Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 2. С. 163-172
Использование данных Landsat и БПЛА для оценки постпирогенной динамики осушенных верховых болот таёжной зоны Западной Сибири
1 Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа — филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН, Томск, Россия
Одобрена к печати: 07.03.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-2-163-172
Использование данных ДЗЗ — надёжный и доступный метод для оценки интенсивности природных пожаров и мониторинга постпирогенного восстановления экосистем. В условиях антропогенной нагрузки болота подвержены возгораниям, которые приводят к значительным выбросам углерода в атмосферу, долгосрочным и иногда необратимым изменениям растительного покрова и нарушениям функционирования болота как поглотителя углерода. Цель исследования — разработать и апробировать методы, основанные на использовании данных съёмки с БПЛА (беспилотный летальный аппарат) для оценки состояния верховых болот в условиях постпирогеного восстановления. Объекты изучения — два осушенных верховых болота (Бакчарское и Усть-Бакчарское), расположенные в таёжной зоне Западной Сибири, горевшие в 2014 и 2016 гг. В настоящей работе использованы данные мультиспектральной съёмки с БПЛА DJI Phantom 4 Multispectral, спутниковой съёмки Landsat и полевых геоботанических исследований. Сравнение значений NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index, нормализованный разностный вегетационный индекс), рассчитанных на основе данных Landsat и БПЛА, показало схожую пространственную динамику, но значения, полученные с БПЛА, были выше на 0,01–0,08 ед. Факторный анализ NDVI и характеристик растительного покрова показал обратную зависимость NDVI с долей выгорания поверхности, проективным покрытием (ПП) Polytrichum strictum (P. strictum) и прямую с ПП сфагновыми мхами и сосной на Бакчарском болоте с меньшей интенсивностью осушения. На более сухом Усть-Бакчарском болоте NDVI имеет прямую зависимость с долей выгорания, ПП подростом берёзы, P. strictum и обратную с ПП сосной и сфагновыми мхами. Взаимосвязи NDVI с характеристиками растительного покрова болот в условиях постпирогенного восстановления индивидуальны для каждого объекта исследования. Рост индекса на одних участках может отразить восстановление растительности к исходному состоянию, как это было отмечено на Бакчарском болоте, на других, наоборот, необратимые изменения экосистемы.
Ключевые слова: пожар, Большое Васюганское болото, геоботанические исследования, Томская область, NDVI
Полный текстСписок литературы:
- Доронина А. Ю., Галанина О. В., Смагин В. А., Орлов Т. В. Болота Лемболовской возвышенности (Ленинградская область) // Ботанический журн. 2020. Т. 105. № 9. С. 909–918. DOI: 10.31857/S0006813620090033.
- Московченко Д. В., Арефьев С. П., Московченко М. Д., Юртаев А. А. Пространственно-временной анализ природных пожаров в лесотундре Западной Сибири // Сибирский эколог. журн. 2020. Т. 27. № 2. С. 243–255. DOI: 10.15372/SEJ20200210.
- Орлов Т. В., Шахматов К. Л. Анализ эффективности работ по вторичному обводнению торфяников Тверской области с помощью данных дистанционного зондирования // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2020. № 6. С. 74–82. DOI: 10.31857/S0869780920060089.
- Остроухов А. В., Климина Е. М. Ландшафтное картирование труднодоступных территорий с использованием геоинформационных технологий (на примере особо охраняемых территорий Хабаровского края) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 1. С. 139–149. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-1-139-149.
- Сизов О. С., Цымбарович П. Р., Ежова Е. В. и др. Оценка постпирогенной динамики тундровой растительности на севере Западной Сибири за последние 50 лет (1968–2018) на основе данных ДЗЗ детального и высокого разрешения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 4. С. 137–153. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-4-137-153.
- Синюткина А. А. Использование вегетационных и водных индексов для оценки состояния постпирогенных верховых болот Западной Сибири // Изв. Иркутского гос. ун-та. Сер. Науки о Земле. 2024. Т. 48. С. 90–109. DOI: 10.26516/2073-3402.2024.48.90.
- Синюткина А. А., Гашкова Л. П., Харанжевская Ю. А. Пирогенное изменение болотной растительности и торфа в Западной Сибири // Вестн. Московского ун-та. Сер. 5. География. 2024. Т. 79. № 1. С. 78–88. DOI: 10.55959/MSU0579-9414.5.79.1.6.
- Третьякова А. С., Груданов Н. Ю., Вахрушева А. Д. и др. Флора охраняемых болот южной части Свердловской области: Сообщение 1 // Растительный мир Азиатской России. 2022. Т. 15. № 4. С. 280–292. DOI: 10.15372/RMAR20220403.
- Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Применение данных дистанционного зондирования для широкомасштабного мониторинга водно-болотных угодий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 9–34. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-9-34.
- Assiri M., Sartori A., Persichetti A. et al. Leaf area index and aboveground biomass estimation of an alpine peatland with a UAV multi-sensor approach // GIScience and Remote Sensing. 2023. V. 60. Iss. 1. Article 2270791. DOI: 10.1080/15481603.2023.2270791.
- Benscoter B. W., Vitt D. H. Spatial patterns and temporal trajectories of the bog ground layer along a post-fire chronosequence // Ecosystems. 2008. V. 11. P. 1054–1064. DOI: 10.1007/s10021-008-9178-4.
- Benscoter B. W., Vitt D. H., Wieder R. K. Association of postfire peat accumulation and microtopography in boreal bogs // Canadian J. Forest Research. 2005. V. 35. No. 9. P. 2188–2193.
- Czapiewski S. Assessment of the applicability of UAV for the creation of digital surface model of a small peatland // Frontiers in Earth Science. 2022. V. 10. Article 834923. DOI: 10.3389/feart.2022.834923.
- Feurdean A., Florescu G., Tanţău I. et al. Recent fire regime in the southern boreal forests of Western Siberia is unprecedented in the last five millennia // Quaternary Science Reviews. 2020. V. 244. Article 106495. DOI: 10.1016/j.quascirev.2020.106495.
- Kettridge N., Turetsky M. R., Sherwood J. H. et al. Moderate drop in water table increases peatland vulnerability to post-fire regime shift // Scientific Reports. 2015. V. 5. Article 8063. DOI: 10.1038/srep08063.
- Knoth C., Klein B., Prinz T., Kleinebecker T. Unmanned aerial vehicles as innovative remote sensing platforms for high‐resolution infrared imagery to support restoration monitoring in cut-over bogs // Applied Vegetation Science. 2013. V. 16. Iss. 3. P. 509–517. DOI: 10.1111/avsc.12024.
- Kolari T. H. M., Sallinen A., Wolff F. et al. Ongoing fen–bog transition in a boreal aapa mire inferred from repeated field sampling, aerial images, and Landsat data // Ecosystems. 2022. V. 25. P. 1166–1188. DOI: 10.1007/s10021-021-00708-7.
- Lehmann J. R. K., Münchberger W., Knoth C. et al. High-resolution classification of South Patagonian peat bog microforms reveals potential gaps in up-scaled CH4 fluxes by use of unmanned aerial system (UAS) and CIR imagery // Remote Sensing. 2016. V. 8. Iss. 3. Article 173. DOI: 10.3390/rs8030173.
- Moore P. A., Lukenbach M. C., Kettridge N. et al. Peatland water repellency: Importance of soil water content, moss species, and burn severity // J. Hydrology. 2017. V. 554. P. 656–665. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2017.09.036.
- Simpson G., Nichol C. J., Wade T. et al. Species-level classification of peatland vegetation using ultra-high-resolution UAV imagery // Drones. 2024. V. 8. Iss. 3. Article 97. DOI: 10.3390/drones8030097.
- Sinyutkina A. Drainage consequences and self-restoration of drained raised bogs in the south-eastern part of Western Siberia: Peat accumulation and vegetation dynamics // Catena. 2021. V. 205. Article 105464. DOI: 10.1016/j.catena.2021.105464.