Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

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

XXI..469

Сравнительный анализ оценок эмиссии углерода от природных пожаров на территории России на основании данных глобальных продуктов ДЗЗ

Матвеев А.М. (1), Барталев С.А. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
В работе представлено сравнение расчётной эмиссии углерода в составе парниковых газов (CO2, CO, CH4), а также чёрного и органического углерода (BC, OC) от фиксируемых методами ДЗЗ естественных пожаров на территории России в период 1997–2023 гг. Использованы данные следующих глобальных информационных продуктов по эмиссии поллютантов от естественных пожаров: GFAS v1.2 (MODIS, 2003–2023) (Kaiser et al., 2012), GICC (ATSR, 1997–2005) (Mieville et al., 2010), FINN v2.5 (MODIS, VIIRS, 2002–2021) (Wiedinmyer et al., 2023), FEER v1.0-GFAS1.2 (MODIS, 2003–2023) (Ichoku, Ellison, 2014), QFED v2.5-r1 (MODIS, 2000–2022) (Darmenov, da Silva, 2015), GFED v4.1s (ATSR/VIRS, MODIS, 1997–2023) (van der Werf et al., 2017). Перечисленные информационные продукты получены на основе оценок сгоревшей биомассы (по данным о площади пожара и доле сгоревшей биомассы или на основе корреляции мощности излучения пожара FRP с массой сгоревшей биомассы) и покомпонентных коэффициентов эмиссий поллютантов. Методики получения информационных продуктов FEER и QFED включают прямые измерения эмиссии аэрозолей по данным MODIS (MODIS AOT).
Глобальные ежедневные или ежемесячные данные были агрегированы в ежемесячные и годовые данные по территории России. По аналогии с GFAS, эмиссия углерода была рассчитана по доле углерода в атомарной массе основных поллютантов (CO2, CO, CH4, BC, OC) для методик, не предоставляющих таковую оценку (GICC, FINN, QFED). Особенности предварительной обработки данных рассмотренных продуктов ДЗЗ представлены на странице GitHub в работе (Liu et al., 2020).
Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:
• Усреднённый по всем информационным продуктам объём годовой эмиссии углерода от естественных пожаров на территории России составляет 173±88 Тг. Среди всех продуктов минимальные оценки эмиссии углерода получены по данным GICC и QFED (96–103 Тг/год), максимальные по данным FINN с применением FRP по MODIS и VIIRS (267 Тг/год).
• Большинство методик выделяют 2003 г. как год с максимальной эмиссией углерода (188–486 Тг/год); по GFED год максимум пришёлся на 2021 г. (363 Тг/год), по FINN (MODIS + VIIRS) — на 2012 г. (466 Тг/год).
• Минимальные эмиссии фиксировались в 1997 г. (GICC), 2004 г. (GFAS и GFED), 2013 г. (FINN и QFED) или 2022 г. (FEER) и составляют от 54 (GFED, QFED) до 178 Тг/год (FINN (MODIS+VIIRS)).
• Согласно FEER, FINN и QFED и наблюдается незначительный тренд на снижение эмиссий углерода от лесных пожаров, в то время как по GFAS он остаётся неизменным, а по GFED наблюдается незначительный рост эмиссий.
• По данным всех продуктов, кроме GICC, явно выделяется два пика эмиссий углерода: апрель–май (13–46 Тг/месяц) и июль, с максимумом в июле (22–80 Тг/месяц).
• По данным всех информационных продуктов, 2022 г. является годом с одним из наименьших показателей эмиссии углерода.
• Методика GICC выделяется наименьшей согласованностью с остальными — вероятно, в силу использования только данных сенсора ATSR, в то время как у остальных методик преимущественно используется сенсор MODIS.
• Наблюдаемые более высокие оценки методики FINN, вероятно, связаны с тем, что в алгоритме учитывается полная площадь пикселя в случае наличия в ней детекции пожара.
Дальнейшим направлений исследований может стать оценка эмиссий по отдельным типам растительных сообществ (доля лесов в общих эмиссиях углерода от естественных пожаров, оценка по отдельным типам лесов).
Работа выполнена в рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения "Разработка системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации, обеспечение создания системы учета данных о потоках климатически активных веществ и бюджете углерода в лесах и других наземных экологических системах» (рег. № 123030300031-6). Работа проводилась с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019), функционирование и развитие которого осуществляется при поддержке Минобрнауки (тема "Мониторинг" № 122042500031-8)

Ключевые слова: природные пожары, эмиссия углерода, ATSR, MODIS, FRP
Литература:
  1. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Кашницкий А.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Константинова А.М., Кобец Д.А., Мазуров А.А., Марченков В.В., Матвеев А.М., Радченко М.В., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151-170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
  2. Kaiser J.W., Heil A., Andreae M. O., Benedetti A., Chubarova N., Jones L., Morcrette J.-J., Razinger M., Schultz M. G., Suttie M., van der Werf G. R. Biomass burning emissions estimated with a global fire assimilation system based on observed fire radiative power. Biogeosciences 2012, 9, 527–554, https://doi.org/10.5194/bg-9-527-2012.
  3. Mieville A., Granier C., Liousse C., Guillaume B., Mouillot F., Lamarque, J.-F., Grégoire, J.-M., Pétron G. Emissions of gases and particles from biomass burning during the 20th century using satellite data and an historical reconstruction. Atmos. Environ. 2010, 44, 1469–1477, doi:10.1016/j.atmosenv.2010.01.011.
  4. Wiedinmyer C., Kimura Y., McDonald-Buller E.C., Emmons L.K., Buchholz R.R., Tang W., Seto K., Joseph M.B., Barsanti K.C., Carlton A.G., Yokelson R. The Fire Inventory from NCAR version 2.5: an updated global fire emissions model for climate and chemistry applications. Geosci. Model Dev. 2023, 16, 3873–3891, https://doi.org/10.5194/gmd-16-3873-2023.
  5. Ichoku C., Ellison L. Global top-down smoke-aerosol emissions estimation using satellite fire radiative power measurements. Atmos. Chem. Phys. 2014, 14, 6643–6667, https://doi.org/10.5194/acp-14-6643-2014.
  6. Darmenov A., da Silva A. The quick fire emissions dataset (QFED) – Documentation of versions 2.1, 2.2, and 2.4. NASA//TM-2015-104606, 2015, https://gmao.gsfc.nasa.gov/pubs/docs/Darmenov796.pdf.
  7. van der Werf G.R., Randerson J.T., Giglio L., van Leeuwen T.T., Chen Y., Rogers B.M., Mu M., van Marle M.J.E., Morton D.C., Collatz G.J., Yokelson R.J., Kasibhatla P.S. Global fire emissions estimates during 1997–2016. Earth Syst. Sci. Data 2017, 9, 697–720, https://doi.org/10.5194/essd-9-697-2017.
  8. Liu T., Mickley L.J., Marlier M.E., DeFries R.S., Khan M.F., Latif M.T., Karambelas A. Diagnosing spatial biases and uncertainties in global fire emissions inventories: Indonesia as regional case study. Remote Sens. 2020, 237, 111557. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111557. GitHub URL: https://github.com/tianjialiu/FIRECAM/tree/main/fire_inv.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Матвеев А.М., Барталев С.А. Сравнительный анализ оценок эмиссии углерода от природных пожаров на территории России на основании данных глобальных продуктов ДЗЗ // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 447. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Дистанционный мониторинг крупномасштабных климатических изменений и климатически активных газов

447