Опыт применения температурно-вегетационного индекса для характеристики изменений влажности напочвенного растительного покрова тундровой зоны (на примере полигона Бованенковского месторождения, п-ов Ямал)

Трансформации ландшафтов в арктической зоне, обусловленные потеплением климата и антропогенным воздействием относятся к числу основных причин развития опасных геокриологических процессов (ОГП), деградации и аградации мерзлоты и, как следствие, изменения эмиссии парниковых газов. Реакция основных характеристик криолитозоны на потепление климата существенно зависит от особенностей компонентов ландшафта и может идти не только с разной интенсивностью, но и неоднозначно (Конищев, 2009). К числу важнейших характеристик криогенных ландшафтов относится влажность напочвенного растительного покрова (НРП), изменение которой приводит к изменению его теплоизоляционных свойств, трансформациям мерзлоты и, как следствие, к возможному развитию таких ОГП, как термокарст, термоэрозия, подтопление, морозное пучение и т.д. (Пендин, Ганова, 2009). В этой связи актуальны разработка и развитие методов мониторинга влажности НРП на основе данных космической съемки, обеспечивающей широкий охват территорий, приемлемую детальность и периодичность наблюдений, в первую очередь в районах строительства и функционирования промышленных и инфраструктурных объектов.
Ранее, на примере одного из районов полуострова Ямал была показана возможность использования температурно-вегетационного индекса WI (Wet Index) для характеристики влажности различных типов НРП (фитоценозов) тундровых зон (Корниенко, Елсаков, 2024), что может служить основанием его применения при решении задач мониторинга влажности НРП. Цель исследования – оценить информативность температурно-вегетационного индекса WI для характеристики изменений влажности НРП тундровой зоны, в том числе обусловленных потеплением климата и антропогенным воздействием.
Исследование проводилось в границах полигона (50 х 50 км) Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения с использованием 15 снимков со спутников Landsat летних съемок (июль-август) за период с 1984 по 2023 гг. В работе дополнительно рассматривались временные ряды индекса NDVI, характеризующего концентрацию зеленой массы, индекса NDWI для оценки влажности на поверхности покрова, а также параметра, характеризующего суммарную площадь водоемов (СПВ), рассчитываемого по индексу MNDWI.
В течение лета вариации средних значений индексов NDVI, NDWI и температуры воздуха (Тв) как для пойм, так и для морских террас синхронно достигают максимума в конце июля и в начале августа, в период когда параметр СПВ характеризуется минимальными средними значениями. Сезонные изменения индекса WI явно не связаны с летними колебаниями Тв и характеризуются постепенным снижением средних значений от начала июля к концу августа, что соответствует известным тенденциям увеличения глубины сезонно-талого слоя к концу лета. Для снижения влияния сезонных (летних) колебаний индексов WI, NDWI и NDVI при характеристике их доминирующих многолетних трендов была проведена относительная радиометрическая нормализация распределений этих параметров для каждого года съемки по пяти участкам фоновой области (ФО) полигона (Корниенко, 2022). Наиболее существенные (значимые) доминирующие тренды снижения средних значений WI наблюдаются на пойменном участке длительного освоения (южный свод месторождения) и на примыкающем к нему участке поймы ФО. Данный факт скорее свидетельствуют о влиянии климатического потепления, однако влияние антропогенных факторов также не исключается.
Выявленные различия в тенденциях многолетних изменений напочвенного покрова по индексам WI, NDWI и NDVI в границах поймы, морских террас и равнин могут служить подтверждением представлений о различной реакции типов криогенного ландшафта на потепление климата. Схожие тенденции изменения индексов WI, NDWI и NDVI указывают на их взаимную связь, приуроченность к трансформациям растительного покрова, изменениям его влажности и теплоизоляционных свойств.
Приведены примеры локального аномального повышения индекса WI с образованием за короткие промежутки времени новых водоемов непосредственно вблизи строящихся технических объектов, что подтверждает достаточно высокую информативность индекса WI при решении задач мониторинга и динамического картографирования влажности НРП тундровых зон.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Повышение эффективности и экологической безопасности освоения нефтегазовых ресурсов арктической и субарктической зон Земли в условиях меняющегося климата» (№122022800264-9).