Мониторинг северных лесов России на основе временных рядов 250m MODIS LAI: оптимизация алгоритма и анализ трендов

Временные ряды спутниковых данных полярных сенсоров среднего пространственного разрешения, таких как AVHRR, MODIS и VIIRS разработаны с целью долговременного мониторинга состояния растительного покрова на глобальном уровне. Изменения состояния растительного покрова могут возникать как под влиянием изменения климата, так и локальной деятельности человека. Большое количество международных работ посвящено анализу временных рядов вегетационных индексов, радиометрических величин, связанных с плотностью листового покрова и содержанием хлорофилла. В частности, были выявлены тренды NDVI по территории Евразии (включая Россию) и Северной Америки в поясе 40-70 г. с.ш., связанные с трендами температуры с использованием данных AVHRR NDVI за период 1981-2001 (Zhou et al., 2001). Ряд работ российских исследователей посвящен оценке трендов NDVI по территории России. В частности, в работе Елсаков (2017) показана сложная временная и пространственная структура трендов на территории крайних северных широт России (>60 г. с.ш.) с использованием данных MODIS NDVI за период 2000-2016 гг. Целью данного международного проекта (МГУ, ИКИ, Институт географии и University of Cambridge) является выявление фенологических изменений растительного покрова крайних северных широт территории России с использованием временных рядов ДЗЗ данных, измерений беспилотных летательных аппаратов и наземных измерений. В отличие от большинства работ основанных на анализе радиометрических параметров, в данном проект используются биофизические параметры- Leaf Area Index (LAI) и объём стволовой древесины, что позволит интерпретировать тренды как реальные изменения растительного покрова и минимизировать влияние мешающих факторов (геометрии излучения, наблюдения, влияния почвы и атмосферы, и пр.). В данной работе представлены предварительные результаты анализа продукта Terra MODIS LAI для MODIS гранулы h19v02, включающей Кольский полуостров. Продукт MODIS LAI на разрешении 250м разработан в ИКИ (Барталев и др.,2016; Шабанов и др. 2018) на основе NASA алгоритма, бета-версия продукта доступна в веб-сервисе ВЕГА (vega-pro.ru). В данной работе освещены аспекты оптимизации LAI алгоритма (интеграция новых модельных данных, оптимизация алгоритма при низких углах солнца, устранение найденных аномалий в измерениях) а также приведены предварительные результаты анализа трендов MODIS LAI продукта. Программная реализация и анализ данных выполнены с использованием ресурсов ЦКП ИКИ-Мониторинг (Лупян и др., 2015).
Работа выполнена по российско-британскому проекту «Мультиплатформенный дистанционный мониторинг воздействия изменения климата на северные леса России». Проект финансирует Британский Совет ( грант Institutional Links № 352397111 ) и Министерство науки и высшего образования РФ (Соглашение о предоставлении субсидии № 14.616.21.0099 от 27 февраля 2018 г., уникальный идентификатор соглашения RFMEFI61618X0099).