Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 2. С. 173-185
Многолетняя динамика состояния ельников заказника «Озеро Щучье» по спутниковым данным
А.В. Киселев
1 , А.А. Тронин
1 , С.Г. Крицук
1 , В.И. Горный
1 , В.Н. Храмцов
2 1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН СПб ФИЦ РАН, Санкт-Петербург, Россия
2 Ботанический институт имени В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 14.03.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-2-173-185
Работа посвящена определению состояния лесов регионального природного заказника «Озеро Щучье» (Санкт-Петербург) и прилегающих территорий на основе спутниковых данных среднего разрешения. С 2021 г. по данным спутниковых наблюдений регистрируется усыхание ельников. Для территории заказника определена доля повреждённых ельников. В результате сравнения двух спектральных индексов — вегетационного (англ. Normalized Difference Vegetation Index — NDVI) и водного (англ. Normalized Difference Water Index — NDWI) установлено, что наилучшим образом повреждения определяются индексом NDWI по данным спутника Sentinel-2. Заказник «Озеро Щучье» представляет собой уникальный природный объект в пределах Санкт-Петербурга, организованный для сохранения массива типичных для Карельского перешейка таёжных лесов, комплекса водно-ледниковых форм рельефа. Актуальность исследования определяется высокой рекреационной ценностью объекта и происходящих в нём быстрых изменений в растительных сообществах. Цель исследования заключается в анализе динамики состояния лесов заказника, в первую очередь еловых древостоев. В качестве метода исследования была применена многоспектральная космическая съёмка со спутников Landsat-7 и Sentinel-2. Обработка данных заключалась в построении вегетационных индексов, характеризующих состояние растительности. На следующем этапе были построены временные ряды индексов на различные участки леса, рассчитывались площади поражённых ельников. Ежегодно проводились осмотры состояния леса заказника. В результате исследований было обнаружено резкое изменение состояния еловых лесов на территории заказника. С 2022 г. наблюдается существенное снижение вегетационных индексов еловых лесов. В настоящее время на многих участках леса взрослые ели полностью погибли. На 2024 г. объёмы повреждения леса в заказнике оцениваются в 124 га по сравнению с 2018 г., что составляет около 12 % от общей площади лесов. Объёмы повреждений ельников достигают 74 га, что соответствует приблизительно 55 % от площади ельников, есть поражение и елово-сосновых лесов. Предполагаемая причина усыхания ельников — массовая вспышка численности короеда-типографа. Состояние других лесов заказника, в первую очередь сосновых, не вызывает опасений, кроме высокой рекреационной нагрузки. В заключение можно сделать следующие выводы: спутниковые данные среднего разрешения эффективны для оценки состояния лесов и позволяют обнаружить резкие изменения растительности, также необходимо проведение совместных мероприятий органов власти Санкт-Петербурга и Ленинградской области по предотвращению дальнейшего ущерба лесам.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, спутник, здоровье экосистем, Карельский перешеек, короед-типограф, деградация ельников
Полный текстСписок литературы:
- Гниненко Ю. И., Хегай И. В. Динамика усыхания еловых лесов в Московском регионе // Лесохоз. информация. 2018. № 2. С. 65–74. DOI: 10.24419/LHI.2304-3083.2018.2.07.
- Катковский Л. В., Силюк О. О., Беляев Б. И. и др. Обнаружение усыханий хвойных лесов по авиакосмическим данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 88–102. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-88-102.
- Кузьмина Д. А. Анализ динамики вспышек массового размножения насекомых — вредителей леса на северо-западе России и оценка их хозяйственной значимости: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. СПб., 2006. 20 с.
- Маслов А. Д. Короед-типограф и усыхание еловых лесов. М.: ВНИИЛМ, 2010. 138 с.
- Природа заказника «Озеро Щучье» / ред. Волкова Е. А., Исаченко Г. А., Храмцов В. Н. СПб., 2017. 188 с. https://www.binran.ru/files/publications/monographs/Nature_of_the_Reserve_Ozero_Shchuchye_2017.pdf.
- Селиховкин А. В., Мамаев Н. А., Мартирова М. Б. и др. Новая вспышка массового размножения короеда-типографа Ips typographus (L.) (Coleoptera, Curculionidae) в Ленинградской области // Энтомолог. обозрение. 2022. Т. 101. № 2. С. 239–251. DOI: 10.31857/S0367144522020034.
- Brovkina O., Cienciala E., Zemek F. et al. Composite indicator for monitoring of Norway spruce stand decline // European J. Remote Sensing. 2017. V. 50. Iss. 1. P. 550–563. DOI: 10.1080/22797254.2017.1372697.
- Einzmann K., Atzberger C., Pinnel N. et al. Early detection of spruce vitality loss with hyperspectral data: Results of an experimental study in Bavaria, Germany // Remote Sensing of Environment. 2021. V. 266. Article 112676. 18 p. DOI: 10.1016/j.rse.2021.112676.
- Gao B.-C. NDWI — A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space // Remote Sensing of Environment. 1996. V. 58. Iss. 3. P. 257–266. DOI: 10.1016/S0034-4257(96)00067-3.
- Perez M., Vitale M. Landsat-7 ETM+, Landsat-8 OLI, and Sentinel-2 MSI surface reflectance cross-comparison and harmonization over the Mediterranean basin area // Remote Sensing. 2023. V. 15. No. 16. Article 4008. DOI: 10.3390/rs15164008.
- Rautiainen M., Lukeš P., Homolová L. et al. Spectral properties of coniferous forests: A review of in situ and laboratory measurements // Remote Sensing. 2018. V. 10. No. 2. Article 207. DOI: 10.3390/rs10020207.