Изменения растительного покрова Арктической зоны Евразии по материалам спутниковых съемок последних десятилетий

Наиболее чувствительными индикаторами экосистемных изменений Арктического региона являются показатели трансформации характеристик растительного покрова (видовой состав, структура, функциональная активность компонентов и др.), поскольку они отражают интегральное воздействие влияющих факторов. Закрытие и секвестрование исследовательских программ полевых стационаров, сужение их сети затруднили анализ долговременных трендов изменений растительного покрова инструментальными методами. Однако, расширение возможностей спутниковых методов исследований, доступность и информативность временных серий позволяют частично компенсировать и решить вопросы статистически корректной оценки трендов изменений фитоценозов под влиянием климатических флуктуаций последних десятилетий и антропогенных влияний.
Для выявления ограничений в использовании спутниковых данных разной детальности при геоботаническом картографировании высокомозаичных тундровых экосистем для модельных участков востока Большеземельской тундры был выполнен сравнительный анализ изображений беспилотников (UAV) и спутников различного разрешения (Quickbird (QB), Landsat (L), MODIS (M)). Большинство анализируемых пикселов изображений включали комплексы растительных сообществ, выделенные классы имели низкую распознаваемость и значения преобразованной дивергенции DTij. Сходимость тематических карт по UAV и QB составила 30,8%, QB и L - 12.7%.
Отмечена хорошая сопоставимость данных спутниковых изображений разной детальности, но смежных спектральных диапазонов при анализе сезонных и межгодовых изменений количественных показателей (значения каналов, спектральные индексы). Критерий относительной процентной разницы (relative percentage difference, RPD) демонстрирует допустимость сравнения снимков разной детальности, приведенных к одному пространственному разрешению (QB- L- M). Для различающихся спектральных диапазонов сходимость снижалась. Показано, что данные обработки временных серий различного диапазона и детальности ((GIMMS-NDVI (AVHRR), SPOT-VGT, MODIS (MOD13Q1)), приведенные к одному пространственному разрешению, обнаруживают существенные пространственно-временные деккореляции выявленных трендов изменений даже для сопряженных временных периодов (2000-2004 гг.) и территорий.
Анализ трендов изменений максимальных величин MOD13Q1, полученных для каждого года периода 2000-2010 гг., позволил выявить участки с признаками значимых трансформаций различной интенсивности и направленности. Наиболее интенсивные изменения затронули тундры и редколесья территории Европейского северо-востока России (ЕС-ВР) (78,7% территории). Более низкая интенсивность и спорадичность проявления наблюдалась в Восточной Сибири (57,7%). На территории Западной Сибири, имеющей существенную широтную протяженность, прослеживается относительный баланс распределения показателя с положительными и отрицательными трендами изменений (50%). В большинстве случаев выявленные значимые тренды сопряжены с участками интенсивного закустаривания, заболачивания, залужения и маркируют ландшафты с признаками деградации многолетнемерзлых пород, что подтверждается и данными инструментальных полевых наблюдений.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ-ЯОПН №17-54-50079 «Погодные флуктуации последних десятилетий в формировании трендов изменений растительного покрова Северной Евразии: сравнение в градиентах зональных и ландшафтных условий Европейского северо-востока, Западной и Восточной Сибири».