Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Методы анализа теплового режима почв криолитозоны и мониторинг послепожарных эффектов

Пономарева Т.В. (1,2), Пономарев Е.И. (1,3), Шушпанов А.С. (1), Краснощеков К.В. (3), Сорокин А.В. (3), Швецов Е.Г. (1), Литвинцев К.Ю. (4), Дергунов А.В. (3)
(1) Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, Красноярск, Россия
(2) Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
(3) Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН), Красноярск, Россия
(4) Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
На основе комплексного анализа данных съемок в тепловом диапазоне (спутниковые материалы, наземная радиометрическая съемка, подспутниковые эксперименты и численное моделирование) предложен метод количественного описания изменений температурных режимов послепожарных участков в криолитозоне с учетом структуры и строения почвенных профилей. Экспериментально получены изображения почв в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, а также двумерные и трехмерные массивы данных радиояркостных температур, соответствующие различным почвенным горизонтам. На основе этих данных, рассчитаны температурные градиенты. Градиенты температуры в условиях средней тайги в профиле криогенных почв на послепожарном участке в верхних горизонтах в 2-3 раза выше (от 0,3 до 0,6
°С/см), чем в почвах фоновых участков (от 0,1 до 0,3 °С/см).Таким образом, на послепожарных участках наблюдаются более контрастные условия температурного режима между органогенными и минеральными горизонтами, что обусловливает увеличение интенсивности протекания почвенных реакций. Получены оценки влияния массовых послепожарных повреждений растительных покровов на состояние пограничного слоя «напочвенный покров»–«почва»–«сезонно-талый слой» в лиственничниках мерзлотной зоны Сибири. Показано, что при существенном повреждении напочвенного покрова и подстилки избыточный прогрев значительных участков в мерзлотной зоне может способствовать приращению глубины сезонно-талого слоя почвы на дополнительные 10–20% относительно среднестатистической нормы.Математическая модель теплообмена и движения фронта растепления почв в условиях криолитозоны Сибири основана на использовании конечно-объемного метода для уравнения теплопроводности с учетом фазового перехода вода-лед.

Работа выполнена по темам госзадания № 0356-2019-0027, 0356-2018-0052 и при поддержке РФФИ – «Радиометрический метод количественного анализа структурной организации почвы» (№ 17-04-00589); РФФИ, Правительства Красноярского края и Красноярского фонда науки – «Моделирование и спутниковый мониторинг эффектов от тепловых аномалий подстилающей поверхности в сезонно-талом слое почв криолитозоны Сибири» (№ 18-41-242003).

Ключевые слова: криолитозона, почвенный профиль, тепловой диапазон, аномалия температуры, сезонно-талый слой
Литература:
  1. Анисимова О. А., Шерстюков А. Б. Оценка роли природно-климатических факторов в изменениях криолитозоны России // Криосфера
  2. Земли. 2016. Т. XX. № 2. С. 90–99.
  3. Безкоровайная И. Н., Борисова И. В., Климченко А. В., Шабалина О. М., Захарченко Л. П., Ильин А. А., Бескровный А. К. Влияние
  4. пирогенного фактора на биологическую активность почв в условиях многолетней мерзлоты (Центральная Эвенкия) // Вестник КрасГАУ.
  5. № 9. С. 181–189.
  6. Десяткин Р. В., Десяткин А. Р. Термический режим мерзлотной лугово-черноземной солонцеватой почвы в многолетнем цикле //
  7. Почвоведение. 2017. № 11. С. 1344–1354. doi: 10.7868/S0032180X17090027.
  8. Патент на изобретение № 2660224. Способ выявления и картирования структуры почвенного профиля методом съемки в
  9. инфракрасном диапазоне спектра / Пономарева Т.В., Пономарев Е.И. // Регистр. 05.07.2018.
  10. Пономарев Е.И., Пономарева Т.В. Влияние послепожарных температурных аномалий на сезонное протаивание почв мерзлотной зоны
  11. Средней Сибири по дистанционным данным // Сиб. экологический журнал. 2018. № 4. С. 477–486. doi: 10.15372/SEJ20180408.
  12. Knorre A.A. Tree ring-based reconstruction of the long-terminfluence of wildfires on permafrost active layer dynamics in Central Siberia / A.A.
  13. Knorre, A.V. Kirdyanov, A.S. Prokushkin, P.J. Krusic, U. Buntgen // Science of the Total Env. – 2019. – Vol. 652. – P. 314–319.
  14. Ponomarev, E.I.; Ponomareva, T.V.; Prokushkin, A.S. Intraseasonal Dynamics of River Discharge and Burned Forest Areas in Siberia // Water.
  15. , 11, 6, 1146. 11 p.

Презентация доклада

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга

114