Валидация температурной изменчивости подстилающей поверхности нарушенных болотных участков олиготрофного болота по данным тепловизионной БВС-съёмки

Рост глобальной температуры в период с 1850-1900 по 2010-2019 годы составившее 1,07 градуса Цельсия (с вероятным диапазоном от 0,8 до 1,3°C), влечет за собой смещение теплового баланса суши и компонентов биоценозов, в том числе на границе «почва–атмосфера» (IPCC, 2023). Повышение температуры почвы является фактором роста выбросов парниковых газов, что способствует потеплению климата через эффект положительной обратной связи (Wang T. et al., 2025). Это оказывает влияние на болота, которые играют существенную роль в регуляции климата планеты, участвуя в круговороте двух ключевых парниковых газов – углекислого газа и метана (Dyukarev E.A. et al., 2024).
Температура почвы является важным фактором, контролирующим биотические и абиотические процессы, протекающие в торфяных почвах, что прямо связано с ролью болот в регулировании газового состава атмосферы, поддержания биологического разнообразия и водного баланса биосферы. Среди этих процессов можно выделить: разложение и минерализацию органического вещества почв, формирование микроклимата, микробиологическую активность почв, сток растворённого органического углерода (Киселев М.В. и др., 2016; Вяйзя А.А. и др., 2019).
Изучение температурного режима торфяных почв особенно актуально для Западной Сибири, где болота занимают огромные площади: в таежной зоне – около 25% территории, а в Ханты-Мансийском автономном округе – до 37,3% (Коронатова Н.Г., 2019; Силин А.М. и др., 2022). Измерения наземными методами сложны, поскольку температурный режим торфяных почв сильно зависит от различных причин, в том числе микрорельефа (который крайне изменчив на болотах) и влажности в его различных элементах (Коронатова Н.Г., 2019;). Кроме того, точечные измерения позволяют получить лишь интерполированные в пространстве результаты, которые могут сильно отличаться от реального температурного поля, что затрудняет их обобщение и воспроизводимость (Коронатова Н.Г., 2019; Voropay N.N. et al., 2025; Дюкарев Е.А. и др., 2026). Кроме того, прямые инструментальные измерения (зондами и щупами) нарушают естественное сложение почв, что может снижать точность получаемых оценок.
Для измерения температуры на обширных и труднодоступных территориях с достаточной точностью необходим подход, сочетающий отсутствие прямого воздействия на объект исследования и полное пространственное покрытие с высокой детализацией. Одним из таких подходов является тепловизионная съемка при помощи беспилотного воздушного судна (БВС) (Jiang L. et al., 2024).
При этом температура приземного слоя воздуха и нижележащих слоёв почвы может существенно отличаться от значений, которые регистрирует тепловизор, улавливающий лишь инфракрасное излучение с поверхности почвы. Без валидации тепловизионных данных невозможно отделить истинный нагрев от искажений, вызванных типом почвы и растительного покрова, отражённым излучением и атмосферными помехами, а также конфигурацией полета и высотой съемки (Соболев П.С. и др., 2019).
Цель работы заключается в продолжении оптимизации методики дистанционного измерения температуры, обеспечивающей минимальное расхождение данных дистанционных измерений, получаемых с использование БВС и тепловизора.
В июне 2026 года было заложено 70 пробных площадей размером 40 на 40 см, на разных нарушенных болотных участках. 10, 15 и 16 июня на территории природного парка «Кондинские озера» – 30 площадей на двух нарушенных участках (Рям в зоне влияния ЛЭП; Просека в рямовом комплексе) и одном фоновом (Фоновый рям). На территории Мухрино 24, 25, 27 и 28 июня – 40 площадей на участках (Просека в рямовом комплексе; Просека в рямово-мелкомочажинном комплексе; Рям в зоне влияния ЛЭП; Просека в рямовом комплексе).
Внутри пробных площадей в двукратной повторности проводились наземные измерения температуры с использованием термодатчиков, которые размещались на микроповышениях и микропонижениях рельефа. Параллельно выполнялись дистанционные измерения температуры при помощи тепловизора, установленного на беспилотное воздушное судно. На следующем этапе данные термохронов и тепловизора были сопоставлены путём построения корреляционных зависимостей: температура в точках установки термохронов определялась по тепловизионным снимкам, обработанным в специализированном программном обеспечении, после чего сопоставлялась с данными наземных измерений.
В результате были установлены корреляционные зависимости между данными наземных и дистанционных измерений, значения которых варьировали в зависимости от даты и типа экосистем, в которых производились измерения. В природном парке «Кондинские озера» значения коэффициента корреляции (R) составили: 0.91 для съемки, проводимой 10 июня (Рям в зоне влияния ЛЭП); 0.91 – 15 июня (Фоновый рям); 0.88 – 16 июня (Просека в рямовом комплексе). На Мухрино значения коэффициента корреляции (R) составили: 0.80 для съемки, проводимой 24 июня (Просека в рямовом комплексе); 0.85 – 25 июня (Просека в рямово-мелкомочажинном комплексе); 0.91 – 27 июня (Рям в зоне влияния ЛЭП); 0.94 – 28 июня (Просека в рямовом комплексе). Общая корреляция для территории природного парка «Кондинские озера» составила 0.82, для Мухрино – 0.86. Общая корреляция по двум территориям исследования составила 0.84. Полученные результаты дают основание рассматривать аэросъёмку с БВС и тепловизором как перспективный метод площадного мониторинга температуры. Его высокая корреляция с наземными измерениями достигается при соблюдении выявленных ранее приемлемых параметров съёмки (прежде всего высоты полета 25м) и погодных условий, главным из которых является учёт относительной влажности воздуха (Кондратенко и др., 2026, в печати).
Исследование выполняется при поддержке Российского научного фонда, проект № 25-17-20042 «Разработка системы комплексной оценки состояния природных сред с учетом целей низкоуглеродного развития ХМАО-Югры: БПЛА, ГИС, нейронные сети и наземная верификация».