fuels // J. Geophysical Research. 2003. V. 108. Iss. D28. Article 4719. DOI: 10.1029/2003JD003704.
  22. Darmenov A., da Silva A. The quick fire emissions dataset (QFED): Documentation of versions 2.1, 2.2, and 2.4 // Technical Report Series on Global Modeling and Data Assimilation. 2015. V. 38. https://gmao.gsfc.nasa.gov/pubs/docs/Darmenov796.pdf.
  23. Elvidge C. D., Zhizhin M., Sparks T. et al. Global satellite monitoring of exothermic industrial activity via infrared emissions // Remote Sensing Environment. 2023. V. 15. Iss. 19. Article 4760. DOI: 10.3390/rs15194760.
  24. Fan L., Wigneron J. P., Ciais P. et al. Siberian carbon sink reduced by forest disturbances // Nature Geoscience. 2023. V. 16. P. 56–62. DOI: 10.1038/s41561-022-01087-x.
  25. Franquesa M., Lizundia-Loiola J., Stehman S. V., Chuvieco E. Using long temporal reference units to assess the spatial accuracy of global satellite-derived burned area products // Remote Sensing of Environment. 2022. V. 269. Article 112823. DOI: 10.1016/j.rse.2021.112823.
  26. Ichoku C., Ellison L. Global top-down smoke-aerosol emissions estimation using satellite fire radiative power measurements // Atmospheric Chemistry Physics. 2014. V. 14(13). P. 6643–6667. DOI: 10.5194/acp-14-6643-2014.
  27. Kaiser J. W., Heil A., Andreae M. O. et al. Biomass burning emissions estimated with a global fire assimilation system based on observed fire radiative power // Biogeosciences. 2012. V. 9(1). P. 527–554. DOI: 10.5194/bg-9-527-2012.
  28. Krylov A., McCarty J. L., Potapov P. et al. Remote sensing estimates of stand-replacement fires in Russia, 2002–2011 // Environmental Research Letters. 2014. V. 9. Article 105007. DOI: 10.1088/1748-9326/9/10/10500.
  29. Liu T., Mickley L. J., Marlier M. E. et al. Diagnosing spatial biases and uncertainties in global fire emissions inventories: Indonesia as regional case study // Remote Sensing Environment. 2020. V. 237. Article 111557. DOI: 10.1016/j.rse.2019.111557.
  30. McCarty J., Krylov A., Prishchepov A. et al. Agricultural fires in European Russia, Belarus, and Lithuania and their impact on air quality, 2002–2012 // Land-cover and land-use changes in Eastern Europe after the collapse of the Soviet Union in 1991 / eds. Gutman G., Radeloff V. Cham; Switzerland: Springer Intern. Publ. 2017. P. 193–221. DOI: 10.1007/978-3-319-42638-9_9.
  31. Mota B., Wooster M. J. A new top-down approach for directly estimating biomass burning emissions and fuel consumption rates and totals from geostationary satellite fire radiative power (FRP) // Remote Sensing Environment. 2018. V. 206. P. 45–62. DOI: 10.1016/j.rse.2017.12.016.
  32. Ostroukhov A., Klimina E., Kuptsova V., Naito D. Estimating long-term average carbon emissions from fires in non-forest ecosystems in the temperate belt // Remote Sensing Environment. 2022. V. 14(5). Article 1197. DOI: 10.3390/rs14051197.
  33. Ponomarev E., Yakimov N., Ponomareva T. et al. Current trend of carbon emissions from wildfires in Siberia // Atmosphere. 2021. V. 12(5). Article 559. DOI: 10.3390/atmos12050559.
  34. Ponomarev E. I., Zabrodin A. N., Shvetsov E. G., Ponomareva T. V. Wildfire intensity and fire tmissions in Siberia // Fire. 2023. V. 6. Iss. 7. Article 246. DOI: 10.3390/fire6070246.
  35. Romanov A. A., Tamarovskaya A. N., Gloor E. et al. Reassessment of carbon emissions from fires and a new estimate of net carbon uptake in Russian forests in 2001–2021 // Science Total Environment. 2022. V. 846. Article 157322. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157322.
  36. Seiler W., Crutzen P. J. Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and atmosphere from biomass burning // Climatic Change. 1980. V. 2(3). P. 207–247. DOI: 10.1007/BF00137988.
  37. Shiraishi T., Hirata R., Hirano T. New inventories of global carbon dioxide emissions through biomass burning in 2001–2020 // Remote Sensing Environment. 2021. V. 13(10). Article 1914. DOI: 10.3390/rs13101914.
  38. Shvidenko A., Schepaschenko D., Sukhinin A., McCallum I., Masyutov S. Carbon Emissions from Forest Fires in Boreal Eurasia between 1998–2010 // Proc. 5th Intern. Wildland Fire Conf. 2011. https://pure.iiasa.ac.at/9789.
  39. Urbanski S. Wildland fire emissions, carbon, and climate // Forest Ecology Management. 2014. V. 317. P. 51–60. DOI: 10.1016/j.foreco.2013.05.045.
  40. van der Werf G. R., Randerson J. T., Giglio L. et al. Global fire emissions estimates during 1997–2016 // Earth System Science Data. 2017. V. 9(2). P. 697–720. DOI: 10.5194/essd-9-697-2017.
  41. van Leeuwen T. T., van der Werf G. R., Hoffmann A. A. et al. Biomass burning fuel consumption rates: a field measurement database // Biogeosciences. 2014. V. 11(24). P. 7305–7329. DOI: 10.5194/bg-11-7305-2014.
  42. van Wees D., van der Werf G. R., Randerson J. T. et al. Global biomass burning fuel consumption and emissions at 500 m spatial resolution based on the Global Fire Emissions Database (GFED) // Geoscientific Model Development. 2022. V. 15(22). P. 8411–8437. DOI: 10.5194/gmd-15-8411-2022.
  43. Vivchar A. V., Moiseenko K. B., Pankratova N. V. Estimates of carbon monoxide emissions from wildfires in Northern Eurasia for air quality assessment and climate modeling // Izvestiya, Atmospheric Oceanic Physics. 2010. V. 46(3). P. 281–293. DOI: 10.1134/S0001433810030023.
  44. Wiedinmyer C., Kimura Y., McDonald-Buller E. C. et al. The fire inventory from NCAR version 2.5: an updated global fire emissions model for climate and chemistry applications // Geoscientific Model Development. 2023. V. 16(13). P. 3873–3891. DOI: 10.5194/gmd-16-3873-2023.
  45. Wooster M. J., Roberts G., Perry G. L. W., Kaufman Y. J. Retrieval of biomass combustion rates and totals from fire radiative power observations: FRP derivation and calibration relationships between biomass consumption and fire radiative energy release // J. Geophysical Research. 2005. V. 110. Article D24311. Iss. D24. DOI: 10.1029/2005JD006318.
  46. Xu L., Saatchi S. S., Yang Y. et al. Changes in global terrestrial live biomass over the 21st century // Science Advances. 2021. V. 7(27). Article eabe9829. DOI: 10.1126/sciadv.abe9829.
  47. Zhizhin M., Matveev A., Ghosh T. et al. Measuring gas flaring in Russia with multispectral VIIRS nightfire // Remote Sensing Environment. 2021. V. 13(16). Article 3078. DOI: 10.3390/rs13163078.