Предложен метод, реализующий полный цикл обработки данных спутникового мониторинга для прогнозирования прямых эмиссий с учетом динамики развития пожара, в режиме, приближенном к реальному времени.
Разработан пороговый метод классификации термически активных пикселей на изображениях Terra и Aqua/MODIS с выделением категорий интенсивности горения при пожарах в различных древостоях Сибири (Пономарев и др., 2017; Пономарев и др., 2018). Пороговые значения и соответствующие им категории пожаров предложено определять, исходя из статистических параметров о радиационной мощности, фиксируемых для различных фаз горения.
Таким образом, квантили интенсивности пожара можно определять на основе значений мощности теплоизлучения (Fire Radiative Power, FRP) «пожарных» пикселей в режиме приближенном к реальному времени детектирования пожара (Пономарев и др., 2017).
Вариации этого показателя связаны с переменной интенсивностью теплоизлучения от зон активного горения (Kumar et al., 2011). Интерпретация данных спутниковых съемок в терминах мощность теплоизлучения (FRP) позволяет решать обратную задачу оценки количества сгоревших растительных горючих материалов (Wooster et al., 2005) для каждого участка пожара с известной интенсивностью теплоизлучения. В описанном подходе такие параметры, как количество сгорающей фитомассы и переменный коэффициент полноты сгорания учитываются на основе инструментальных измерений. Предварительно оценки запасов лесных горючих материалов были обобщены по материалам публикаций (Цветков, 2005; Иванова и др., 2007). На стадии численного моделирования в качестве входного параметра использовали обобщенный показатель, характеризующий запасы напочвенного покрова в различных древостоях. Расчеты количества сгоревшей фитомассы и оценки прямых эмиссий углерода выполняли по методике (Seiler, Crutzen, 1980), учитывая различия сгорающих объемов растительных горючих материалов при переменной интенсивности горения, а также площади выделенных квантилей интенсивности (Пономарев и др., 2017; Пономарев и др., 2018).
На основе многолетнего банка пожаров (2002–2019 гг., Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН) для территории Сибири получены инструментальные оценки прямых пожарных эмиссий, а также выявлен их положительный тренд.
Прямые эмиссии пожаров варьировали от минимумов 20–40 Тг/год (2004, 2005, 2007, 2009, 2010 гг.) до максимальных значений на уровне 200 Тг/год в сезоны экстремальной горимости лесов 2012 и 2019 гг. Дисперсия значений определяется как межсезонным соотношением пожаров и их площадей (Пономарев и др., 2018), так и степенью пожарного воздействия на растительность и напочвенный покров в течение пожароопасных периодов (Пономарев, Пономарева, 2018). Предварительно, также применительно к условиям горения в лесах Сибири, было показано, что показатель FRP в целом согласуется с альтернативными методами выявления степени пожарного воздействия на растительность (Заяц и др., 2016).
При анализе распределения прямых эмиссий углеродосодержащих соединений с классификацией по древостоям зафиксирован значительный вклад пожаров в лиственничниках (52%). Пожары в сосновых, темнохвойных, лиственных и смешанных насаждениях дают вклад на уровне 15–25%. В условиях положительного тренда аномалий летних температур воздуха, следует ожидать связи пожарных эмиссий с указанными аномалиями. Количественно это представлено экспоненциальным уравнением связи (Пономарев и др., 2018), позволяющим оценить вероятный уровень эмиссий при реализации различных климатических сценариев IPCC (IPCC, 2014). В условиях реализации климатических сценариев RCP2.6, RCP4.0 и RCP8.5 до конца XXI в. возможно десятикратное увеличение прямых эмиссий от пожаров Сибири (Пономарев и др., 2018).

Работа выполнена по темам госзадания № 0356-2019-0009, 0356-2018-0052 и при поддержке РФФИ, Правительства Красноярского края и Красноярского фонда науки «Разработка математической модели для количественной оценки эмиссии углерода при пожарах в лесах Сибири на основе дистанционных инструментальных измерений» № 17-41-240475 и «Моделирование и спутниковый мониторинг эффектов от тепловых аномалий подстилающей поверхности в сезонно-талом слое почв криолитозоны Сибири» №18-41-242003.