Пространственно-временные тренды суммарного испарения с подстилающего слоя по данным MODIS за период 2002-2019г. на территории Марксовского района Саратовской области

Фактическое суммарное испарение (ETa) с подстилающего слоя суши представляет собой фундаментальную переменную гидрологического цикла, а также играет ведущую роль в оценке водного баланса поверхностных вод. Характеристики динамики площадных оценок ETa находят свое применение в многочисленных климатических и экологических исследованиях, а также при решении практических задачах, включая управление орошением, планирование водных ресурсов.
На относительно нtбольших участках поверхности суши для оценки ETa используются данные достаточно трудоемких измерений динамики влагозапасов почвенно-грунтовой толщи, проводимых с использованием специализированного оборудования и протоколов. Однако, в случаях, когда необходимо получить оценку этой величины на масштабе значительной по площади сельской территории применение этих методов становится чрезмерно трудоемким из-за чего не применяется в исследованиях и на практике. В последние десятилетия были разработаны специальные методы оценки ETa на основе использования данных наземного гидрометеорологического и аэрокосмического мониторинга в тепловом диапазоне. На основе этих методов создаются специальные информационные продукты, основанные на обработки периодических данных космического мониторинга характеристик подстилающего слоя. Эти продукты представляют собой наборы геоданных интенсивностей пространственного распределения EТa с достаточно высоким пространственным разрешением, требуемым для решения ряда исследовательских [1] и практических задач, в частности оценки эффективности орошения [2]. Доступность данных этих продуктов за длительные периоды наблюдений позволяет проводить оценку пространственно-временных трендов EТa с использованием современных методов пространственно-временного анализа.
В этом исследовании были использованы массивы пространственных данных продукта MOD16 ET за теплый период 2002-2019г. для территории Марксовского района Саратовской области, расположенного на левом берегу р. Волги с засушливым климатом. Для получения пространственно-временного куба характеристик ETa в среде ArcGIS 14.4 Были созданы соответствующие инструменты, позволившие получить требуемый массив данных обработки этих массивов данных.
Для получения пространственного распределения тренда ETa по территории этого района для трех теплых периодов года (весна, лето и осень) были реализованы следующие действия: (1) построение наборов данных временных рядов с привязкой к сетке; (2) тестирование временных рядов на стационарность; (3) расчет тренда с использованием модифицированного теста Манна-Кендалла для двух полупериодов (2002-2010г. и 2010-2019г.); (4) пространственный анализ кластерного характера распределения значений тренда ETa для обоих полупериодов.
Полученные результаты расчетов свидетельствуют о значительной корреляции трендов EТa, связанных с изменением сельскохозяйственной деятельности, происходившими на территории Марксовского района в исследованный период времени, в частности, в орошаемом земледелии. Эти изменения с одной стороны были связаны с изменениями, происходившим в экономике сельского хозяйства региона, и в частности в орошаемом земледелии, а с другой стороны с флуктуацией характеристик выпавших осадков и температур воздуха.

«Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-05261»