Использование данных Landsat для характеристики антропогенных трансформаций тундровых ландшафтов в районе Бованенковского месторождения

Для районов распространения многолетнемерзлых пород очевидна важность мероприятий по контролю и минимизации антропогенного воздействия в целях снижения рисков возникновения аварийных ситуаций и сохранения естественного биоразнообразия. В настоящей работе на примере территории Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения (полуостров Ямал), предпринята попытка по данным ДЗЗ оценить изменения тундровых ландшафтов, связанные исключительно с влиянием антропогенных факторов.
Для анализа была взята территория размерами 50 х 50 км, охватывающая по периферии ненарушенные (фоновые) участки с относительно стабильным состоянием фитоценозов. Технические объекты, построенные к 2020 году, располагались в центральной части территории. В работе использовались 10 снимков (июль, август 1988-2020 гг.) спутников Landsat. Водные поверхности, объекты строительства и участки явных нарушений поверхности маскировались и исключались из анализа. Для выявления признаков трансформации напочвенного покрова использовалась температура поверхности (LST), альбедо (A), вегетационный индекс (NDVI) и индекс влажности поверхности (NDWI). Все изображения анализируемых параметров нормализовались относительно снимка 1990 года в соответствии с методикой, описанной в работе (Kornienko, 2021). В итоге, многолетние тренды и вариации параметров в районе технических объектов оценивались относительно стабильных фоновых участков, что исключает (на уровне погрешностей) тренды, обусловленные климатическими факторами. Информативность параметров LST, А, NDVI и NDWI для характеристики трансформаций ландшафта была подтверждена результатами оценки изменений растительного покрова по космическим снимкам сверхвысокого пространственного разрешения (КСВР) 2004 и 2016 гг. (Ardelean et al., 2020). Очевидно, что влияние антропогенных факторов может быть неравномерным, с различной реакцией ландшафта, однако анализ изменений средних значений параметров, характеризующих биофизические свойства поверхности в границах выбранных участков, позволяет выявить доминирующие тенденции, сопоставить их с климатическими трендами и прогнозировать наиболее вероятные последствия.
Анализ трендов средних значений LST, А, NDVI, NDWI по районам разной площади и степени охвата технических объектов показал их усиление по мере приближения к участкам наиболее длительной техногенной нагрузки. Общие доминирующие тенденции заключаются в повышении LST и A, а также снижении NDWI и NDVI. Значимость трендов оценивалась с использованием непараметрического теста Манна-Кендалла (Mann, 1945). В границах участков, охватывающих все построенные к 2020 году объекты, тренды не значимы по всем параметрам. На участке наиболее длительной техногенной нагрузки (на южном своде месторождения) отмечается более явный (значимый) рост LST и снижение NDWI, что свидетельствует о доминировании процессов дренирования поверхности (Корниенко, 2020). Тренды А и NDVI на этом участке не значимы, что указывает на отсутствие доминирующих тенденций в трансформациях растительного покрова.
На некоторых локальных участках между техническими объектами отмечаются более существенные изменения всех параметров, что, скорее всего, связано с нарушением поверхностного стока при строительстве. Так, зафиксированное по данным КСВР увеличение площади луговой и редкой растительности (Ardelean et al., 2020) по данным Landsat проявляется аномально высокими (значимыми) трендами повышения LST и снижения NDWI, роста A и снижения NDVI. В данном случае, рост LST и снижение NDWI также, скорее всего, связаны с доминированием процессов дренирования поверхности, а тренды A и NDVI обусловлены изменением площади проективного покрытия и видового состава растительности.
В целом, результаты анализа данных со спутника Landsat позволяют предположить, что на Бованенковском месторождении антропогенное воздействие на природные ландшафты не выходит за границы районов расположения технических объектов. В то же время, тенденции повышения температуры поверхности осваиваемых территорий на фоне глобальных климатических трендов могут стать дополнительным фактором изменения глубины деятельного слоя и трансформации мерзлых грунтов.
Работа выполнена в рамках государственного задания (тема «Рациональное природопользование и эффективное освоение нефтегазовых ресурсов арктической и субарктической зон Земли», № АААА-А19-119021590079-6).