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 гг.
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 г. 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, к.г.н, 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 гг., с детальностью 250 м».
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 гг., 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 гг.) и по 11 пробным площадям в центральной Якутии (2019 г.). 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, 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 г. и в феврале 2020 г. Также географы МГУ провели экспедицию и полевую практику студентов на Кольском полуострове в июне 2019 г.; международную полевую школу в Якутии в июле-августе 2019 г. Результаты доложены на 7 российских и международных конференциях, поданы статьи в высокорейтинговые журналы.
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 г. 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, к.г.н, 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 гг., с детальностью 250 м».
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 гг., 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 гг.) и по 11 пробным площадям в центральной Якутии (2019 г.). 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, 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 г. и в феврале 2020 г. Также географы МГУ провели экспедицию и полевую практику студентов на Кольском полуострове в июне 2019 г.; международную полевую школу в Якутии в июле-августе 2019 г. Результаты доложены на 7 российских и международных конференциях, поданы статьи в высокорейтинговые журналы.
Рис 1. Московские и британские ученые на совещании в Кембридже в феврале 2019 г.
Рис. 2. Измерение параметров деревьев на Кольском полуострове, июнь 2019 г.
Рис. 3. Полевые работы международной школы в Якутии.
Рис. 4. Пример съемки сверхвысокого разрешения, выполненной Институтом географии РАН для полевой площадки в Якутии, а также положения стволов деревьев, отдешифрированные учеными МГУ.
Рис. 5. Пример карты запасов стволовой фитомассы лесов, составленной учеными Института космических исследований РАН.
Автор: Надежда Пупышева, пресс-служба, Географический факультет МГУ www.geogr.msu.ru
Координаты для связи: press.geogrmsu@gmail.com
Координаты для связи: press.geogrmsu@gmail.com