Лесные экосистемы трансформируются под воздействием природных пожаров, что, в свою очередь, приводит к изменению климата (погоды) и гидрологического режима, потере почвенного плодородия, уменьшению биологической продуктивности, сокращению видового и ландшафтного разнообразия. Под пожарными режимами понимается степень воздействия огня на лесные экосистемы, приводящие к полному или частичному изменению его состояния и видового состава на многие годы. Определение пожарных режимов для различных типов наземных экосистем позволит приблизиться к пониманию и прогнозированию потенциальных взаимодействий между природными пожарами и климатом (Morgan et al.,2001). Для России важно также понимание степени воздействия огня на лесные экосистемы для последующего прогнозирования временной и площадной пирогенной трансформации лесных экосистем.
Первые результаты исследований в ЦЭПЛ РАН были получены в 2016 году, которые позволили изучить горимость лесных районов России для обоснования использования их в качестве пространственной единицы учета пожарных режимов на национальном уровне (Плотникова и др., 2016). Целью настоящей работы является получение пространственных оценок для картографирования современных пожарных режимов лесных экосистем на национальном уровне. Это позволит исследовать степень воздействия огня на лесные экосистемы и возможность их трансформации в другие экосистемы за тридцать последних лет.
Исходными данными для пространственной оценки современных пожарных режимов лесных экосистем России являются: карта растительного покрова на территорию России TerraNorte RLC; архивные данные об очагах возникших пожаров авиационной службы охраны лесов от пожаров; многолетние данные о пожарах спутникового мониторинга; многолетние данные о повреждениях огнем лесов России. Карта растительного покрова на территорию России TerraNorte RLC с пространственным разрешением 250 метров создана методом локально-адаптивной классификации (алгоритм LAGMA) с использованием безоблачных сезонных композитных изображений спектрорадиометра MODIS (Уваров, Барталев, 2010). Легенда карты содержит двадцать два тематических класса, восемнадцать из которых соответствуют различным типам растительности. Автоматическая технология динамического картографирования растительного покрова позволила сформировать временную серию ежегодных карт за период с 2000 года по настоящее время.
Архивные данные авиационной службы охраны лесов от пожаров с 1965 года представляют собой пространственную базу данных обнаруженных авиацией очагов лесных пожаров с указанием площади, в том числе верхового типа горения. В рамках настоящего исследования использовались данные о пожарах с 1987 года. В дальнейшем планируется изучить возможность дополнения более ранними данными о пожарах. Многолетний архив данных о пожарах, детектированных по спутниковым изображениям на всей территории России, начиная с 2000-го года, формируется спутниковым сервисом Вега (http://pro-vega.ru/). База геоданных повреждений лесов России пожарами содержит оценку степени повреждения лесов пожарами: слабоповрежденные и ослабленные; сильно ослабленные; усыхающие; погибшие (Барталев и др., 2015).
Для пространственной оценки пожарных режимов применяется схема классификации (Schmidt et al., 2002), модифицированная в текущую версию системы LANDFIRE (Barrett et al., 2011). Классификация LANDFIRE включает пять групп пожарных режимов в зависимости от степени повреждения и частоты возникновения пожаров.
Метод пространственной оценки современных пожарных режимов лесов на национальном уровне предусматривает ряд этапов:
1. Объединение тематических классов карты TerraNorte RLC в восемь групп наземных экосистем: хвойный вечнозелёный лес; лиственный лес; смешанный лес; хвойный листопадный лес (лиственница); хвойный кустарник; травянистая растительность; болота; тундра.
2. Векторизация карты TerraNorte RLC с объединенными классами для выделения пространственных единиц картографирования пожарных режимов.
3. Идентификация исходных данных с координатами очагов пожаров относительно пространственных единиц картографирования пожарных режимов.
4. Определение количества лет с пожарами за 30-ти летний период наблюдений по всем пространственным единицам картографирования пожарных режимов.
5. Нахождение преобладающей степени повреждения наземной экосистемы от пожаров на территории каждой пространственной единицы.
6. Разработка классификации современных пожарных режимов наземных экосистем по двум параметрам: количество лет с пожарами и преобладающая степень повреждения.
7. Картографирование наземных экосистем России в соответствии с разработанной классификацией современных пожарных режимов
В результате исследования была получена первая версия карты современных пожарных режимов, включающая семь классов: (1) Природные пожары не зарегистрированы в экосистеме за весь период наблюдения; (2) Редко (1-10 лет) возникают природные пожары низкой и средней интенсивности, без смены типа растительности; (3) Редко возникают природные пожары высокой интенсивности, приводящие к смене типа растительности; (4) Часто (11-20 лет) возникают природные пожары низкой и средней интенсивности, без смены типа растительности; (5) Часто возникают природные пожары высокой интенсивности, приводящие к смене типа растительности; (6) Очень часто (21-30 лет) возникают природные пожары низкой и средней интенсивности, без смены типа растительности и (7) очень часто возникают природные пожары высокой интенсивности, приводящие к смене типа растительности.

Исследование выполняется в рамках Программы 15 Президиума РАН «Природные катастрофы и адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики».

Ключевые слова: современные пожарные режимы, LANDFIRE, степень повреждения лесов пожарами, TerraNorte RLC

Литература:

Morgan, P., Hardy, C.C., Swetnam T.W., Rollins, M.G., Long, D.G. Mapping fire regimes across time and space: Understanding coarse and fine-scale fire patterns // International Journal of Wildland Fire, 2001, 10, 329–342
Плотникова А.С., Ершов Д.В., Шуляк П.П. Анализ статистики пожаров в лесном районе для обоснования выбора пространственной единицы при картографировании пожарных режимов России // Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии: Доклады VI Всероссийской конференции (Москва, 20-22 апреля 2016 г.) – М.: ЦЭПЛ РАН, 2016. – С. 202-203.
Уваров И.А., Барталев С.А. Алгоритм и программный комплекс распознавания типов земного покрова на основе локально-адаптивной обучаемой классификации спутниковых изображений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т.7. № 1. С. 353-365.
Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение, 2015. № 2. С.83-94.
Schmidt K. M., Menakis J. P., Hardy C. C., Hann W. J., Bunnell D. L. Development of coarse-scale spatial data for wildland fire and fuel management // Gen. Tech. Rep. RMRS-GTR-87. Fort Collins, CO: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. 2002. 41 p.
Barrett S. W., Havlina D., Hann W. J. Fire regime condition class: concepts, methods, and applications. In: Wade, D.D., Robinson, M.L. (Eds.) // Proceedings of 3rd Fire Behavior and Fuels Conference, October 25–29, 2010, Spokane, Washington, USA. International Association of Wildland Fire, Birmingham, Alabama, USA, CD, 2011.17 p.

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

383