Летнее потепление Арктической зоны России, реакция подстилающей поверхности

Анализируется тренды характеристик подстилающей поверхности (вегетационного индекса, суммарной эвапотранспирации, температуры поверхности, альбедо) в Арктической зоне в связи с особенностями летнего потепления 1991–2020 гг. В Арктической зоне, при избыточном увлажнении (Dufour et all., 2016; Титкова, Виноградова, 2019), откликом растений на изменение температурного режима теплого периода является усиление углеродного и водного обмена (Kim et all., 2016, Kravtsova, Loshkareva, 2013), что в свою очередь приводит к росту интенсивности вегетации и обогащению видового разнообразия. Характерной особенностью летнего потепления в Арктической зоне России за период 1991–2020 гг. является то, что максимальное потепление наблюдалось в начале лета. Оно было региональным и максимально проявилось в высоких широтах Западной и Средней Сибири (Титкова, Золотокрылин, 2021).
Работа посвящена изучению последствий современных климатических изменений для ландшафтов центральной части Арктической зоны России с использованием их спектральных характеристик. Рассматривается материковая часть Российской Арктики, включающая субарктические (тундровые и лесотундровые) и бореальные (северотаежные) ландшафты, т.е. регионы, где наблюдается максимальное летнее потепление, а именно, восточная часть Западной Сибири и Таймыр. Были использованы спутниковые данные спектральных характеристиках подстилающей поверхности: альбедо (Al, MCD43C1.v006 [https://lpdaac.usgs.gov/products/mcd43c1v006/]), температура поверхности (Ts, MOD11C3.006 [https://lpdaac.usgs.gov/products/mod11c3v006/]), нормализованный вегетационный индекс (NDVI, MOD13C2.006 [https://lpdaac.usgs.gov/products/ mod13c2v006/]) и суммарная эвапотранспирация (Ev, MERRA-2 [https://hydro1.gesdisc.eosdis.nasa.gov/data/FLDAS/FLDAS_NOAH01_C_GL_M.001]), а также рассчитаны их тренды с начала XXI века.
Июньское потепление первых двух десятилетий XXI века максимально расширило зону активной вегетации растений в лесотундре и тундре Таймыра. Здесь отмечены положительные тренды Ts, NDVI, Ev и уменьшение Al, что подтверждается наземными наблюдениями и другими исследованиями (Замолодчиков, 2011; Vinogradova et all., 2021). В высоких широтах Западной и Средней Сибири и в тундре Таймыра наблюдается увеличение сомкнутости редколесий и количества карликовой берёзы в лесотундре, продвижение кустарников в лишайниковую тундру, зарастание болот древесно-кустарниковыми породами.
В середине лета отмечаются незначительные изменения спектральных характеристик поверхности по сравнению с началом лета. Небольшой рост NDVI сопровождается падением Ev. В районах максимального увеличения NDVI в июне наблюдается падение Ts в июле. Тренды Al в зоне тундры Таймыра в основном отрицательны и положительны в северотаежных ландшафтах.
В конце вегетационного сезона наблюдаются положительные тренды Ts и разнонаправленные тренды Al, NDVI и Ev, что связано с неравномерностью прогрева и увлажнения в соседних ландшафтных зонах. В тундре и лесотундре в августе при завершении вегетационного сезона рост NDVI минимален и сопровождается падением Ev и Al. В северотаежных ландшафтах, при продолжающемся вегетационном периоде наблюдается небольшое повышение NDVI. На некоторых участках идет рост Ev, Ts и Al.
Таким образом климатическое потепление начала XXI века привело к изменению спектральных характеристик ландшафтов в центральной части Российской Арктической зоны главным образом в начале вегетационного сезона, где наблюдается зарастание и озеленение тундры и лесотундры Таймыра, а также северотаежной зоны. Менее интенсивное июльское потепление слабо проявилось в изменении спектральных характеристик поверхности по сравнению с началом лета во всей Арктической зоне. В августе, спектральные параметры реагируют на потепление в северотаежных ландшафтах.