Исследование современной климатологии смерчей в Европейской части России по данным дистанционного зондирования Земли

На фоне происходящих климатических изменений представляет большой интерес возможность роста повторяемости такого редкого и опасного природного явления, как воздушные смерчи (торнадо). Первая систематизация сведений о случаях смерчей на территории бывшего СССР была выполнена А.И. Снитковским в 1987 г. [1] Однако работы по ее уточнению на основе актуальных данных не проводились.
Одним из видов ущерба от смерчей являются вызываемые ими ветровалы в лесных массивах. В регионах с высокой лесистостью и низкой плотностью населения данные о ветровальных нарушениях лесного покрова являются единственным доступным источником получения информации о случаях смерчей. По данным о ветровалах может быть определена траектория смерча, ширина воронки, направление вращения, сделаны предположения об интенсивности смерча. Основными преимуществами такого подхода является объективность и независимость получаемых оценок от плотности населения и наблюдательной сети.
В настоящей работе представлены результаты ретроспективного анализа случаев возникновения смерчей в лесной зоне на основе анализа многолетних рядов космических снимков LANDSAT и Terra/Aqua MODIS, а также карты изменений лесного покрова Земли Global Forest Change [2], на территории лесной зоны Европейской части России. В проекте Global Forest Change не проводилось определение причин нарушений лесного покрова. Однако использование геометрических признаков и дополнительных данных (включая исходные снимки LANDSAT, а также снимки сверхвысокого разрешения с открытых картографических сервисов) позволяет достаточно надежно выделить ветровалы, вызванные прохождением смерчей, среди других типов нарушений. Характерными признаками смерчевых ветровалов являются значительная протяженность (длина, как правило, превышает ширину более чем в 10 раз), сплошное повреждение древостоя и вихревой характер повала деревьев. Характер повала деревьев и направление вращения смерча определялись по высокодетальным спутниковым снимкам, полученным с открытых картографических сервисов. Участки ветровальных нарушений, удовлетворяющие всем перечисленным критериям, были классифицированы как смерчевые ветровалы.
Определение дат прохождения смерчей производилось на основе совместного анализа спутниковых снимков MODIS, LANDSAT, данных реанализа, а также сведений из Европейской базы данных опасных явлений погоды ESWD [3]. Наибольшее число случаев смерчей зафиксировано в 2007 и 2009 гг. По результатам исследования выявлен ряд областей с повышенной повторяемостью смерчей:
• Восточная часть Европейской России между 59 и 62° с.ш, и 49 и 55° в.д. в пределах Республики Коми, Пермского края и Кировской области
• Территория между 56 и 59° с.ш., 44 и 48° в.д. в пределах Нижегородской области
• Западный склон Северного Урала между 62 и 64° с.ш., 58 и 60° в.д. в пределах Республики Коми
Большинство выявленных смерчевых ветровалов характеризуются протяженностью от 5 до 10 км, и максимальной шириной 100-200 м. У наиболее сильных смерчей длина пути превышала 50 км, а максимальная ширина смерчевых ветровалов достигает 1000 м и более. Наибольшую длину пути (80 км) имел смерч, прошедший в ночь с 7 на 8 августа 2012 г. через территорию Ленинградской и Вологодской областей. Наибольшей шириной полосы разрушений (до 1600 м) отличался смерч, прошедший 26.06.2008 г. через южные Архангельской области.
Результаты идентификации смерчевых ветровалов в лесной зоне Европейской части России по данным Global Forest Change и многолетним рядам снимков LANDSAT показывают, что на их основе возможно получение объективной оценки пространственно-временного распределения случаев смерчей (в пределах лесной зоны).