Взаимосвязь тепло-влагообмена и NDVI в различных ландшафтных зонах

Растительность определенного ландшафта выполняет тепло-влагорегулирующую функцию фитомассы и связана с особенностями энергообмена между подстилающей поверхностью (в географическом смысле — ландшафтом) и атмосферой, что выражается соотношением потоков тепла и влаги (Оке,1978; Finnikov at. al., 2011; Wu et al., 2016; и др). На примере Европейской части России и Западной Сибири сделана попытка обобщить закономерности взаимосвязей тепло-влагообмена и фитомассы в зависимости от вида ландшафта и региона в летние месяцы с помощью метода линейной парной корреляции, а также оценить динамику этих связей в XXI веке на фоне текущих климатических тенденций (IPCC, 2022) на основе корреляционных трендов. Использовались стандартные продукты реанализа ERA5-Land (турбулентные потоки явного и скрытого тепла) и спутниковой информации MODIS NDVI (MOD13C2 061). Физические механизмы связи между тепло-влагообменом и фитомассой, рассматриваются в системе почва - растительный покров - атмосфера, которая характеризуется значительными градиентами температуры. В этой системе происходит физический обмен энергии и влаги, приводящий к циркуляции биоэлементов в экосистемах зеленых растений суши. Основная же часть энергии уносится эффективным излучением, турбулентным потоком тепла, транспирацией.
Выявлено, что связь тепло-влагообмена с фитомассой находится на среднем уровне и не превышает 0.7 во всех ландшафтных зонах, при этом она значительно меняется в течение летнего сезона. Сопряжение турбулентного тепло-влагообмена и фитомассы особенно заметно прослеживается при разреженной растительности в субарктических и суббореальных ландшафтах. Связь потоков явного тепла и фитомассы в течение летнего периода в субарктических и бореальных ландшафтах максимальна положительна в июне, затем ослабевает. В суббореальных ландшафтах высокие потоки явного тепла сопряжены с уменьшением фитомассы, где отрицательные связи усиливаются в течение летнего сезона, что наиболее выражено на ЕТР. Получено, что турбулентные потоки скрытого тепла и фитомасса положительно взаимосвязаны во всех ландшафтах с максимумом в суббореальной зоне, вне зависимости от региона. Эти связи максимальны в июне в субарктической зоне, в июле в бореальной и в июле и августе в суббореальных ландшафтах. В субарктической зоне незначительное увеличение тепло-влагообмена с начала XXI века в начале летнего сезона сопровождается увеличением фитомассы. На юге, в суббореальных ландшафтах положительные тренды потоков явного тепла сопровождаются падением потоков скрытого тепла и фитомассы. Изменение взаимосвязи тепло-влагообмена с фитомассой с начала XXI века наиболее заметно на ЕТР и слабее проявляется в ЗС. Сопряженность теплообмена с фитомассой растет в июне и августе и мало меняется в июле. Для потоков скрытого тепла и фитомассы корреляционные связи также растут в июне и августе в субарктике и бореальной зоне ЕТР, а в суббореальных ландшафтах, наоборот слабеют на протяжении всего летнего сезона на фоне уменьшения вегетационного индекса.
Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 23-27-00047 «Структура потоков тепла и влаги в зональных равнинных ландшафтах России в условиях глобального потепления»