Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 15–19 ноября 2021 г.

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

XIX.F.35

Летнее потепление Арктической зоны России, реакция подстилающей поверхности

Титкова Т.Б. (1), Золотокрылин А.Н. (1), Виноградова В.В. (1)
(1) Институт географии РАН, Москва, Россия
Анализируется тренды характеристик подстилающей поверхности (вегетационного индекса, суммарной эвапотранспирации, температуры поверхности, альбедо) в Арктической зоне в связи с особенностями летнего потепления 1991–2020 гг. В Арктической зоне, при избыточном увлажнении (Dufour et all., 2016; Титкова, Виноградова, 2019), откликом растений на изменение температурного режима теплого периода является усиление углеродного и водного обмена (Kim et all., 2016, Kravtsova, Loshkareva, 2013), что в свою очередь приводит к росту интенсивности вегетации и обогащению видового разнообразия. Характерной особенностью летнего потепления в Арктической зоне России за период 1991–2020 гг. является то, что максимальное потепление наблюдалось в начале лета. Оно было региональным и максимально проявилось в высоких широтах Западной и Средней Сибири (Титкова, Золотокрылин, 2021).
Работа посвящена изучению последствий современных климатических изменений для ландшафтов центральной части Арктической зоны России с использованием их спектральных характеристик. Рассматривается материковая часть Российской Арктики, включающая субарктические (тундровые и лесотундровые) и бореальные (северотаежные) ландшафты, т.е. регионы, где наблюдается максимальное летнее потепление, а именно, восточная часть Западной Сибири и Таймыр. Были использованы спутниковые данные спектральных характеристиках подстилающей поверхности: альбедо (Al, MCD43C1.v006 [https://lpdaac.usgs.gov/products/mcd43c1v006/]), температура поверхности (Ts, MOD11C3.006 [https://lpdaac.usgs.gov/products/mod11c3v006/]), нормализованный вегетационный индекс (NDVI, MOD13C2.006 [https://lpdaac.usgs.gov/products/ mod13c2v006/]) и суммарная эвапотранспирация (Ev, MERRA-2 [https://hydro1.gesdisc.eosdis.nasa.gov/data/FLDAS/FLDAS_NOAH01_C_GL_M.001]), а также рассчитаны их тренды с начала XXI века.
Июньское потепление первых двух десятилетий XXI века максимально расширило зону активной вегетации растений в лесотундре и тундре Таймыра. Здесь отмечены положительные тренды Ts, NDVI, Ev и уменьшение Al, что подтверждается наземными наблюдениями и другими исследованиями (Замолодчиков, 2011; Vinogradova et all., 2021). В высоких широтах Западной и Средней Сибири и в тундре Таймыра наблюдается увеличение сомкнутости редколесий и количества карликовой берёзы в лесотундре, продвижение кустарников в лишайниковую тундру, зарастание болот древесно-кустарниковыми породами.
В середине лета отмечаются незначительные изменения спектральных характеристик поверхности по сравнению с началом лета. Небольшой рост NDVI сопровождается падением Ev. В районах максимального увеличения NDVI в июне наблюдается падение Ts в июле. Тренды Al в зоне тундры Таймыра в основном отрицательны и положительны в северотаежных ландшафтах.
В конце вегетационного сезона наблюдаются положительные тренды Ts и разнонаправленные тренды Al, NDVI и Ev, что связано с неравномерностью прогрева и увлажнения в соседних ландшафтных зонах. В тундре и лесотундре в августе при завершении вегетационного сезона рост NDVI минимален и сопровождается падением Ev и Al. В северотаежных ландшафтах, при продолжающемся вегетационном периоде наблюдается небольшое повышение NDVI. На некоторых участках идет рост Ev, Ts и Al.
Таким образом климатическое потепление начала XXI века привело к изменению спектральных характеристик ландшафтов в центральной части Российской Арктической зоны главным образом в начале вегетационного сезона, где наблюдается зарастание и озеленение тундры и лесотундры Таймыра, а также северотаежной зоны. Менее интенсивное июльское потепление слабо проявилось в изменении спектральных характеристик поверхности по сравнению с началом лета во всей Арктической зоне. В августе, спектральные параметры реагируют на потепление в северотаежных ландшафтах.

Ключевые слова: Арктическая зона России, восточная часть Западной Сибири, Таймыр, ландшафтные зоны, активная вегетация, вегетационный индекс NDVI, суммарная эвапотранспирация Ev, температура поверхности Ts, альбедо Al
Литература:
  1. Замолодчиков Д.Г. Оценка климатогенных изменений разнообразия древесных пород по данным учета лесного фонда // Успехи современной биологии. — 2011. — Т. 131. — № 4. — С. 382-392.
  2. 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
  3. Титкова Т.Б. Золотокрылин А.Н. Региональная неравномерность летнего потепления материковой Арктики // Арктика: экология и экономика. — 2021. — № 3. — С. 374-384
  4. Dufour A., Zolina O., Gulev S.K. Atmospheric moisture transport to the Arctic. J. Climate. — 2016. — No 29. — pp. 5061-5081.
  5. Kim B.-M., Hong J.-Y., Jun S.-Y., Zhang X., Kwon H., Kim S.-J., Kim J.-H., Kim S.-W., Kim H.-K. Major cause of unprecedented Arctic warming in January 2016. Critical role of Atlantic windstorm. Sci. Rep. — 2017. — No 7. — pp. 40051. https://doi.org/10.1038/srep40051
  6. Kravtsova V.I., Loshkareva A.R. Dynamics of vegetation in the tundra-taiga ecotone on the Kola Peninsula depending on climate fluctuations. Russian J. Ecology. — 2013. — No. 4. — pp. 303-311. DOI: 10.1134/ S1067413613040085
  7. Vinogradova V., Titkova T., Zolotokrylin A. How climate change is affecting the transitional natural zones of the Northern and Arctic regions of Russia. Polar Science. Available online — 11 February 2021. — 100652. https://doi.org/10.1016/j.polar.2021.100652

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н., Виноградова В.В. Летнее потепление Арктической зоны России, реакция подстилающей поверхности // Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2021. C. 384. DOI 10.21046/19DZZconf-2021a

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

384