Мониторинг долговременных изменений растительного покрова аридных и полуаридных зон Казахстана с использованием данных дистанционного зондирования

Экосистемы аридных и полуаридных территорий Казахстана характеризуются малой устойчивостью к климатическим и антропогенным воздействиям, которые приводят к значительным изменениям параметров растительного покрова, выражающихся в изменениях общего объема биомассы. При исследовании обширных, зачастую малонаселенных и труднодоступных полупустынных и степных территорий Казахстана эффективно использовать спутниковую информацию. На современном этапе сформированы многолетние архивы спутниковых изображений поверхности Земли, использование которых позволяет исследовать долговременные изменения вегетационного покрытия, что дает возможность определения зон максимальной изменчивости, возникающих в условиях меняющегося климата.
С использованием ежедекадных величин NOAA/AVHRR/NDVI (разрешение 1 км) проводилось исследование межгодовых особенностей в реакции растительного покрова территории Республики на вариации погодных условий за период 2000-2010 гг. Существует устойчивая корреляция между показателем NDVI и продуктивностью для различных типов экосистем.
На основе цифровых карт индексов вегетации проведено районирование территории Казахстана по продуктивности растительности. Для вегетационного покрова республики характерна явно выраженная широтная последовательность расположения зон различной продуктивности. Количественные размеры зон с относительно высокой и низкой продуктивностью существенно зависят от сезонных погодных условий. Анализ многолетней динамики площадных характеристик показал наличие тенденции последних лет к увеличению зон с низкой продуктивностью и их продвижению на север. По данным дистанционного зондирования наблюдается ухудшение состояния растительного покрова практически для всей центральной части Казахстана в период 2005-2010 годы.
Анализ межсезонной динамики площадей различных зон позволил ранжировать годы по продуктивности растительности. Отмечено, что аномально благоприятными для развития вегетации являлись 2002, 2003 гг. В последующие годы состояние растительности значительно ухудшилось. Наиболее засушливыми для территории Республики в целом являлись 2006, 2008 и 2010 гг. Зоны с высокой и крайне низкой продуктивностью подвержены наибольшим вариациям, изменение площадей зон с умеренными значениями индексов вегетации существенно меньше.
Проведенное районирование позволило идентифицировать зоны с низким уровнем вегетации на территории степной зоны Казахстана.
Динамика площадей участков с низким уровнем продуктивности растительности в сухостепной зоне в рассматриваемый период не имеет однозначной тенденции, постепенно возрастая и, тем самым, обусловливая уменьшение общего объема биомассы в аридных землях Казахстана. Подобная картина, по-видимому, связана с наличием долговременных циклов в состоянии растительности и попадании части такого цикла в анализируемый период (2000-2010).
Разработанная методика районирования применена к Костанайской области (одной из основных зерносеющих областей Республики) с целью исследования многолетних изменений состояния растительного покрова. До 2003 года участки, занятые растительностью с высокой продуктивностью составляли более 50%. При этом участков с уровнем продуктивности растительности, соответствующим зонам пустыни/полупустыни, практически не отмечается. Начиная с 2004 года, наблюдается рост территорий с низкой и умеренной продуктивностью и сокращение участков с высокой продуктивностью растительности, соответственно.
По спутниковым изображения высокого разрешения созданы маскам залежных земель Костанайской области. Созданы карты стабильно высокой и низкой продуктивности растительности залежных земель Костанайской областей на основе многолетних рядов ДДЗ. Полученные оценки могут быть использованы для обоснования расширения пахотных площадей и определения очередности ввода брошенных земель в севооборот с целью более эффективного использования земельных ресурсов.

Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований «Изучение систем и объектов ближнего и дальнего космоса, исследования Земли из космоса, развитие научных основ космических технологий» Ф.0487 РК.