Изменение фенологии растительного покрова севера России под влиянием климата на основе анализа временных рядов MODIS LAI за период 2000-2019 гг.

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 пространственная структура трендов на территории крайних северных широт России (>60 г. с.ш.) с использованием данных MODIS NDVI за период 2000-2016 гг.

В рамках международного проекта (МГУ, ИКИ, Институт географии и University of Cambridge) мы провели региональный анализ по территории крайних северных широт России (к северу от 600 с.ш.). Были исследованы сезонные профили индекса листовой поверхности (Leaf Area Index, LAI), рассчитанном на основе данных сенсора Terra/Aqua MODIS за последние 20 лет (2000-2019). Анализ показывает что сезонные тренды имеют сигмоидную форму: усиленный рост весной и более раннее увядание осенью, в то-же время изменения в период достижения максимум имеют минимальный характер, и поэтому практически не могут быть выявлены стандартными методами основанными на анализе сезонного максимума или среднего по сезону значении. Простанственное распределение LAI трендов имеет сильную корреляцию соответвующими трендами накопленной температуры в весенний перод, однако причины трендов осенью остаются неясными на данный момент. В ходе данного исследования также найдено что тренды по территории тундры имеют более ярко выраженный характер (в среденем увеличение LAI может достигать 17%), в то время как изменения по лесу более умеренны (до 6%).
Работа выполнена в рамках российско-британского проекта «Мультиплатформенный дистанционный мониторинг воздействия изменения климата на северные леса России». Проект финансируется Британским Советом (грант Institutional Links № 352397111) и Министерством науки и высшего образования РФ (уникальный идентификатор проекта RFMEFI61618X0099).
Обработка и анализ данных выполнялись с использованием ресурсов ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019).