Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. № 5. С. 219-231

Взаимосвязь турбулентного тепловлагообмена и NDVI в различных ландшафтных зонах равнин России в летний период

Т.Б. Титкова 1 , А.Н. Золотокрылин 1 , М.А. Тарасова 1, 2 
1 Институт географии РАН, Москва, Россия
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Одобрена к печати: 07.10.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-219-231
Проведена детальная оценка взаимосвязи турбулентного тепловлагообмена и вегетационного индекса в течение летних месяцев XXI в. на равнинных ландшафтах Европейской территории России (ЕТР) и Западной Сибири (ЗС). Исследование дало возможность обобщить закономерности связей тепловлагообмена и фитомассы в зависимости от вида ландшафта и региона. Анализ проводился на основе стандартных продуктов реанализа Европейского центра среднесрочных прогнозов (англ. European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) ERA5-Land и спутниковой информации MODIS (англ. Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index, нормализованный вегетационный индекс) с помощью метода линейной парной корреляции, а также оценки трендов как самих параметров, так и их связи в каждый месяц летнего сезона. Выявлено, что связь тепловлагообмена с фитомассой находится на среднем уровне и не превышает 0,7 во всех ландшафтных зонах, при этом она значительно меняется в течение летнего сезона. Расчёты показали, что сопряжение турбулентного тепловлагообмена и фитоособенно заметно прослеживается при разреженной растительности в субарктических и суббореальных ландшафтах. Связь потоков явного тепла и фитомассы в течение летнего периода в субарктических и бореальных ландшафтах максимально положительна в июне, затем ослабевает. В суббореальных ландшафтах высокие потоки явного тепла сопряжены с уменьшением фитомассы, где отрицательные связи усиливаются в течение летнего сезона, что наиболее выражено на ЕТР. Получено, что связь нормализованного вегетационного индекса с потоками скрытого тепла сильнее, чем с потоками явного тепла. Турбулентные потоки скрытого тепла и фитомасса положительно взаимосвязаны во всех ландшафтах с максимумом в суббореальной зоне вне зависимости от региона. Эти связи максимальны в июне в субарктической зоне, в июле в бореальной и в июле и августе в суббореальных ландшафтах. Показано, что в субарктической зоне даже незначительное увеличение тепловлагообмена с начала XXI в. в начале летнего сезона сопровождается увеличением фитомассы. В суббореальных ландшафтах положительные тренды потоков явного тепла сопровождаются падением потоков скрытого тепла и фитомассы. Изменение взаимосвязи тепловлагообмена с фитомассой с начала XXI в. наиболее заметно на ЕТР и слабее проявляется в ЗС. Сопряжённость теплообмена с фитомассой растёт в июне и августе и мало меняется в июле. Связь потоков скрытого тепла и фитомассы также растёт в июне и августе в субарктике и бореальной зоне ЕТР, а в суббореальных ландшафтах, наоборот, эти связи слабеют на протяжении всего летнего сезона на фоне уменьшения вегетационного индекса.
Ключевые слова: явное тепло, скрытое тепло, тепловлагообмен, вегетационный индекс, природные зоны, Европейская часть России, Западная Сибирь
Полный текст

Список литературы:

  1. Гусев Е. М., Насонова О. Н. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой / отв. ред. Л. С. Кучмент, М.: Наука. 2010. 327 с.
  2. Ландшафты (карта, м-б 1:15 000 000) // Национальный атлас России. Т. 2. Природа. Экология. М.: Картография, 2007. С. 398–399. https://nationalatlas.ru/tom2/398-399.html.
  3. Оке T. Р. Климаты пограничного слоя / пер. с англ. под ред. А. С. Дубова. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 360 с.
  4. Пугачёва А. М. Климатические флуктуации сухих степей и их роль в процессе демутации // Аридные экосистемы. 2020. № 3(84). С. 14–22. DOI: 10.24411/1993-3916-2020-10102.
  5. Русин Н. П., ФлитЛ. А. Солнце на земле. М.: Советская Россия. 1971. 204 с.
  6. Степаненко В. М., Репина И.А, Федосов В. Э. и др. Обзор методов параметризации теплообмена в моховом покрове для моделей земной системы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56. № 2. С. 127–138. DOI: 10.31857/S0002351520020133.
  7. Тепловодообмен в мерзлотных ландшафтах Восточной Сибири и его факторы / ред. Георгеади А. Г., Золотокрылин А. Н.. М., 2007. 275 с.
  8. Титкова Т. Б., Виноградова В. В. Изменения климата в переходных природных зонах севера России и их проявление в спектральных характеристиках ландшафтов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 310–323. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-310-323.
  9. Титкова Т. Б., Золотокрылин А. Н. Летние климатические изменения на юге Европейской России // Фундам. и приклад. климатология. 2022. Т. 8. № 1. С. 107–121. DOI: 10.21513/2410-8758-2022-1-107-121.
  10. Титкова Т. Б., Золотокрылин А. Н., Виноградова В. В. Спектральный портрет равнинных ландшафтов России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 3. С. 117–126. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-3-117-126.
  11. Тишков А. А., Белоновская Е. А., Вайсфельд М. А. и др. Региональные биогеографические эффекты «быстрых» изменений климата в Российской Арктике в XXI в. // Арктика: экология и экономика. 2020. № 2(38). С. 31–44. DOI: 10.25283/2223-4594-2020-2-31-44.
  12. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Росгидромет. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с. https://www.meteorf.gov.ru/upload/pdf_download/compressed.pdf.
  13. IPCC, 2022: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability // 6th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, M. Tignor et al. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2022. 3056 p. DOI: 10.1017/9781009325844, https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/.
  14. IPCC, 2023: Climate Change 2023: Impacts, Adaptation and Vulnerability // 6th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. H. Lee, J. Romero et al. Geneva, Switzerland, 2023. 184 p. DOI: 10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.
  15. Kodama Y., Ishii Y., Nomura M., Sato N., Yabuki H., Ohata T. Seasonal energy exchange over tundra region near Tiksi, Eastern Siberia // Activity Report. GAME-Siberia. 2000. P. 13-14.
  16. Muñoz-Sabater J., Dutra E., Agusti-Panareda A. et al. ERA5-Land: A state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications // Earth System Science. 2021. No. 13(9). P. 4349−4383. DOI: 10.5194/essd-13-4349-2021.
  17. Schwaab J., Meier R., MussettiG. et al. The role of urban trees in reducing land surface temperatures in European cities // Nature Communications. 2021. V. 12. Article 6763. DOI: 10.1038/s41467-021-26768-w.
  18. The surface energy balance // IFS Documentation — Cy41r2: Operational implementation 8 March 2016. Part IV: Physical processes / European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. 2016. 214 p. P. 48–50. https://www.ecmwf.int/sites/default/files/elibrary/2021/81271-ifs-documentation-cy47r3-part-iv-physical-processes_1.pdf.
  19. Wang X., Wu C., Peng D., et al. Snow cover phenology affects alpine vegetation growth dynamics on the Tibetan Plateau: Satellite observed evidence, impacts of different biomes, and climate drivers // Agricultural and Forest Meteorology. 2018. No. 256–257. P. 61–74. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.03.004.
  20. Wild M. Decadal changes in radiative fluxes at land and ocean surfaces and their relevance for global warming // WIREs Climate Change. 2016. V. 7. No. 1. P. 91–107. DOI: 10.1002/wcc.372. DOI: 10.1002/wcc.372.
  21. Wu M., Schurgers G., Rummukainen M. et al. Vegetation–climate feedbacks modulate rainfall patterns in Africa under future climate change // Earth System Dynamics. 2016, Vol. 7. Iss. 3. P. 627–647. DOI: https://doi.org/10.5194/esd-7-627-2016.