Оценка масштабов и исследование основных факторов динамики наземных экосистем России на основе геопространственного анализа многолетних временных рядов характеристик их состояния, полученных по данным дистанционного зондировании со спутников

Исследования и разработки в рамках данного раздела темы в 2017 году были направлены на оценку возможностей вероятностного прогнозирования пирогенной гибели лесов России на основе статического анализа результатов обработки данных многолетних спутниковых наблюдений

Последствия воздействия пожаров на леса России, с точки зрения степени повреждения древостоев, впервые были оценены на основе применения, разработанного в ИКИ РАН метода дистанционной оценки последствий воздействия пожаров на леса, основанного на данных о постпожарной динамике их отражательной способности в оптическом диапазоне. Упомянутый метод позволяет получать регулярные ежегодные оценки повреждения лесов пожарами в конце пожароопасного сезона, а его применение позволило накопить обширные временные ряды, отражающие последствия воздействия огня на леса России с 2006 по 2017 гг.

Получаемые в конце пожароопасного сезона оценки могут рассматриваться в качестве постсезонной инвентаризации пирогенных повреждений лесов. В то же время существуют задачи, для которых необходимо более оперативная оценка и прогнозирование вреда от лесного пожара, такие как:

• оперативное прогнозирование вероятного вреда от лесного пожара с целью принятия решений о целесообразности его тушения;
• экспресс-оценка вреда от лесного пожара, выполненная в ближайшее время после его окончания, для планирования лесосанитарных мероприятий.

Такого рода задачи могут быть решены на основе прогнозирования развития пожара, а также прогнозирования вероятной гибели лесных экосистем в результате воздействия огня. На основе анализа результатов работы упомянутого метода оценки степени повреждения лесов установлено, что устойчивость лесов к пирогенному воздействию обусловлена датой воздействия пожара и породным составом. На основе многолетних статистических данных были получены зависимости вероятности гибели леса от сезона горения и типа леса (рис. 1.).

Полученные зависимости легли в основу предложенного подхода к выполнению прогноза пирогенных повреждений лесов для ожидаемой или фактически пройденной пожаром территории. Подход к прогнозированию гибели леса в результате воздействия пожара подразумевает последовательное выполнение следующих шагов:

• Получение данных о пройденной огнем площади. В зависимости от решаемой задачи, могут использоваться как результаты детектирования пройденной огнем площади, так и результаты прогнозирования распространения действующего пожара;
• Получение данных о распределении типов леса внутри пройденной огнем площади на основе использования карт растительного покрова, разработанных в ИКИ РАН;
• Применение распределений вероятности гибели леса в зависимости от породного состава и сезона горения. Распределения такого рода предлагается получать на основе многолетних статистических данных, полученных на основе обработки спутниковых изображений.

Рисунок 1 - Среднемноголетняя сезонная динамика пирогенной гибели лесов в зависимости от их принадлежности к различным группам древесных пород

Предложенный подход был реализован и протестирован для оценки гибели в результате пожаров в Сибирском и Дальне-Восточном регионах с 2011 по 2016 годы с последующим сопоставлением с результатами работы постсезонного метода оценки степени повреждения лесов пожарами. Оценка была выполнена для 11 тыс. пожаров, площадью более 500 га. На рисунке 2 представлено сопоставление результатов экспресс-оценки пирогенной гибели лесов с постсезонной оценкой, принятой за эталонную. Значение коэффициента корреляции, составившего 0.89, демонстрирует хорошую согласованность прогнозных и фактических оценок.

Таким образом, можно сделать вывод о принципиальной возможности вероятностного прогнозирования пирогенной гибели лесов России на основе статического анализа результатов обработки данных многолетних спутниковых наблюдений. В конце пожароопасного сезона такого рода оценки могут быть уточнены на основе применения соответствующего метода оценки пирогенной гибели лесов.

Рисунок 2 - Сравнение результатов прогнозирования и фактической оценки пирогенной гибели лесов