Связь вегетационного индекса и испарения в летний период

Потепление климата может оказывать значительное влияние на водный баланс за счет изменения испарения с поверхности почвы с учетом транспирации растениями и увеличения дефицита почвенной влаги (Wang et al., 2018). Изменение испарения является индикатором тепло- и влагообеспеченности растительности. Испарение влаги с поверхности растительности и почвы определяет водопотребление растительности, динамику накопления биомассы растений и является важнейшей характеристикой роста и развития растений (Титкова, Золотокрылин 2022).
Работа направлена на оценку связи испарения и вегетационного индекса и оценкой их трендов в 21 веке с мая по август на юге европейской России от лесостепной до полупустынной зоны в соответствии с ландшафтно-экологическим районированием (Исаченко, 2001).
Были использованы ежемесячные данные испарения (Ev) и вегетационного индекса (NDVI) за май–август 2000–2021 гг. на территории юга европейской России. Испарение анализировалось по реанализу ERA5-Land с разрешением 0.1° × 0.1°. (https://cds.climate.copernicus.eu/). Ev (полное испарение) представляет собой накопленное количество воды, которая испарилась с поверхности земли, включая испарение от растительности. Отрицательные значения (в системе прогнозирования (IFS) ECMWF) указывают на испарение, а положительные – на конденсацию. В работе для удобства значения испарения взяты с противоположным знаком. Для оценки чувствительности растительности в изучаемых ландшафтах, были использованы спутниковые данные NDVI MODIS (MOD13C2.061) для среднемесячных значений с разрешением 0.05° × 0.05° (https://lpdaac.usgs.gov/products/mod13c2v006/) для безоблачных пространственных композитов.
Связь испарения и NDVI в мае слабо отрицательна в лесостепной зоне, на фоне развивающейся растительности. Южнее, при интенсивных процессах вегетации корреляция уже слабо положительна в степной и сухостепной и значимо положительна в полупустыне, где развитие растительности практически завершено. В середине лета, (июнь, июль) связь становиться значимо положительной в лесостепной, степной и полупустынной ландшафтных зонах на фоне максимального развития растительности, увеличения испарения с поверхности почвы и максимальных сезонных температур. В августе, увядшая растительность и сухой верхний слой почвы, приводят к уменьшению корреляции между испарением и вегетационным индексом на всем юге Европейской России.
Линейные тренды Ev и NDVI практически синхронно изменяются во всех рассматриваемых ландшафтных зонах с мая по август. В мае тренды Ev и NDVI за 2000–2021 гг. в целом положительны в лесостепи, близки к нулю в степи и сухой степи и отрицательны в полупустыне. В июне идет усиление отрицательных трендов Ev и NDVI на всем юге европейской России. В лесостепи и степи максимальные отрицательные тренды Ev и NDVI наблюдаются июле, а в полупустыне в июне и июле. В августе уменьшение испарения менее заметно в самой сухой полупустынной зоне. В лесостепи и степи уменьшение испарения меньше, чем в июле. Уменьшение вегетационный индекса минимально в августе.
Таким образом, от лесостепи до полупустыни наибольшая положительная связь Ev и NDVI отмечается в июне и июле. В мае и августе она уменьшается. Линейные тренды Ev и NDVI за 2000–2021 гг. синхронно изменяются во всех рассматриваемых ландшафтных зонах с мая по август. Максимум отрицательных трендов Ev и NDVI отмечается в июле.

"Исследование выполнено в рамках темы государственного задания Института географии РАН АААА-А19-119022190173-2 (FMGE-2019-0009)".