Оценка состояния тундровых экосистем в условиях климатических изменений на базе интегрированного наземно-космического мониторинга

Актуальность исследования регионов Крайнего Севера постоянно возрастает в связи с анализом степени активности отклика тундровых экосистем на климатические изменения. Задачей данной работы является исследование динамики протекания природных процессов и явлений, анализа причин, прогнозирования возможных последствий состояния экосистем Субарктики в условиях климатических изменениях на основе мониторинга по материалам дистанционного зондирования и наземных работ. Объектом исследования является Тазовский полуостров.
Но для тундры, где превалирует среди факторов среды мерзлота, характерна мозаичное расположение растительных сообществ и важно при мониторинге изучение именно их комплексов, составляющих определенную мозаику. Следовательно, основная задача мониторинга тундровых экосистем — контроль за изменением параметров структуры растительного покрова, анализ изменения основных характеристик комплекса растительных сообществ. При этом, одновременно необходимы параметры ведущие факторы среды, отражающие состояние и дифференциацию деятельного наземного слоя. Одним из видов оценки состояния растительного покрова является их наземные описание. Своеобразие пространственного расположения растительных сообществ требует фиксирования их структуры и таких факторов среды, как почва, сезонно-талый слой, являющийся отражением, влияния температурных показателей на деятельный слой многолетнемерзлых пород и геоморфологические показатели. Следовательно, требуется описание комплексной экосистемы.
В результате полевых исследований было установлено, что повышение температуры особенно сказалось на изменении в лишайниковых сообществах, расположенных на песчаных почвах; в трещиновато-полигональных комплексах как тундровых, так и болотных и береговой линии.
Для исследования динамики изменения криогенных объектов на указанной территории были использованы разновременные космические снимки, полученные с космических аппаратов в виде мультиспектральных изображений, с пространственным разрешением для КА WorldView-2 -1,84 м, для КАWorldView-3 - 1,24 м, а в панхроматическом канале пространственное разрешение составило соответственно 0,46 м и 0,31 м. Использованные в работе данные получены на полностью аналогичной аппаратуре спутников в режиме VNIR (Visible and Near Infrared — мультиспектральный видимый и ближний инфракрасный диапазон) в восьми спектральных каналах. На основе данных дистанционного зондирования в качестве показателей были рассчитаны необходимые спектральные индексы для каждого конкретного варианта изменения экосистем под воздействием климатических факторов.
Для изучения изменений состояния лишайников с использованием космических снимков была выбрана территория на северо-востоке Тазовского полуострова. Тестовый участок для проведения исследований расположен на правобережье среднего течения реки Поёловояха.
В качестве показателей были рассчитаны спектральные индексы: Нормализованный разностный почвенный индекс, позволяющий идентифицировать области открытого грунта, и Простой коэффициент характерных пигментов, позволяющий оценивать степень угнетенного состояния растительности или его отсутствие. Результирующим параметром явились показатели измерения площади пятен в экосистеме.
Для анализа изменения в тундровых трещиновато-полигональных комплексах была выбрана территория на западе центральной части Тазовского полуострова. Тестовый участок для проведения исследований расположен на левобережье верховья реки Арка-Адлюдрепоко.
Для анализа изменения размеров трещин в качестве показателей были рассчитаны спектральные индексы двух типов: Нормализованный разностный водный индекс, идентифицирующий водные территории величиной более одного пикселя, и Показатель неоднородности объектов, при появлении новых видов геокриологических растрескиваний.
Для изучения изменений береговой линии была выбрана территория на западе Тазовского полуострова. Тестовый участок для проведения исследований расположен на побережье Обской губы. Для анализа дифференциации пограничной линии «земля-вода» также использовались. Нормализованный разностный водный индекс и Простой коэффициент характерных пигментов.