Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 3. С. 109-120
Сравнительный анализ радиационной энергии пожаров и эмиссий углерода в Сибири на основе спутниковых наблюдений
1 Красноярский научный центр СО РАН, Красноярск, Россия
Одобрена к печати: 26.03.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-3-109-120
Представлены результаты оценки радиационной энергии пожаров FRE (англ. fire radiative energy) и связанных с ними пирогенных эмиссий углерода на территории Сибири за период 2003–2025 гг. Исследование основано на использовании данных спутниковых систем MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) и VIIRS (англ. Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) с пространственным разрешением 375–1000 м, включая продукты тепловых аномалий и гарей. Оценка радиационной энергии пожаров выполнялась с помощью двух методов: интегрированием по методу трапеций и моделированием суточного цикла радиационной мощности пожаров с использованием гауссовой функции. Установлено, что оценки радиационной энергии пожаров, сделанные с учётом суточных вариаций радиационной мощности, дают в 2–3 раза большие оценки FRE по сравнению с интегрированием по методу трапеций. Выполнено сравнение полученных оценок эмиссий углерода с данными глобальных продуктов GFED (англ. Global Fire Emissions Database), FEER (англ. Fire Energetics and Emissions Research), FINN (англ. Fire INventory from National Center for Atmospheric Research), QFED (англ. Quick Fire Emissions Dataset). Показана высокая корреляция временной динамики (R2 > 0,72), однако абсолютные значения эмиссий, рассчитанные с помощью FRE, оказались ниже глобальных оценок, что, вероятно, связано с пропусками спутниковыми сенсорами низкотемпературных пожаров и влиянием облачности. Наиболее близкие к глобальным продуктам результаты продемонстрировали данные VIIRS с разрешением 375 м.
Ключевые слова: Сибирь, пожары растительности, радиационная энергия пожара, FRE, радиационная мощность пожара, FRP, спутниковый мониторинг, MODIS, VIIRS, пирогенные эмиссии углерода
Полный текстСписок литературы:
- 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.
- 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 с.
- 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.
- Пономарев Е. И., Швецов Е. Г., Усатая Ю. О. Регистрация энергетических характеристик пожаров в лесах Сибири дистанционными средствами // Исслед. Земли из космоса. 2017. № 4. С. 3–11. DOI: 10.7868/S0205961417040017.
- Швецов Е. Г. Оценка послепожарной гибели лесов в Сибири по спутниковым данным и ее связь с характеристиками пожаров // Сибирский эколог. журн. 2024. № 4. С. 550–560. DOI: 10.15372/SEJ20240403.
- Швецов Е. Г., Пономарев Е. И. Оценка влияния внешних условий на мощность теплоизлучения от лесных пожаров по данным спутникового мониторинга // Сибирский эколог. журн. 2015. № 3. С. 413–421. DOI: 10.15372/SEJ20150308.
- 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. P. 4039–4072. DOI: 10.5194/acp-11-4039-2011.
- Andela N., Kaiser J. W., van der Werf G. R., Wooster M. J. New fire diurnal cycle characterizations to improve fire radiative energy assessments made from MODIS observations // Atmospheric Chemistry and Physics. 2015. V. 15. P. 8831–8846. DOI: 10.5194/acp-15-8831-2015.
- Andreae M. O., Merlet P. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning // Global Biogeochemical Cycles. 2001. V. 15. No. 4. P. 955–966. DOI: 10.1029/2000GB001382.
- Bowman D. M. J. S., Balch J. K., Artaxo P. et al. Fire in the Earth System // Science. 2009. V. 324. P. 481–484. DOI: 10.1126/science.1163886.
- Darmenov A. S., 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. 201 p.
- IPCC, 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK; N. Y., NY, USA: Cambridge University Press, 2021. 2391 p. DOI: 10.1017/9781009157896.
- Freeborn P. H., Wooster M. J., Hao W. M. et al. Relationships between energy release, fuel mass loss, and trace gas and aerosol emissions during laboratory biomass fires // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2008. V. 113. Article D01301. DOI: 10.1029/2007JD008679.
- Fu Y., Li R., Wang X. et al. Fire detection and fire radiative power in forests and low-biomass lands in Northeast Asia: MODIS versus VIIRS fire products // Remote Sensing. 2020. V. 12. No. 18. Article 2870. DOI: 10.3390/rs12182870.
- Gui L., Li R., Tao M. et al. Fused satellite fire products reveal fire diurnal cycles and improve fire emission estimates over North America and East Asia // Remote Sensing. 2026. V. 18. No. 1. Article 52. DOI: 10.3390/rs18010052.
- Ichoku C., Ellison L. Global top-down smoke-aerosol emissions estimation using satellite fire radiative power measurements // Atmospheric Chemistry and Physics. 2014. V. 14. P. 6643–6667. DOI: 10.5194/acp-14-6643-2014.
- 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. P. 527–554. DOI: 10.5194/bg-9-527-2012.
- Kharuk V. I., Shvetsov E. G., Buryak L. V. et al. Wildfires in the larch range within permafrost, Siberia // Fire. 2023. V. 6. Article 301. DOI: 10.3390/fire6080301.
- Konovalov I. B., Berezin E. V., Ciais P. et al. Constraining CO2 emissions from open biomass burning by satellite observations of co-emitted species: a method and its application to wildfires in Siberia // Atmospheric Chemistry and Physics. 2014. V. 14. P. 10383–10410. DOI: 10.5194/acp-14-10383-2014.
- Larkin N. K., Raffuse S. M., Strand T. M. Wildland fire emissions, carbon, and climate: US emissions inventories // Forest Ecology and Management. 2014. V. 317. P. 61–69. DOI: 10.1016/j.foreco.2013.09.012.
- Li F., Zhang X., Kondragunta S., Csiszar I. Comparison of fire radiative power estimates from VIIRS and MODIS observations // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2018. V. 123. P. 4545–4563. DOI: 10.1029/2017JD027823.
- Roberts G., Wooster M. J., Freeborn P. H., Xu W. Integration of geostationary FRP and polar-orbiter burned area datasets for an enhanced biomass burning inventory // Remote Sensing of Environment. 2011. V. 115. No. 8. P. 2047–2061. DOI: 10.1016/j.rse.2011.04.006.
- Russian forests and climate change. What science can tell us / eds. Leskinen P., Lindner M., Verkerk P. J. et al. European Forest Institute, 2020. V. 11. 140 p. DOI: 10.36333/wsctu11.
- Schroeder W., Oliva P., Giglio L., Csiszar I. A. The New VIIRS 375 m active fire detection data product: Algorithm description and initial assessment // Remote Sensing of Environment. 2014. V. 143. P. 85–96. DOI: 10.1016/j.rse.2013.12.008.
- Seiler W., Crutzen P. J. Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and the atmosphere from biomass burning // Climatic Change. 1980. V. 2. P. 207–248. DOI: 10.1007/BF00137988.
- Sperling S., Wooster M. J., Malamud B. D. Influence of satellite sensor pixel size and overpass time on undercounting of cerrado/savannah landscape-scale fire radiative power (FRP): An assessment using the MODIS Airborne Simulator // Fire. 2020. V. 3. Article 11. DOI: 10.3390/fire3020011.
- 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. No. 2. P. 697–720. DOI: 10.5194/essd-9-697-2017.
- Vermote E., Ellicott E., Dubovik O. et al. An approach to estimate global biomass burning emissions of organic and black carbon from MODIS fire radiative power // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2009. V. 114. Article D18205. DOI: 10.1029/2008JD011188.
- 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. No. 13. P. 3873–3891. DOI: 10.5194/gmd-16-3873-2023.
- Wolfe R. E., Nishihama M., Fleig A. J. et al. Achieving sub-pixel geolocation accuracy in support of MODIS land science // Remote Sensing of Environment. 2002. V. 83. No. 1–2. P. 31–49. DOI: 10.1016/S0034-4257(02)00085-8.
- Wooster M. J., Zhang Y. H. Boreal forest fires burn less intensely in Russia than in North America // Geophysical Research Letters. 2004. V. 31. Article L20505. DOI: 10.1029/2004GL020805.
- 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: Atmospheres. 2005. V. 110. Article D24311. DOI: 10.1029/2005JD006318.
- Zhang X., Kondragunta S., Ram J. et al. Near-real-time global biomass burning emissions product from geostationary satellite constellation // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2012. V. 117. Article D14201. DOI: 10.1029/2012JD017459.