Квазистационарные зоны динамики трендов NDVI и температуры земной поверхности

Важнейшей задачей является изучение и понимание глобальных процессов, протекающих на планете Земля. В последние десятилетия на основе использования спутниковой информации накоплен большой фактологический материал по динамике оптических спектральных характеристик поверхности Земли.
Для выявления квазистационарных зон использовался метод скользящего окна дисперсии (по пространству и времени). Эффективность такой методики к изучению природных комплексов была показана авторами в публикациях Advances in Space Research по применению методов выявления квазистационарных зон на поверхности Мирового океана (Shevyrnogov et al, 1996). Такой подход позволил с помощью спутниковых измерений выявить различные типы динамики фитопигментов и гидрологической структуры океана.
Приводимые в работе результаты основаны на обработке спутниковой информации с 1981 по 2006 годы. Так как одной из наиболее интересных и важных параметров экосистем является их динамика, и в особенности – тренды, то именно они были выбраны для анализа пространственных структур растительности.
В качестве показателя развития наземных экосистем был выбран Нормализованный Дифференциальный Вегетационный Индекс (NDVI). Данные AVHRR/NOAA GIMMS (Global Inventory Modeling and Mapping Studies). Данные доступны в виде 16-ти дневных композитных изображений с разрешением 8-км (на линии экватора), масштаб глобальный.
Методом, для декомпозиции временных рядов был выбран - STL Seasonal-Trend Decomposition Procedure Based on Loess – процедура сезонно трендовой декомпозиции основанная на Loess (Шевырногов и др., 2012) (Ларько и др., 2015).
Первые же результаты показали ярко выраженную неоднородность дисперсий нелинейных трендов выбранных участков земной поверхности, соответствующих различным природным комплексам. Различные масштабы временного и пространственного окна выделяют различные особенности наземной растительности.
Также эффективным средством выделения особенностей пространственной структуры растительности являются методы нормировки исходной информации, которые выделяют зоны с большим разнообразием динамики внутри природных комплексов.
Полученные результаты сопоставлялись с динамикой температуры поверхности Земли.
Таким образом, получен эффективный инструмент анализа пространственного распределения и динамики наземной растительности. Такой подход дает большие возможности для получения фундаментальных знаний о функционировании биосферы (глобальное потепление, движение границ вечной мерзлоты, глобальный газообмен и т.д.).