Сценарии послепожарной динамики спектральных признаков растительных покровов в условиях криолитозоны Сибири

Работа выполнена на основе анализа данных со спутников Landsat для серии пожаров (2016–2018 гг.) в лиственничных насаждениях с привязкой к различным вариантам мерзлоты, характерных для Сибири. Представлены данные вариативности значений спектральных индексов NDVI и LST на послепожарных участках с учетом начального уровня воздействия огня по индексу dNBR [1]. Для выборки из 20 пожаров классифицировались уровни пожарного воздействия и динамика спектральных признаков в течение 5–летнего срока. На послепожарных участках зафиксированы значимые отличия 5–летней динамики индекса dNBR, что характеризует процесс восстановления напочвенного покрова и, косвенно, – состояние древостоя. В зоне сплошной мерзлоты, при начальном преобладании классов среднего и высокого пожарного воздействия (28% и 26%), после 5 лет до 98% полигона пожара было отнесено к классу незначительной нарушенности в терминах dNBR. В зоне прерывистого распространения мерзлоты к условно восстановившейся территории было отнесено до 52% послепожарного участка при преобладании на начальной фазе классов низкого (51%) и среднего (28%) уровней пожарного воздействия. В условиях редкоостровной мерзлоты по индексу dNBR фиксировалось восстановление на площади около 39%. В лесорастительных условиях островной мерзлоты – на 69% постпожарной территории. Для выборки пожаров двух последних категорий был преимущественно характерен низкий/средний начальные уровни пожарного воздействия (76% площади участков, соответственно). Выявлены характерные сценарии динамики аномалий спектральных признаков ΔNDVI и ΔLST в течение первых 5 лет послепожарного восстановления, различные для зоны сплошной мерзлоты и участков в лесорастительных условиях прерывистой и островной мерзлоты. Достоверность аппроксимации в среднем составляла 0,35–0,66 для уровня значимости 0,95. Наибольший уровень начального воздействия по спектральным признакам зафиксирован на территории распространения сплошной мерзлоты, где амплитуда колебаний значений в течение 5 лет увеличивается, в то время как для остальных участков зафиксировано снижение амплитуды колебаний для показателей ΔNDVI и ΔLST. Абсолютные значения NDVI на участках после пожаров варьировали в диапазоне 0,30 (сплошная мерзлота), 0,50 (прерывистая мерзлота), 0,48–0,53 – в условиях редкоостровной и островной мерзлоты при средних значениях фонового уровня NDVIф=0,51–0,61. Таким образом, послепожарные аномальные значения ΔNDVI составляли не более ~28% от фонового уровня в условиях сплошной мерзлоты, 57% – в условиях прерывистой мерзлоты, >69% – в условиях редкоостровной мерзлоты и ~50% в условиях островной мерзлоте. Максимальный уровень аномалии ΔLST непосредственно после пожарного воздействия зафиксирован для послепожарных участков в условиях сплошной мерзлоты ~85%, значения которых снижались в условиях прерывистой (~75%), островной (68%) и редкоостровной (64%) мерзлоты. При этом в условиях распространения сплошной мерзлоты скорость снижения аномалии ΔLST была минимальна, а уровень начальной аномалии, различный при 4 классах начального пожарного воздействия сохранялся на протяжении 5-летнего срока наблюдений. Наиболее эффективно процесс выравнивания аномалии LST протекает в условиях редкоостровной мерзлоты.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-14-20007, https://rscf.ru/project/23-14-20007/, Красноярского краевого фонда науки. Спутниковые данные обработаны в Центре коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН в рамках государственного задания № FWES-2024-0023 (ИЛ СО РАН) и FWES-2024-0027 (ФИЦ КНЦ СО РАН).