Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

Участие в Школе молодых Участие в конкурсе молодых ученых 

XIX.F.105

Анализ динамики структуры ландшафтов о. Колгуев по снимкам Landsat за период с 1987 по 2020 г.

Шматова А.Г. (1)
(1) Институт географии РАН, Москва, Россия
Глобальные изменения климата наиболее значительно проявляются в Арктической зоне. Они приводят к увеличению температуры многолетнемерзлых пород и глубины сезонного протаивания (Оберман, 2007; Брушков, 2015), вытаиванию полигонально-жильных льдов (Liljedahl et al., 2016), деградации мерзлотных бугров (Thie, 1974). Заметные изменения происходят в растительном покрове. По данным дистанционного зондирования Земли многочисленными исследованиями показано возрастание значений вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) для многих арктических регионов (Лавриненко и др., 2013; Елсаков, 2017; Walker et al., 2012). Наряду с этим был выявлен и обратный процесс (Bhatt et al., 2013; Myneni et.al., 1997). Однако намного меньшее внимание уделяется детальному разбору причин и механизмов этих процессов (Lara et.al., 2018). В некоторых работах отмечается сдвиг линии леса (Harsch et al., 2009; Тундра и лес…, 2020). В ряде работ наземные наблюдения показывают увеличение доли кустарников в растительном покрове (Sturm et.al., 2001; Forbes et.al., 2010).
Таким образом, имеются разноречивые данные показывающие, что есть изменения растительности, однако мало сведений о том, что именно меняется и почему.
Если предположить, что повышение значения вегетационного индекса некоторой территории (достаточно обширной) связано с увеличением доли площади ландшафта, занятого более вегетирующим растительным сообществом, то возникает вопрос, какие именно соседние ландшафты становятся более «зелеными»? Аналогично можно рассмотреть и обратный процесс: если идет сокращение площади более «зеленого» сообщества, то на какой ландшафт эта территория становится более похожей, и какой процесс может приводить к такому изменению.
Также интересно было рассмотреть есть ли изменения в структуре ландшафтов Колгуева, которые могут быть связаны с таянием вечной мерзлоты. Например, увеличение площади термокарстовых озер, деградация мерзлых торфяников.
Исходя из этого были поставлены следующие задачи: 1. На основании данных дистанционного зондирования установить динамику площадей различных компонентов ландшафтов острова Колгуев: озер, болот и тундр с разными типами растительности; 2. Определить какие смены одних компонентов другими определяют эту динамику; 3. На основании этих данных предположить какие именно процессы приводят к наблюдаемым изменениям.
Для решения поставленной задачи была разработана специальная методика.
Было отобрано и подготовлено 12 космических снимков со спутника Landsat-5,7,8 – были использованы все доступные летние снимки с максимальным покрытием. Охваченный период составил 33 года (1987-2020 г.). Для них была проведена автоматическая классификация методом Опорных векторов с использованием единой обучающей выборки, скорректированной в несколько этапов так, чтобы она была релевантной для каждого года. Так были получены данные по динамике площади отдельных компонентов.
Далее было необходимо выяснить какие именно компоненты сменили друг друга. Для этого результаты классификации последовательно попиксельно сопоставляли друг с другом, определяя в какой точке пространства какое замещение произошло. Это дало возможность выявить динамику там, где отсутствовало общее изменение площади отдельного компонента.
Полученные результаты анализировали по отдельным ландшафтным районам острова, выделенными на основе геоморфологического и геоботанического районирования.

Полученные данные выявили сокращение озер практически во всех районах острова.
В разных районах острова наблюдаются признаки изменений растительности. В нынешней климатической ситуации на Колгуеве отсутствует расширение ареала ивняков и травянистых сообществ на плакорные пространства, напротив, во многих районах наблюдается его сокращение на склонах. Увеличение ивняков возможно только за счет зарастания бугорковатых тундр, обводненных территорий и травянистых ложбин, что было выявлено в единичных районах.
В большинстве ландшафтов морских террас выявлен переход сухих тундр в бугорковатые, что, вероятно, связано с уменьшением доли лишайников. В нескольких районах данные указывают на уменьшение влажности и зарастание плоскобугристых болот. В южных районах наблюдается постепенная их деградация.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ «Арктика» 18-05-60057.

Ключевые слова: ДДЗ, тундра, структура ландшафта, динамика ландшафтов, растительность.
Литература:
  1. Брушков А.В. Глобальные изменения окружающей среды, реакция криолитозоны и устойчивость инженерных сооружений //Инженерные изыскания – 2015 – №14. – с.14-26.
  2. Елсаков В.В. Пространственная и межгодовая неоднородность изменений растительного покрова тундровой зоны Евразии по материалам съёмки MODIS 2000–2016 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 56–72
  3. Лавриненко И. А., Лавриненко О. В. Влияние климатических изменений на растительный покров островов Баренцева моря // Труды Карельского научного центра РАН № 6. 2013. С. 4–16.
  4. Оберман Н. Г. Глобальное потепление и изменение криолитозоны Печоро-Уральского региона // Разведка и охрана недр. 2007. № 4. С. 63−68.
  5. Тундра и лес российской Арктики: вектор взаимодействия в условиях современного потепления климата / А. А. Тишков, Е. А. Белоновская, П. М. Глазов, А. Н. Кренке, А. Ю. Пузаченко, Г. М. Тертицкий, С. В. Титова// Научные исследования в Арктике. - Арктика: экология и экономика – 2020. № 3 (39). с.48-61.
  6. Bhatt, U.; Walker, D.; Raynolds, M. et al. Recent declines in warming and vegetation greening trends over pan-arctic tundra. // Remote Sens. – 2013 – №5, p.4229-4254.
  7. Forbes, B.C.; Fauria, M.M.; Zetterberg, P. Russian arctic warming and ‘greening’ are closely tracked by tundra shrub willows. Glob. Chang. Biol. 2010, 16, 1542–1554.
  8. Harsch M.A., Hulme P.E., McGlone M.S., Duncan R.P. Are treelines advancing? A global meta-analysis of treeline response to climate warming // Ecology Lett. – 2009. №12 p.1040–1049.
  9. Lara M. J., Nitze I., Grosse G. et.al. Reduced arctic tundra productivity linked with landform and climate change interactions // ScIentIfIc Reports – 2018. 8:2345
  10. Liljedahl, A.K.; Boike, J.; Daanen, R.P.; et al. Pan-arctic ice-wedge degradation in warming permafrost and its influence on tundra hydrology. // Nat. Geosci. 2016, 9, 312–318.
  11. Myneni, R.B.; Keeling, C.D.; Tucker, C.J.et.al. Increased plant growth in the northern high latitudes from 1981 to 1991. || Nature 1997, 386, 698–702.
  12. Phoenix, G.K.; Bjerke, J.W. Arctic browning: Extreme events and trends reversing arctic greening // Glob. Chang. Biol. - 2016, №22. p.2960–2962.
  13. Sturm M., Racine C., Tape K. Increasing shrub abundance in the Arctic // NATURE. VOL 411 – 2001. p.546-547.
  14. Thie, J. Distribution and Thawing of Permafrost in the Southern Part of the Discontinuous Permafrost Zone in Manitoba // Arctic - 1974, 27, p.189–200.
  15. Walker et al. Environment, vegetation and greenness (NDVI) along the North America and Eurasia Arctic transects // Environ. Res. Lett. – 2012 №7.

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов