Мониторинг процессов аридизации Юго-Востока Ростовской области с использованием данных дистанционного зондирования Земли

Уменьшение степени увлажнения территорий – это одна из главных экологических проблем современного мира, которая негативно влияет на жизнь людей и экономику многих стран. Данный процесс приводит к постепенному превращению плодородных земель в пустыни или полупустыни из-за различных факторов, таких как изменение климата, неправильное использование земли, перенаселение и др. Последствия повышенной засушливости в результате изменения климата и деятельности человека (т. е. опустынивания) вызывают особую озабоченность для засушливых земель мира, водные ресурсы которых и так ограничены. Засушливые земли — это регионы суши, где вегетационный период для однолетних культур ограничен доступностью воды из-за низкого количества осадков и высоких потерь на испарение (т. е. засушливость определяется как значение индекса засушливости менее 0,65)
Процесс аридизации территории Юга России является одной из важнейших экологических проблем, последствия которой отражаются как на состоянии окружающей природной среды, так и на темпах экономического развития региона. Усиление аридизации территории является одной из основных причин опустынивания, в частности Юго-Востока Ростовской области. Актуальность темы исследования обусловлена важностью изучения состояния земель Ростовской области, в частности сельскохозяйственных земель, что в свою очередь положительно влияет на дальнейшее прогнозирование использования земель и более рационального и эффективного поддержания необходимого уровня состояния территорий. Объект исследования – сельскохозяйственные территории Юго-Востока Ростовской области.
Оценка динамики растительности является ключевым аспектом анализа процессов опустынивания. Технологические достижения в области дистанционного зондирования предоставили мощный инструмент для решения этой проблемы благодаря его способности обеспечивать объективные, долгосрочные и своевременные возможности мониторинга Мониторинг площадей, подверженных опустыниванию, включает в себя использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и геоинформационных систем (ГИС). Он отслеживает изменения состояний растительного и почвенного покрова, а также водных ресурсов. Основные источники данных для анализа — мультиспектральные данные спутника Landsat 5 и 8 (Surface Reflectance), архив данных USGS USA (https://earthexplorer.usgs.gov/),данные метеорологических станций Ростов-на-Дону, Мартыновка, Зерноград, Зимовники, Заветное , данные публичной карты Росреестра (https://pkk.posreestr.ru).
Анализ мультиспектрального изображения позволил определить области с недостаточной или отсутствующей растительностью и выявить признаки опустынивания. Для количественной оценки изменений растительного покрова на поверхности земли использован индекс NDVI. Для его расчёта использовались спутниковые изображения Landsat второго уровня обработки, прошедшие радиометрическую калибровку и коррекцию атмосферных искажений. Рассчитывались средние значения NDVI для сезона: весна - апрель, май; лето – июнь. Пиксели с NDVI> 0 обозначают участки с растительностью, пиксели с NDVI <0 показывают участки без растительности [3]. Далее проводилась классификация по основным группам – растительность, открытая поверхность, вода. Опустынивание земель вызвано как действием естественных факторов — аридизацией климата, так и деятельностью человека. Согласно данным по осредненным показателям аридности за периоды наблюдений с 1961 по 2019 годы [1] существенно уменьшилась сумма годовых осадков и наблюдается тенденция к повышению средне температуры воздуха (данные мтс с 1986 по 2020 г. Согласно значениям коэффициента увлажнения территория в целом относится к степной зоне (недостаточная увлажнённость), однако данные за последний период с 2005 по 2019 г. показывают приближение к нижней границе интервала скудное увлажнение. Деятельность человека способствует опустыниванию земель из-за нерационального использования пастбищ. Анализ данных по официально статистики показал несущественное увеличение поголовья овец по хозяйствам на протяжении периода с 2009 по 2022 гг. и снижение в 2023 г. Это говорит о постоянной нагрузке на территорию пастбищ Также рассчитаны данные по общей посевной площади по годам. Надо отметить, что при общей площади сельскохозяйственных земель по данным публичной карты Росреестра в 253 000 га, в использовании находятся не более 50 % с/х земель. Расчеты, проведенные по районам Юго-Востока Ростовской области, выявили общие тенденции. При стабильно высокой антропогенной нагрузке общими процессами являются повышение температуры воздуха в вегетационный период, а также снижение относительной влажности и количества осадков по сравнению с периодом 1961–1990 гг. Таким образом следует сделать вывод о доминирующем влиянии климатических факторов на процесс опустынивания территорий Юго-Востока Ростовской области.
Статья подготовлена по плану проекта № 23-27-00408 «Интегральный анализ региональных факторов риска устойчивого развития прибрежной зоны Азовского моря – индикаторы, инструменты, модели» https://rscf.ru/project/23-27-00408 Российского научного фонда