Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 14–18 ноября 2022 г.

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

XX.D.45

Современные тенденции изменений влажности почвы и испарения на юге Европейской России по спутниковым данным и данным реанализа

Титкова Т.Б. (1), Черенкова Е.А. (1), Золотокрылин А.Н. (1)
(1) Институт географии РАН, Москва, Россия
Испарение влаги из почвы и с поверхности растительности определяет водопотребление растительности, динамику накопления биомассы растений и является важнейшей характеристикой роста и развития растений (Полуэктов, 2006).
Целью работы является исследование основных закономерностей связи влагосодержания верхнего слоя почвы и испарения, оценка их долгосрочных трендов в лесостепной, степной и полупустынной зонах юга Европейской территории России в период активной вегетации растений.
К исследованию были привлечены спутниковые среднемесячные данные с апреля по сентябрь в период 1980-2021 гг. об объемной влажности почвы (Soil Moisture, SM) в слое 0-10 см, (архив SM GLEAM версии 3.6a (https://www.gleam.eu/) с разрешением 0.25° х 0.25° (Gruber et al., 2019), а также среднемесячные данные испарения реанализа ERA5-Land (https://climate.copernicus.eu/), с разрешением 0.1° х 0.1°. Территория исследования включает сельскохозяйственные районы ЕТР южнее 54° с.ш. Исследованы корреляционные связи испарения и влагосодержания верхнего слоя почвы по ландшафтным зонам, тренды влажности почвы и испарения с апреля по сентябрь в период 1980-2021 гг.
Количественные оценки влагосодержания верхнего слоя почвы и испарения показали, что в апреле в среднем отмечается максимальное влагосодержание почвы около 30% и сравнительно небольшое испарение 50-60 мм/месяц. Влажность верхнего слоя почвы постепенно снижается в течение всего периода активной вегетации. С апреля по май-июнь наблюдается уменьшение влажности почвы до 25-27% и рост испарения до максимальных значений 95-100 мм/месяц. Испарение достаточно быстро сокращается во второй половине вегетационного периода. К концу сентября влагосодержание почвы составляет 22-23%, а испарение 40-50 мм/месяц.
Обнаружено, что корреляционная связь влажности верхнего слоя почвы и испарения в апреле отрицательна в зонах лесостепи и степи, где максимальное влагосодержание почвенного покрова сопровождается минимальным испарением недостаточно прогревшегося после зимы почвенного покрова со слабо развитой растительностью. Начиная с мая, связь влажности почвы и суммарного испарения возрастает по мере прогрева поверхности и развития растительности. Для сухостепных и полупустынных ландшафтов она положительна и статистически значима для полупустынной зоны. В июне связь влажности почвы и испарения становится значимо положительной в степной зоне. Со второй половины вегетационного сезона корреляция влажности почвы и испарения значимо положительна на всем юге ЕТР.
Установлено, что наиболее существенными потери почвенной влаги в период 1980-2021 гг. были в более увлажненных широколиственно-лесной и лесостепной зонах, зонах по сравнению с сухостепными и полупустынными ландшафтами. Изменения влажности почвы в полупустыне с апреля по сентябрь были наименьшими по сравнению с остальными суббореальными ландшафтами ЕТР. В то время как отрицательные тренды влажности почвы преобладали на исследуемой территории во все месяцы вегетационного сезона, изменения испарения изменяли свою направленность с начала к концу периода вегетации. Так, в апреле положительные тренды испарения наблюдались на большей части территории, в мае они остались положительными только в лесостепной и степной зонах. Во второй половине вегетационного сезона отрицательные тренды испарения распространились на всю исследуемую территорию. Наибольшее понижение испарения отмечалось в степных и сухостепных ландшафтах.
Полученные результаты показывают, что отрицательные тренды влажности почвы и испарения во второй половине лета ведут к деградации земель в степной, сухостепной и полупустынной зонах ЕТР. Результаты подкрепляются выводами о сохранении устойчивой отрицательной тенденции увлажнения в ближайшей перспективе согласно модельным оценкам будущего климата (Золотокрылин и др., 2014).

Исследование тенденций испарения и связи влагосодержания верхнего слоя почвы и испарения проведено в рамках научной темы ГЗ № 0127-2019-0010 (АААА-А19-119102890091-1). Исследование тенденций влажности почвы выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект 19-17-00242).

Ключевые слова: испарение, влажность почвы, природные зоны, спутниковые данные, реанализ, Россия
Литература:
  1. Исаченко А.Г. 2001. Экологическая география России. СПб.
  2. Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Черенкова Е.А. 2014. Увлажнение засушливых земель европейской территории России: настоящее и будущее // Аридные экосистемы. Т. 20. № 2 (59). С. 5-11.
  3. Полуэктов Р.А., Смоляр Э.И., Терлеев В.В., Топаж А.Г. 2006. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур / Спб.: Издательство Спб. университета. 396 с.
  4. Gruber A., Scanlon T., van der Schalie R., Wagner W., Dorigo W. 2019. Evolution of the ESA CCI Soil Moisture Climate Data Records and their underlying merging methodology // Earth System Science Data. No 11. pp. 717-739.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Титкова Т.Б., Черенкова Е.А., Золотокрылин А.Н. Современные тенденции изменений влажности почвы и испарения на юге Европейской России по спутниковым данным и данным реанализа // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 460. DOI 10.21046/20DZZconf-2022a

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

460