Анализ процессов аридизации территорий в Западной Сибири и Центральной Азии на основе спутниковых и наземных данных

Наблюдаемая в последние десятилетия интенсивная аридизация территорий Западной Сибири и Центральной Азии сопровождается возрастанием вероятности засух, деградацией растительного покрова, опустыниванием, усыханием степных озер, повышением солености воды, увеличением засоленности почв, образованием солончаков. Процессы аридизации, протекающие в разных регионах с разной интенсивностью и скоростью, могут быть растянуты во времени на многие годы.
В результате аридизации и сопутствующих ей негативных процессов опустынивания, деградации почв и растительности меняются устоявшиеся связи между различными природными системами, происходящие на фоне климатических изменений и усиливающегося антропогенного воздействия (вырубка лесов, зарегулирование рек, распахивание степных участков почв и др.).
Изменение существующих механизмов атмосферно-гидросферных процессов в Северной Евразии, способствует увеличению частоты засух, относящихся к категории опасных природных явлений. Для своевременного выявления изменяющихся взаимосвязей и получения достоверной, высокоточной, оперативной информации, необходимой для принятия важных руководящих решений для уменьшения социально-экономических рисков, является важной научной проблемой разработка методов дистанционного мониторинга засух.
Наряду с традиционными методами, использующими метеорологические параметры, применяются комбинированные индексы, основанные как на метеорологических данных, так и на результатах дистанционного зондирования в видимом и инфракрасном диапазонах. Надежной информацией о состоянии растительности является спутниковый мониторинг вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), регулярно вычисляемого с 2000 года по данным спутниковых наблюдений радиометром MODIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) [1, 2]. Ведутся активные исследования по разработке индексов засухи и их апробации на разных территориях, различающихся по климатическим условиям [3-7].
В данной работе на основе спутниковых измерений выявлены территории на юге Западной Сибири и в Центральной Азии, наиболее подверженные процессам аридизации, определены скорости аридизации. Исследования проведены для разных типов ландшафтов (пустынных, полупустынных, степных и лесостепных) на трансекте от Аральского моря до Приобского плато. Использовались спутниковые данные MODIS за период с 2000 по 2021 годы. Для разных ландшафтов установлены следующие значения NDVI: 0.6-0.7 – для лесостепных, 0.5-0.4 – для степных, 0.3-0.2 – для полупустынных, ≤01 – пустынных. Выявленный тренд показывает увеличение NDVI с 0.2 до 0.52 в направлении трансекты с юго-запада на северо-восток (от пустыни до лесостепи).
Минимальные значения NDVI соответствуют территориям западнее р. Иртыш и относятся к сухостепным аккумулятивно-денудационным аллювиальным равнинам. Максимум значений NDVI относится к интразональным типам ландшафта сухостепным аккумулятивно-денудационным озерно-аллювиальным равнинам и лесостепным типам.
Динамика изменения индекса ГТК (гидротермического коэффициента Селянинова) за 1966-2018 годов по метеостанциям в российской части исследуемой территории имеет разнонаправленный тренд. Наблюдается общий рост тренда коэффициента ГТК для Рубцовска (0.02), Ребрихи (0.04), Камня-на-Оби (0.06) и общий спад тренда коэффициента ГТК для Славгорода (0.04) и Бийска (0.05).
Выявлены изменения повторяемости очень сильных и сильных засух [8, 9]. Наибольшее их число отмечено в степной зональной области: Камень-на-Оби и Славгород – 49.1% лет с сильными засухами и 3.8% с очень сильными. Для Ребрихи и Рубцовска за исследуемый период очень сильных засух не отмечено, сильных засух – 28.3% и 35.8% соответственно.
Интерпретация данных затрудняется некоторой сложностью в установлении пространственно-временных зависимостей NDVI и ГТК для разных территорий, различием их природно-климатических особенностей, ландшафтов, наличии азональных областей (ленточные боры, растительность вдоль рек, предгорная и горная растительность).
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-17-20041 «Дистанционные радиофизические предвестники засух в стратегически важных аграрных регионах России (на примере Алтайского края)», https://rscf.ru/project/22-17-20041/.