Разработки российских и британских учёных улучшат прогнозы состояния лесов

Российские и британские  ученые на совещании в Кембридже. Фото: пресс-служба геофака МГУ
Российские и британские ученые на совещании в Кембридже. Фото: пресс-служба геофака МГУ

Российские и британские учёные завершают исследование северных лесов России в рамках масштабного проекта "Мультиплатформенный дистанционный мониторинг воздействия изменения климата на северные леса России". 

Работы идут с 2000 года и охватывают все северные лесные территории России. Учёные изучили Кольский полуостров и Якутию, дальше, возможно, будет охвачен район Норильска: в основном, это леса севернее 65° с. ш., в Якутии — севернее 61°с. ш. Исследование по заказу Министерства науки и высшего образования РФ проводит географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова вместе с Институтом космических исследований РАН, Институтом географии РАН, Кембриджским университетом и Британской антарктической службой. Британские учёные уже больше 20 лет сотрудничают с географическим факультетом МГУ — им интересны арктические исследования и природа севера России. Со стороны Великобритании в проекте участвуют, в основном, климатологи и специалисты по дистанционным исследованиям, а российские учёные обрабатывают данные и масштабируют полученные в полевых условиях и из космоса снимки. Всего в масштабных исследованиях участвует более тридцати учёных.

Значительная часть исследований динамики фитомассы северных лесов проводится дистанционно — в этом помогают космические спутники Terra и Aqua. Но для сбора первичных данных необходимы и полевые работы: учёные измеряют высоты и диаметры стволов деревьев, ведут фотосъёмку с земли широкоугольной камерой и делают трёхмерные модели деревьев при помощи беспилотников. В комплекс исследований также входит картографирование динамики листовой и древесной фитомассы при помощи снимков со спутников, составление тематических карт, сбор характеристик древостоев по материалам съёмки с дронов, масштабирование информации с наземных и беспилотных съёмок к обзорным снимкам со спутников и многое другое.  

ris_2.jpg

Измерение параметров деревьев на Кольском полуострове. Фото: пресс-служба геофака МГУ
Измерение параметров деревьев на Кольском полуострове. Фото: пресс-служба геофака МГУ

"В настоящее время мы уже разработали методы мониторинга сезонной фенологии и многолетней динамики зелёной и древесной фитомассы северных лесов России, — рассказывает руководитель проекта, доцент географического факультета МГУ Ольга Тутубалина. — Эти работы мы выполнили на основе обработки многолетних временных рядов космических снимков со спутников"

Кроме того, исследователи создали пилотный программный комплекс, с помощью которого составили карты параметров древесной и зелёной фитомассы для лесов севера России, а также карты динамики этих параметров в 2000–2018 гг. с детальностью 250 м. Технологии создания таких карт основаны на эмпирических соотношениях отражения в красной спектральной зоне на зимних снимках и объёма древесной фитомассы различных типов лесов, а также на расчёте индекса листовой поверхности по сериям снимков за вегетационный период. Подобный программный комплекс не имеет аналогов в мире.

ris_5.jpg

Пример карты запасов стволовой фитомассы лесов, составленной Институтом космических исследований РАН. Фото: пресс-служба геофака МГУ
Пример карты запасов стволовой фитомассы лесов, составленной Институтом космических исследований РАН. Фото: пресс-служба геофака МГУ

В рамках проекта учёные впервые сравнили карты индекса листовой поверхности Leaf Area Index (LAI) с картами накопленных температур за вегетационный период, полученных на основе банка климатических данных. 

"Мы выявили тенденции увеличения LAI за 18 лет исследований, более раннего наступления весны и осени. Расширили базы фактических данных о характеристиках древостоев по 34 пробным площадям в центре Кольского полуострова и по 11 пробным площадям в центральной Якутии. Кроме того, мы подали заявку на государственную регистрацию базы данных "Библиотека спектральных характеристик растений Севера (центр Кольского полуострова)", — делится подробностями Ольга Тутубалина. 

По её словам, полученные данные помогут в прогнозировании состояния лесного фонда, в том числе с учетом динамики интенсивности лесных пожаров. Один из выводов учёных — климатические изменения в северных лесах менее значительны, чем антропогенные. 

В 2020 году исследователи планируют завершить разработку программного комплекса для дистанционного мониторинга динамики северных лесов России. Результаты массовой обработки данных будут доступны пользователям системы Вега-Science, являющейся составной частью Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа данных спутниковых наблюдений Института космических исследований РАН, для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды (ЦКП "ИКИ-Мониторинг").