Ученые из России и Великобритании изучают северные леса в контексте изменения климата

Ученые проводят оценку естественных изменений в северных лесах России с 2000 года по сегодняшний день в контексте изменения климата. Исследование ведет Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с Институтом космических исследований РАН, Институтом географии РАН, Кембриджским университетом (Великобритания) и Британской антарктической службой.

Столь масштабный российско-британский проект выполняется при поддержке министерства науки и высшего образования РФ и называется «Мультиплатформенный дистанционный мониторинг воздействия изменения климата на северные леса России» (уникальный идентификатор проекта RFMEFI61618X0099). Общий срок выполнения проекта — 2018-2020 годы.

Для выполнения проекта ученые разработали и апробируют технологии дистанционной оценки динамики фитомассы северных лесов России, а именно:

— технологии картографирования динамики листовой и древесной фитомассы северных лесов всей России, начиная с 2000 года. Для этого использованы космические снимки со спутников Terra и Aqua (спектрорадиометра MODIS), по ним составлены тематические карты, и анализируется связь показателей фитомассы с региональной изменчивостью климата;

— технологии оценки характеристик древостоев по материалам съемки с беспилотных летательных аппаратов и наземных исследований, которые выполняются в ключевых регионах для проверки обзорных карт динамики северных лесов, полученных по снимкам со спутников Terra и Aqua;

— технологии масштабирования информации о характеристиках лесов от наземных и беспилотных съемок к обзорным снимкам со спутников Terra и Aqua. Для этого были использованы космические снимки промежуточной детальности.

«В настоящее время уже разработаны методы мониторинга сезонной фенологии и многолетней динамики зеленой и древесной фитомассы северных лесов России. Эти работы мы выполнили на основе обработки многолетних временных рядов космических снимков со спутников Terra и Aqua, — рассказала доцент географического факультета МГУ, руководитель проекта Минобрнауки Ольга Тутубалина. — Также создан пилотный программный комплекс. С его помощью составлены карты параметров древесной и зеленой фитомассы для северной России. А также составлены карты динамики этих параметров в 2000-2018 годы с детальностью 250 метров».

Технологии создания таких карт основаны на эмпирических соотношениях отражения в красной спектральной зоне на зимних снимках и объема древесной фитомассы различных типов лесов, а также на расчете индекса листовой поверхности по сериям снимков за вегетационный период.

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

«Выявлены тенденции увеличения LAI за 2000-2018 годы более раннего наступления весны и осени. Расширены базы фактических данных о характеристиках древостоев, включающие наземные данные и трехмерные модели по 34 пробным площадям в центре Кольского полуострова (2018-2019) и по 11 пробным площадям в центральной Якутии (2019). Кроме того, мы подали заявку на государственную регистрацию базы данных «Библиотека спектральных характеристик растений Севера (центр Кольского полуострова)»», — поделилась подробностями Ольга Тутубалина.

В 2020 году ученые планируют завершить разработку программного комплекса для дистанционного мониторинга динамики северных лесов России. Результаты массовой обработки данных, выполненной с помощью созданной технологий, будут доступны пользователям системы Вега-Science (http://sci-vega.ru), также являющейся составной частью ЦКП ИКИ-Мониторинг.

Помимо исследовательских работ в рамках проекта «Мультиплатформенный дистанционный мониторинг воздействия изменения климата на северные леса России» ученые из России и Великобритании провели международные совещания и научные конференции в Кембридже. Мероприятия прошли в феврале 2019 года и в феврале 2020 года. Также географы МГУ провели экспедицию и полевую практику студентов на Кольском полуострове в июне 2019 года; международную полевую школу в Якутии в июле-августе 2019 года. Результаты доложены на 7 российских и международных конференциях, поданы статьи в высокорейтинговые журналы.