Мультиплатформенный дистанционный мониторинг воздействия изменения климата на северные леса России

Северные леса России (тайга и лесотундровые редколесья) - это важнейший объект для исследования ранней реакции экосистем на климатические изменения по характеру изменения растительности. Находясь в экстремальных условиях, северная растительность раньше других компонентов экосистем реагирует на изменения климатической обстановки. Важным аспектом представляется прогнозирование негативных и позитивных последствий, связанных с климатическими изменениями на природу и хозяйственную деятельность населения северных регионов России.
В настоящем исследовании разрабатываются методики оценки характеристик северных древостоев на основе высокодетальных одноканальных, многоканальных и гиперспектральных данных съемки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), картографирования динамики биофизических параметров лесов по космическим снимкам MODIS, и статистического анализа ее взаимосвязи с региональной изменчивостью климата.
На первом этапе ключевой регион был выбран в центре Кольского полуострова, где коллектив авторов ведет многолетние исследования состояния северных лесов. По многолетним сериям зимних композитных изображений MODIS были выбраны участки, для которых за период 2001-2017 гг. наблюдается устойчивое уменьшение значений яркости, что может свидетельствовать об увеличении плотности/запасов древостоев. В их пределах на основании кластеризации зимних снимков Sentinel 2 MSI были выбраны однородные по запасу древесины площадки, в пешей доступности от автодорог. В июле 2018 г. было заложено 27 тестовых площадок размером 20х20м, на которых выполнялись: съемка с БПЛА с высоты 50 и 100 м, геоботанические описания, фотодокументация, координатная привязка, измерения морфологических параметров стволов и крон деревьев, запаса древостоев, измерение индекса листовой поверхности LAI фотографическим методом (для площадки в целом) и разрушающим методом (для образцов подроста и травяно-кустарничкового яруса).
По данным БПЛА и наземных измерений в настоящее время выполняются уточненные оценки структуры и запасов фитомассы для древостоев на тестовых площадках. Полевые оценки LAI были сопоставлены со значениями вегетационного индекса по снимкам Sentinel 2 MSI и далее были установлены взаимосвязи с оценками LAI по сезонным сериям снимков MODIS.
Снимки Sentinel 2 MSI были использованы для получения соотношений между наземными измерениями LAI и спутниковыми радиометрическими данными высокого пространственного разрешения. На основе полученных соотношений по снимкам MSI были составлены карты LAI, которые, в свою очередь, были использованы для валидации продукта MODIS LAI среднего пространственного разрешения.
Полученные данные позволят оценить погрешности определения LAI северных древостоев по снимкам MODIS и станут отправной точкой для оценки динамики LAI северных лесов на Кольском полуострове в 2000-2017 гг.

Работа выполнена по российско-британской программе Institutional Links, грант №352397111. Проект финансирует Британский Совет и Министерство науки и высшего образования РФ (Соглашение о предоставлении субсидии № 14.616.21.0099 от 27 февраля 2018 г., уникальный идентификатор соглашения RFMEFI61618X0099).
Работа выполнялась с использованием ресурсов ЦКП "ИКИ-Мониторинг" (Лупян и др., 2015)

Ссылка на видеотрансляцию - https://youtu.be/oMQoQO7i96s