Результаты оценки развития засушливых условий в период 2000-2012 гг. на основе рядов вегетационных индексов и характеристик снеготаяния по данным дистанционного зондирования Земли (на примере Акмолинской области)

Развитие систем спутникового наблюдения в последние десятилетия позволило существенно расширить область применения данных дистанционного зондирования. Всё чаще и активнее технологии спутникового наблюдения используются для решения различных задач, связанных с мониторингом растительности, в том числе сельскохозяйственных посевов. Система космического мониторинга играет роль информационного фундамента, на котором выстраиваются остальные компоненты, и является высоконадежным, оперативным и экономичным способом сбора данных, особенно, для территорий больших размеров.
Для территории Республики наступление и развитие засух является типичным явлением природного характера, сопровождающимся резким снижением урожайности сельскохозяйственной продукции (в 2-3 раза), нарушением режима функционирования пастбищ, и в итоге - экономическим ущербом.
Засуха — комплексное явление, центральное место в ее формировании занимает дефицит влаги. Трудности в определении засухи связаны с необходимостью рассмотрения разных компонентов гидрологического цикла, а также периодов времени и сред, в какое время и где дефицит влаги проявляется, соответственно. Развитие засушливых условий и возникновение сельскохозяйственных засух является сложным многофакторным процессом, включающим зимние условия – обилие зимних осадков, режим схода снега, определяющий степень последующего увлажнения почвы, наличие летних осадков и т.д. Ранний сход снега является одним из предвестников будущей засухи. В этой связи является важным получение информации об особенностях зимне-весеннего периода снеготаяния.
При оценке сельскохозяйственных рисков основная задача не просто зарегистрировать время и скорость схода снега. Важно показать, где условия увлажнения почвы благоприятные, а где - нет. Для этого следует исследовать связь между характеристиками схода снежного покрова и вероятностью засушливых/благоприятных сезонов. Многолетние ряды позволяют получить хотя бы грубые оценки. Существующая дискретная (достаточно редкая) наземная сеть метеостанций дает представление о сходе снега на локальных участках, не позволяя полностью отследить пространственную динамику снежного покрова. Поэтому для мониторинга снежного покрова целесообразно применять космические данные.
Для Акмолинской области, являющейся одной из ключевых зерносеющих областей и подвергающейся частым засухам, период снеготаяния по многолетним спутниковым данным за 2001 – 2012 годы определен датами с 19 февраля по 23 апреля. Середина периода снеготаяния приходится на 83 день от начала года.
Разработана методика построения карт среднемноголетних дат схода снега. При отсутствии подробной информации о нормах дат снеготаяния на любом участке значение среднего многолетнего значения может быть выбрано в качестве условной нормы. С целью определения аномальных участков снеготаяния построены карты отклонений ежегодных значений дат схода снега от среднемноголетних. В результате получено, что засушливые годы характеризуются ранним и близким к норме сходом снега; в благоприятные годы снежный покров сходил в поздние сроки.
Для исследования взаимосвязи характеристик схода снега и развития засушливых условий по многолетним данным ДЗЗ использованы карты интегрального индекса условий вегетации IVCI за 2001-2012 гг. В мировой практике дистанционного зондирования значения индекса условий вегетации менее 0,3 считаются признаком засухи. Следует отметить наличие устойчивого тренда уменьшения IVCI для территории Казахстана в целом, и Акмолинской области в частности, что объясняется усилением стрессового воздействия погоды на состояние растительности в последние годы.
Для определения взаимосвязи развития засушливых условий и режима схода снежного покрова на основе спутниковой информации построены многолетние распределения дат схода снега и интегральных вегетационных индексов. Отмечается высокая корреляция динамики IVCI и дат схода снега. Полученные оценки могут быть использованы при прогнозе засухи и расчете возможного ущерба.
Работа выполнена в рамках республиканской бюджетной программы 002 «Прикладные научные исследования в области космической деятельности».