Изменчивость значений NDVI как показатель зональной неоднородности отклика растительности на изменчивость весеннего метеорологического режима в период активной вегетации

Современные исследования состояния растительности с использованием значений NDVI в значительной мере относятся к крупномасштабным оценкам изменчивости, причем в большинстве случаев рассматриваются осредненные за весь вегетационный период значения индекса и метеорологических характеристик только для сезона с приземной температурой воздуха выше +6 град. С (Титкова и др., 2020; Тишков и др., 2021; и др.) – без учета особенностей функционирования криофитов, психрофитов, холодоустойчивых видов древесной растительности, вегетационная активность которых начинается при температуре ниже +6 град. С. Наряду с многочисленными выводами о влиянии на вегетацию метеорологического режима (Китаев, Титкова, 2020; Tikhonov et al, 2018 и др.) существуют также упоминания о значимости для сезонного роста фитомассы запасов воды в снежном покрове как фактора интенсивного увлажнения почвы в весенний период – при отсутствии, тем не менее, количественных оценок предполагаемой взаимосвязи.
В связи с чем, для территории Восточно-Европейской равнины исследован отклик растительности в период активной фазы вегетации на изменчивость весеннего метеорологического режима – на основе анализа зональных различий NDVI как эквивалента количества фитомассы (Normalized Difference Vegetation Index, источник – MODIS MOD13C2 версия 6, радиометр NOAA-AVHRR), и приземной температуры воздуха, осадков и снегозапасов, измеряемых на метеорологических станциях Восточно-Европейской равнины. Рассмотрен период активной вегетации (апрель-июль) – для учета вегетационной активности растительного покрова включая в том числе холодоустойчивые виды и выявления возможного влияния на вегетацию снежного покрова. Оценены особенности пространственного распределения значений NDVI учетом пространственной неоднородности метеорологических характеристик: наибольшее количество фитомассы сответственно значениям NDVI наблюдается в зоне лесов центра Восточно-Европейской равнины, где преобладают средние для Восточно-Европейской равнины значения приземной температуры воздуха, большие суммарные осадки и снегозапасы. Область с положительными значимыми тенденциями многолетних изменений значений NDVI также расположена в центре региона, значимые отрицательные тенденции – на юго-востоке региона (лесостепи и степи), где происходит заметное многолетнее повышение приземной температуры почвы, снижение суммарных осадков и максимальных снегозапасов.
На основе анализа регрессионных уравнений получены зональные различия соотношений в многолетнем ходе значений NDVI c приземной температурой воздуха, суммарными осадками, максимальными снегозапасами. Увеличение значений NDVI при росте приземной температуры воздуха в тундре сменяется к югу их снижением, наиболее интенсивным в степях. Существенный рост значений NDVI при увеличении суммарных осадков и снегозапасов происходит в степях и лиственных лесах, заметное снижение – в тундре.
Повсеместно ведущим значимым климатическим фактором изменений продуктивности является приземная температура воздуха, в виде прямой зависимости для тундры и лесотундры и обратной зависимости для остальной территории. Вклад изменчивости суммарных осадков повсеместно положителен, при увеличении влияния с севера к югу. Значимый вклад снегозапасов в изменения NDVI отмечается лишь в тундре, лесостепях и в степях, коэффициенты соответственно -0.185, 0.095, 0,410. Обратная зависимость хода характеристик в тундре может быть связана с влиянием снега с медленным ростом приземной температуры воздуха после медленного снеготаяния, положительная связь в лесостепи и степи – с дополнительным увлажнением территории.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, проект 20-55-00007, и темы 0148-2019-0009 «Изменения климата и их последствия для окружающей среды и жизнедеятельности населения на территории России» Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук.