Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 11–15 ноября 2024 г.

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

XXII.D.193

Оценка эмиссий климатически активных газов и аэрозолей от различных типов природных пожаров в России с 2001 по 2024 год по спутниковым данным

Феоктистова Н.В. (1), Зима А.Л. (1)
(1) НИИ "АЭРОКОСМОС", Москва, Российская Федерация
Наблюдаемые в последнее время глобальные изменения климата являются серьезным вызовом для устойчивого развития нашей планеты в целом (IPCC, 2022) и Российской Федерации, в частности (Третий оценочный доклад, 2022). Такие климатические изменения проявляются различным образом: глобальное потепление, волны тепла, засухи, аномальные пожары, обильные осадки, наводнения, сокращение площади ледников, подъем уровня Океана и др. (IPCC, 2022; Третий оценочный доклад, 2022). Повышение температуры и частоты засух существенно увеличивает вероятность возникновения интенсивных природных пожаров и их быстрого распространения (Коровин, Исаев, 2000; Lappalainen et al., 2014). Природные пожары влияют на запас углерода в лесных экосистемах и, следовательно, на углеродный баланс, а также являются источниками климатически-активных газов, оказывая, таким образом, значительное влияние на климат (Коровин, Исаев, 2000; Бондур, 2015; Бондур, Гинзбург, 2016; Bonan, 2008; Liu et al., 2017). Основную долю выбросов при сгорании биомассы составляют углеродсодержащие газы, прежде всего CO2, CO, CH4, а также мелкодисперсные аэрозоли PM2.5 (Швиденко и др., 2012; Liu et al., 2017).

На основании результатов спутникового мониторинга исследуются различные типы природных пожаров для четырех видов растительного покрова (леса, луга и степи, кустарники, сельскохозяйственные угодья) на территории Российской Федерации и ее отдельных крупных регионов, в пожароопасные периоды (апрель - октябрь) с 2001 по 2024 год. С использованием информационного продукта MCD64A1 определены площади природных пожаров и показано, что их наибольшие суммарные значения для всей территории России в исследуемый период времени, были зафиксированы в 2002, 2003 и в 2008 годах, а за последнее десятилетие их максимальное значение было зафиксировано в 2021 году и составляло 117.0 тыс. км2. При этом площадь только лесных пожаров, происходивших в 2021 г. составила рекордное значение за последнее десятилетие (91.8 тыс. км2). Оценены ежегодные объемы вызываемых пожарами эмиссий углеродосодержащих климатически-активных газов СО2, СО, CH4, и мелкодисперсных аэрозолей PM2.5. Проведено сравнение полученных оценок площадей пожаров и вызванных ими эмиссий климатически-активных газов с результатами других исследований. Выявлен тренд на снижение общих ежегодных значений площадей, пройденных огнем при пожарах, при постепенном росте среднегодовой радиационной мощности всех типов пожаров (FRP), происходивших на территории Российской Федерации за исследуемый 24-летний период времени. Сделано предположение, что это вызвано совершенствованием методов раннего выявления очагов пожаров и способов пожаротушения, которые привели к сокращению сельскохозяйственных палов и лугово-степных пожаров, прежде всего, в Европейской части России.

Ключевые слова: спутниковые данные, космический мониторинг, природные пожары, эмиссии, климатически-активные газы, аэрозоли, растительный покров
Литература:
  1. Барталев С.А., Егоров В.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Флитман Е.В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 9-27.
  2. 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.
  3. Бондур В.Г. Космический мониторинг эмиссий малых газовых компонент и аэрозолей при природных пожарах в России // Исследование Земли из космоса. 2015. № 6. С. 21-35. https://doi.org/10.7868/S0205961415060032.
  4. Бондур В.Г., Гинзбург А.С. Эмиссия углеродсодержащих газов и аэрозолей от природных пожаров на территории России по данным космического мониторинга // Доклады академии наук. 2016. Т. 466. № 4. С. 473-477. https://doi.org/10.7868/S0869565216040186.
  5. Бондур В.Г., Гордо К.А. Космический мониторинг площадей, пройденных огнем, и объемов эмиссий вредных примесей при лесных и других природных пожарах на территории Российской Федерации // Исследование Земли из космоса. 2018. № 3. С. 41-55. https://doi.org/10.7868/S020596141803003X.
  6. Бондур В.Г., Гордо К.А., Кладов В.Л. Пространственно-временные распределения площадей природных пожаров и эмиссий углеродсодержащих газов и аэрозолей на территории северной Евразии по данным космического мониторинга // Исследование Земли из космоса. 2016. № 6. С. 3-20. https://doi.org/10.7868/S0205961416060105.
  7. Бондур В.Г., Гордо К.А., Зима А.Л. Исследование из космоса последствий природных пожаров на территории России для разных типов растительного покрова // Исследование Земли из космоса. 2022, № 6. C. 74–86. https://doi.org/10.31857/S0205961422060033.
  8. Бондур В.Г., Цидилина М.Н., Кладов В.Л., Гордо К.А. Аномальная изменчивость пространственно-временных распределений природных пожаров и эмиссий вредных примесей на территории Европы по данным космического мониторинга // Доклады академии наук. 2019а. Т. 485. № 6 С. 745-749. https://doi.org/10.31857/S0869-56524856745-749.
  9. Бондур В.Г., Цидилина М.Н., Черепанова Е.В. Космический мониторинг воздействия природных пожаров на состояние различных типов растительного покрова в федеральных округах Российской Федерации // Исследование Земли из космоса. 2019б. № 3. С. 13-32. https://doi.org/10.31857/S0205-96142019313-32.
  10. Валендик Э.Н., Матвеев П.М., Софронов М.А. Крупные лесные пожары // М.: Наука, 1979. 197 с.
  11. Егоров В.А., Барталев С.А., Колбудаев П.А., Плотников Д.Е., Хвостиков С.А. Карта растительного покрова России, полученная по данным спутниковой системы Proba-V // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 282-286. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-282-286.
  12. Ершов Д.В., Сочилова Е.Н. Количественные оценки прямых пирогенных эмиссии углерода в лесах России по данным дистанционного мониторинга 2021 года // Вопросы лесной науки, Т. 5. № 4. 2022. https://doi.org/10.31509/2658-607x-202254-117
  13. Залесов А.С. Классификация лесных пожаров. Методические указания по курсу «Лесная пирология». Екатеринбург: УГЛТУ, 2011. 14 с.
  14. Коровин Г.Н., Исаев А.С. Охрана лесов от пожаров как важнейший элемент национальной безопасности России. Лесной бюллетень. 2000. № 8-9. 121 с.
  15. Курбатский Н.П. Классификация лесных пожаров //Вопросы лесоведения. Красноярск, 1970. №3. С. 68-73.
  16. Лупян Е. А., Лозин Д. В., Балашов И. В., Барталев С.А., Стыценко Ф.В. 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. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-3-217-232.
  17. Пономарёв Е. И., Швецов Е. Г., Харук В. И. Интенсивность горения в оценке эмиссий от пожаров // Экология. 2018. № 6. С. 1–8. https://doi.org/10.1134/S0367059718060094.
  18. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации // Под ред. В.М. Катцова (Росгидромет). СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.
  19. Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г., Ваганов Е. А., Сухинин А. И. Эмиссии парниковых газов вследствие природных пожаров в России в 1998-2012 гг. // Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера. 2012. №1. С. 6-13.
  20. Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 50–61.
  21. Akagi S.K., Yokelson R.J., Wiedinmyer C., Alvarado M.J., Reid J.S., Karl T., Crounse J.D., Wennberg P.O. Emission factors for open and domestic biomass burning for use in atmospheric models // Atmos. Chem. Phys., 2011. 11, P. 4039–4072. https://doi.org/10.5194/acp-11-4039-2011
  22. Andreae M.O. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning – an updated assessment // Atmos. Chem. Phys., 2019. 19, P. 8523–8546. https://doi.org/10.5194/acp-19-8523-2019
  23. Bonan G.B. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests. Science (New York, N.Y.), 2008. 320(5882). 1444–1449.
  24. Bondur V.G., Gordo K.A., Voronova O.S., Zima A.L., Feoktistova N.V. IntenseWildfires in Russia over a 22-Year Period According to Satellite Data. Fire 2023, 6, 99. https://doi.org/10.3390/fire6030099
  25. Chu T., Guo X. Remote Sensing Techniques in Monitoring Post-Fire Effects and Patterns of Forest Recovery in Boreal Forest Regions: A Review // Remote Sens. 2014. Vol. 6. P. 470- 520. https://doi.org/10.3390/rs6010470.
  26. Friedl M., Sulla-Menashe D. MCD12Q1 MODIS/ Terra+Aqua Land Cover Type Yearly L3 Global 500m SIN Grid V006 (Data set) // NASA EOSDIS Land Processes DAAC. 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD12Q1.006.
  27. Giglio L., Boschetti L., Roy D.P., Humber M.L., Justice C.O. The Collection 6 MODIS burned area mapping algorithm and product // Remote Sensing of Environment. 2018. Vol. 217. P. 72–85. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.08.005.
  28. Giglio L., Justice C. MODIS/Terra Thermal Anomalies/Fire 5-Min L2 Swath 1km V061 (Data set) // NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center. 2021. https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD14.061.
  29. Giglio L., Justice C., Boschetti L., Roy D. MCD64A1 MODIS/Terra+Aqua Burned Area Monthly L3 Global 500m SIN Grid V006 (Data set) // NASA EOSDIS Land Processes DAAC. 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD64A1.006.
  30. Humber M.L., Boschetti L., Giglio L., Justice C.O. Spatial and temporal intercomparison of four global burned area products // International Journal of Digital Earth. 2018. Vol. 12. No. 4. P. 460–484. https://doi.org/10.1080/17538947.2018.1433727.
  31. Junpen A., Roemmontri J., Boonman A., Cheewaphongphan P., Thao P.T.B., Garivait S. Spatial and temporal distribution of biomass open burning emissions in the greater mekong subregion // Climate 2020, 8, 90. https://doi.org/10.3390/cli8080090
  32. IPCC, 2022: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. 3056 pp. https://doi.org/10.1017/9781009325844.
  33. Kharuk V.I., Ponomarev E.I., Ivanova G.A. et al. Wildfires in the Siberian taiga // Ambio. 2021. Vol. 50, P.1953–1974. https://doi.org/10.1007/s13280-020-01490-x
  34. Kukavskaya E., Soja A., Petkov A. Ponomarev E., Ivanova G., Conard G. S. Fire emissions estimates in Siberia: evaluation of uncertainties in area burned, land cover, and fuel consumption // Can. J. Forest Res. 2013. Vol. 43. No. 5. P. 493–506. https://doi.org/10.1139/cjfr-2012-0367.
  35. Lappalainen H., Petäjä T., Kujansuu J., Kerminen V., Skorokhod A., Kasimov N., Bondur V. et al. Pan Eurasian Experiment (PEEX) – a research initiative meeting the grand challenges of the changing environment of the northern pan-eurasian arctic-boreal areas // Geography. Environment. Sustainability. 2014. Vol. 7. No. 2. P. 13-48. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2014-7-2-13-48.
  36. Liu W., Lu F., Luo Y. et al. Human influence on the temporal dynamics and spatial distribution of forest biomass carbon in China // Ecol Evol. 2017; 7: P. 6220–6230. https://doi.org/10.1002/ece3.3188
  37. Mouillot F., Schultz M.G., Yue C., Cadule P., Tansey K., Ciais P., Chuvieco E. Ten Years of Global Burned Area Products from Spaceborne Remote Sensing — A Review: Analysis of User Needs and Recommendations for Future Developments // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2014. Vol. 26. P. 64–79 https://doi.org/10.1016/j.jag.2013.05.014.
  38. Ponomarev, E.I.; Yakimov, N.D.; Ponomareva, T.V.; Yakubailik, O.E.; Conard, S.G. Current Trend of Carbon Emissions from Wildfires in Siberia // Atmosphere 2021, 12, 559 pp. https://doi.org/10.3390/atmos12050559
  39. Ponomarev E.I.; Zabrodin A.N.; Shvetsov E.G.; Ponomareva T.V. Wildfire Intensity and Fire Emissions in Siberia // Fire. 2023. Vol. 6. No. 7. 246 pp. https://doi.org/10.3390/fire6070246.
  40. Seiler W., Crutzen P.J. Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and atmosphere from biomass burning // Clim. Change. 1980. Vol. 2. No. 3. P. 207–247
  41. Shi Y., Zang S., Matsunaga T., Yamaguchi Y. A multiyear and high-resolution inventory of biomass burning emissions in tropical continents from 2001–2017 based on satellite observations // J. Cleaner Production. 2020. 270, 122511. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122511
  42. Sukhinin A.I., French N.H.F., Kasischke E.S., Hewson J.H., Soja A.J., Csiszar I.A., Hyer E.J., Loboda T., Conrad S.G., Romasko V.I., Pavlichenko E.A., Miskiv S.I., Slinkina O.A. AVHRR-based mapping of fires in Russia: New products for fire management and carbon cycle studies // Remote Sensing of Environment. v. 93 (2004). pp. 546 – 564.
  43. Wiedinmyer C., Akagi S.K., Yokelson R.J., Emmons L.K., Al-Saadi J.A., Orlando J.J., Soja A.J. The Fire INventory from NCAR (FINN): a high resolution global model to estimate the emissions from open burning // Geosci. Model Dev., 4, 625–641. https://doi.org/10.5194/gmd-4-625-2011

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Феоктистова Н.В., Зима А.Л. Оценка эмиссий климатически активных газов и аэрозолей от различных типов природных пожаров в России с 2001 по 2024 год по спутниковым данным // Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024. C. 283. DOI 10.21046/22DZZconf-2024a

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

283