Анализ влияния ландшафтно-метеорологических факторов на пожары растительности в Республике Тыва в 2020 г. на основе GEE

В связи с изменением климата в горах Южной Сибири (Парфенова, Чебакова, 2023) наблюдается увеличение частоты возникновения пожаров и продолжительности пожароопасного сезона в последние десятилетия (Волокитина и др., 2020; Ponomarev et al., 2023; и др.). Главной причиной сокращения уникальных южных горных лесов Сибири становятся пожары растительности с потеплением климата. Мониторинг и сохранение растительности горных территорий играют важную роль, так как они не только почвозащитную, но и климаторегулирующую функцию.
Республика Тыва расположена в центре Алтае-Саянского экорегиона. Также территория республики располагается в зоне недостаточного увлажнения. И распределение осадков в течение года крайне неравномерно, ~80 % осадков выпадает летом в виде ливней. Скорость роста среднегодовой температуры в 1961–2020 гг. составила +0,5°С/10 лет, с апреля по октябрь составила +0,4°С/10 лет.
Материалы и методы. При оценке повреждения растительного покрова пройденных пожарами территорий использованы дистанционные методы. Обработка, пространственный анализ и визуализация результатов выполнены на платформе Google Earth Engine (GEE) и Excel. Для исследования использованы спутниковые данные в 2020 г. и получены с помощью следующих коллекций:
1) Copernicus DEM GLO-30 —цифровая модель поверхности пространственным разрешением 30 м;
2) ERA5-Land Hourly - ECMWF Climate Reanalysis на платформе GEE (Google Earth Engine) — коллекция климата представляет собой глобальный ежемесячный набор данных с пространственным разрешением ~ 9 км, содержащая характеристики погоды.
3) ESA/CCI/FireCCI5.1 (European Space Agency (ESA) Climate Change Initiative (CCI) Programme, Fire ECV) — коллекция с глобальным ежемесячным набором данных с пространственным разрешением ~ 250 м, содержащая характеристики пожаров растительности. Обнаружение гарей основано на отражательной способности поверхности в ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне прибора MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) спутников Terra и Aqua (Gorelick et al, 2017).
Результаты и их обсуждение.
В апреле идет интенсивное испарение снега при резком повышении температуры воздуха и малой относительной влажности. Это приводит к интенсивному высушиванию проводников горения на южных склонах высотно-поясных комплексов. Увеличению площади пожаров способствуют также характерные ветры в пожароопасный период со средней скоростью 3,3 м/c (максимальная скорость достигает до 37 м/c). По данным коллекции максимальные скорости ветра отмечены в июне и преобладают ветры северо-западного направления.
Пожары растительности зависят от метеорологических факторов (температура, осадки и ветер) и рельефа местности. На основе выбранной ЦМП были сгруппированы семь высотных уровней с интервалом 500 м (500-1000, 1500-2000, 2000-2500, 2500-3000, 3000-3500 и 3500-4000). Для выявления влияния метеорологических условий на пожары растительности проанализированы данные температуры и относительной влажности воздуха. В исследуемый год аномалия среднегодовой температуры составила +2,8℃, аномалия весенней температуры +1,5 ℃, относительная влажность весны 47,9%.
Анализ данных приуроченности площадей пожаров весной показывает, что наибольшая площадь возгораний зафиксирована на высоте 975 м над ур. м., где в основном преобладают степи. От пожаров пострадали растительность на площади 23313,1 га. Из них площадь лесов составила 12431,3 га, которая сосредоточена в восточной части республики.
Полученные результаты, свидетельствуют о преобладании пожаров растительности весной. Наиболее нарушена растительность склонов от 6 до 25 градусов на площади 19615,4 га.
В летний период наибольшая площадь возгораний зафиксирована на высотах 1250 м над ур.м. (преобладают степь и лесостепь), где зафиксированы 14 пожаров. Максимальные очаги пожаров летом обнаружены на юго-западных экспозициях, весной и осенью – на северных, восточных склонах экспозиции. Возникновению и распространению летних пожаров растительности летних пожаров способствуют высокая температура воздуха (34,5℃), продолжительные засухи, сухие грозы и безответственность населения.

Заключение
Результаты показывают эффективность совместного применения коллекций пожаров растительности, климата и ЦМП для выявления последствий пожаров со сложным горно-котловинным рельефом. Получены данные пожаров растительности за 2020 г. на территории республики по высотным уровням, склонам и экспозициям. Анализ и картографирование пожаров с использованием использованных коллекций помогает в анализе состояния территорий после пожаров и разработке эффективных мер по охране лесов.