Оценка информативности испарительной фракции для характеристики влажности растительного покрова тундровых зон по данным спутников Landsat

Климатический тренд потепления и антропогенное воздействие на ландшафты в районах арктических и субарктических тундр относятся к основным причинам возможного изменения состава и свойств эндемичных типов растительного покрова (РП), трансформации многолетнемерзлых грунтов и, как следствие, изменения эмиссии биогенных газов. В процессе теплообмена мерзлых грунтов с атмосферой существенную роль играет содержание влаги в почвенно-растительном покрове. В этой связи актуальны исследования, касающиеся построения картографических моделей, характеризующих влажность различных типов РП в естественных условиях их распространения. В настоящей работе с этой целью впервые для тундровых зон оценивалась информативность параметра, характеризующего испарительную фракцию (EF, Evaporation Fraction) [1] как индикатора влажности растительности, рассчитываемого по данным спутников Landsat.
Анализируемый район исследований площадью около 3000 кв.км расположен в юго-западной части полуострова Ямал на границе северных и южных субарктических тундр. За исключением участка трассы магистрального газопровода Бованенково-Байдарацкая Губа в районе отсутствуют объекты и признаки антропогенной деятельности. В работе использовался фрагмент карты растительности Западно-Сибирской равнины [2] (М-б 1:1 500 000), карта геоморфологических уровней, построенная на основе цифровой модели рельефа (ArcticDem, 30 м), а также детальная ландшафтная карта (М-б 1:10 000) на тестовый участок площадью 20 кв.км [3], характеризующая типы урочищ с разным РП и с разной степенью дренирования поверхности. Растительный покров в тундровой зоне неоднороден и в ранге урочищ и морфологических единиц более высокого ранга, как правило, представляет собой сочетание нескольких видов растительности (кустарники, мхи, лишайники, травы, и др.).
Для повышения достоверности результатов в работе использовались четыре снимка со спутников Landsat разных лет съемки. Распределения значений EF полученные по тестовому участку свидетельствуют о принципиальной возможности использования этого параметра для характеристики влажности РП тундровых зон. Наиболее дренированные поверхности характеризуются аномально низкими значениями EF, а переувлажненные поверхности, в частности днища хасыреев – аномально высокими значениями этого параметра. Отмечается устойчивое снижение значений EF при переходе от поймы к морским террасам разного уровня. Сопоставительный анализ с фрагментом карты растительности Западно-Сибирской равнины на исследуемый район показал, что на участках поймы разделимость типов РП по параметру EF не подтверждается данными повторных съемок, что, скорее всего, связано с нестабильностью гидрологического режима в поймах. В то же время отмечается возможность дифференциации и систематизации типов РП по параметру EF и, соответственно по влажности, в границах морских террас. Распределения параметра EF разных лет позволяют выявить устойчивые кластеры, включающие один или несколько типов РП, средние значения EF которых достаточно близки к значениям EF линий регрессии парных распределений этого параметра. В целом полученные результаты свидетельствуют о достаточно высокой информативности параметра EF для характеристики влажности растительного покрова тундровых зон.
Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Повышение эффективности и экологической безопасности освоения нефтегазовых ресурсов арктической и субарктической зон Земли в условиях меняющегося климата», № 122022800264-9.