Новая методология мониторинга и прогнозирования пирогенной гибели лесов на основе данных многолетних спутниковых наблюдений

Пожары являются наиболее мощным фактором воздействия на леса России и часто приводят к их гибели. Данные о площади поврежденных огнем и погибших насаждений необходимы для решения задач защиты, использования и воспроизводства лесов, а также являются ключевой составляющей информационного обеспечения фундаментальных биосферных исследований (Швиденко и др., 2011). Вместе с тем, практически до середины 2000-х годов, т.е. до начала по-настоящему широкого практического использования методов дистанционного зондирования со спутников для мониторинга лесов, достоверные источники информации о пожарах на всей территории России отсутствовали. Развитие и практическое использование методов спутникового мониторинга пожаров создало технологическую основу для качественного повышения уровня достоверности информации о горимости лесов России (Лупян и др., 2003, Loupian E.A. et al 2006, Барталев и др., 2008, ). Инструментальная оценка пройденной огнем площади, осуществляемая по данным дистанционного зондирования на национальном уровне, сейчас позволяет получать достоверную информацию для решения широкого круга практических и научных задач. Регулярное картографирование пройденных пожарами лесов и других наземных экосистем России на основе спутниковых изображений различного пространственного разрешения (Егоров и др., 2006, Барталев и др., 2012, Стыценко и др., 2013, Барталев и др., 2015) дало возможность сформировать к настоящему времени продолжительные ряды данных, позволяющие характеризовать площади пожаров, пространственно-временную вариабельность масштабов пирогенного воздействия на леса, тренды пожарных режимов.
Полученные данные, охватывающие период 2006-2016 гг., впервые позволили объективно оценить масштабы и многолетнюю изменчивость пирогенной гибели лесов. Анализ выявленных сезонных различий в характере последствий воздействия лесных пожаров свидетельствует, что к наибольшим разрушениям лесов приводят летние пожары с достижением максимума степени повреждения насаждений в июле. При этом весенний период, который характеризуется большим вкладом в общую пройденную огнем площадь, не приводит к значительной гибели лесных насаждений. Результаты исследований, выполненные с использованием результатов спутникового картографирования растительного покрова страны, указывают на наличие существенных различий в масштабах пирогенных повреждений лесов в зависимости от древесной породы (Барталев и др., 2016). Установлено, что в породной структуре площади погибших насаждений доминируют лиственничники, в то время как лиственные породы подвержены деструкции от воздействия огня в наименьшей степени. Оценка доли пирогенной гибели в пройденной огнем площади лесов различных пород, которая может служить критерием их пожароустойчивости, показала, что темнохвойные леса обладают наименьшим, а лиственные леса - наибольшим уровнями устойчивости к деструктивному воздействию огня.
На основе полученных многолетних данных спутникового мониторинга воздействия пожаров на лесные экосистемы предложен новый методический подход к трехэтапному прогнозированию пирогенной гибели лесов на основе статистических и эмпирических моделей, включая оперативную оценку во время действия очага горения, непосредственно после окончания пожара и в конце пожароопасного сезона.
При этом использование данных дистанционного зондирования Земли позволяет значительно повысить точность прогнозов динамики пожаров (Хвостиков и др., 2012). В частности регулярное получение дистанционных данных обеспечивает возможность корректировки положения фронта огня по мере развития пожара, не позволяя моделям накапливать ошибки. Кроме того, многолетний архив спутниковых данных предоставляют информацию для настройки и проверки точности прогностических моделей.
Получаемые на последовательных этапах оценки, отличающиеся не только различной заблаговременностью (оперативностью) и оправдываемостью (достоверностью), позволяют решать задачи оперативного прогнозирования гибели лесов от пожаров с целью принятия решений о целесообразности их тушения и планирования постпожарных лесохозяйственных мероприятий.
Исследования выполнялась с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды (Лупян и др., 2015). Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (Государственный контракт 14.607.21.0122, уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI60715X0122).