Возможности тепловой съёмки поверхности Земли в задаче прогноза объёмов списания посевных площадей в областях Северного Казахстана

Энергетика собственного излучения подстилающей поверхности Земли в дальнем ИК-диапазоне спектра, пересчитанная в радиояркостную температуру подстилающей поверхности (Land Surface Temperature [LST]), несёт в себе информацию о температурном режиме почвы и растительности. Величина LST, при прочих равных условиях, зависит от степени увлажнения верхнего слоя почвы, параметрах и состоянии растительного покрова. Фактически LST может выступать комплексным параметром, характеризующим благоприятность погодных условий для роста-развития сельскохозяйственных культур, в том числе и для количественной оценки интенсивности проявления крайних (маргинальных) режимов засушливости, выражающихся в гибели посевов.
В северной части Казахстана, относящейся к степной и лесостепной зоне, находится свыше 14 млн. га пашни, Недостаток увлажнения региона определяет рискованность земледелия. Элементы засушливости ежегодно присутствуют в погодных условиях и снижают продуктивность яровых культур. Многолетняя вариабельность средней урожайности доминирующих яровых зерновых культур на областном уровне весьма велика, например в Западно-Казахстанской области от 1.4 до 11.6 ц\га [2010, 2007]).
Воздействие погодного дефицита увлажнения может иметь две формы ущерба яровым посевам. Это снижение урожайности культуры или, в крайнем случае, списание посевов, как погибших. В областях Северного Казахстана регистрируется различный уровень среднего ежегодного объёма списания яровых посевов. В крупных, зерносеющих областях (Акмолинская, Костанайская и Северо-Казахстанская области) климатические условия немного мягче и списание наблюдается только в исключительно засушливые годы и то, его относительный объём не так велик до 5%. Для других областей, расположенных в более засушливой зоне, списание посевов производится регулярно и в большем масштабе. Наиболее значительный среднегодовой уровень списания яровых посевов (период 2010-2015) регистрировался в: Карагандинской области - 6.0%; Павлодарской области – 6.8 %: Актюбинской области – 26,8%; Западно-Казахстанской области – 31.3 %. Гибель посевов от засухи связана с существенными экономическими потерями, что делает актуальным разработку спутниковых методик диагностики и прогноза этого явления в областях Северного Казахстана.
В работе рассмотрена связь между температурным режимом пахотных земель (радиояркостная температра) и объёмами списания яровых посевов в результате острой засухи. В качестве критерия оценки масштаба гибели яровых посевов была предложена сумма отклонений температуры пашни от средних многолетних значений в первые три ключевые фазы роста-развития зерновых культур («всходы – кущение», «выход трубку», «колошение»). Температурный режим пахотных земель диагностировался через областные маски пашни с помощью стандартного продукта «NASA Earth Observation Land Surface Temperature Anomaly» с 8-дневным периодом обновления.
Для Актюбинской и Западно-Казахстанской областей, наиболее страдающих от засушливости климата, предложенный температурный критерий тесно связан с объёмами списания посевов. В рамках линейной регрессии коэффициент корреляции (R2) для периода 2010-2015 гг. составлял: Западно-Казахстанская область 0.91; Актюбинская область 0.97; Павлодарская область 0.75; Карагандинская область 0.73. Такая высокая степень значимости параметров температурного режима подстилающей поверхности для процесса повреждения (гибели) посевов от острой засухи даёт хорошую основу для построения различных схем прогноза с различной заблаговременностью.
Работа выполнена при поддержке гранта министерства образования и науки Республики Казахстан № 0215РК01682.