ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2015, Ns 2, с. 83-94
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 504.064.37+614.841
СПУТНИКОВАЯ ОЦЕНКА ГИБЕЛИ ЛЕСОВ РОССИИ
ОТ ПОЖАРОВ*
© 2015 г. С. А. Барталев, Ф. В. Стыценко, В. А. Егоров, Е. А. Лупян
Институт космических исследований РАН 117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: smis@smis. iki. rssi. ru Поступила в редакцию 07.10.2014 г.
Выполнена инструментальная оценка площади ежегодной гибели лесов России от пожаров на основе спутниковых данных. Полученные данные, охватывающие период 2006-2013 гг., впервые позволили объективно оценить масштабы и многолетнюю изменчивость пирогенной гибели лесов, которая, как показали результаты проведенных исследований, характеризуется устойчивым нарастанием в последние годы. Анализ выявленных сезонных различий в характере последствий воздействия лесных пожаров свидетельствует, что к наибольшим разрушениям лесов приводят летние пожары с достижением максимума степени повреждения насаждений в июле. При этом весенний период характеризуется наибольшим вкладом в общую пройденную огнем площадь лесов. Результаты исследований указывают на наличие существенных различий в масштабах пирогенных повреждений лесов в зависимости от древесной породы. Установлено, что в породной структуре площади погибших насаждений доминируют лиственничники, в то время как лиственные породы подвержены деструкции от воздействия огня в наименьшей степени. Оценка доли пирогенной гибели в пройденной огнем площади лесов различных пород, которая может служить критерием их пожароустойчивости, показала, что темнохвойные леса обладают наименьшим, а лиственные леса - наибольшим уровнями устойчивости к деструктивному воздействию огня. В силу того, что представленные в статье результаты характеризуют гибель насаждений непосредственно в год воздействия огня, т.е. без учета послепожарного отпада в лесах в последующие годы, они могут рассматриваться в качестве нижней консервативной оценки, требующей дальнейшего уточнения на основе данных многолетних спутниковых наблюдений за состоянием поврежденных пожарами лесов. Полученные результаты могут быть использованы для выработки оптимальных стратегий организации охраны лесов России от пожаров, направленной на минимизацию потенциального ущерба их ресурсному потенциалу, а также для проведения исследований в области влияния пиро-генного фактора на биосферные функции лесов.
Лесные пожары, гибель лесов, дистанционное зондирование.
Пожары являются наиболее мощным фактором воздействия на леса России и часто приводят к их гибели. Данные о площади поврежденных огнем и погибших насаждений необходимы для решения задач защиты, использования и воспроизводства лесов, а также являются ключевой составляющей информационного обеспечения фундаментальных биосферных исследований. Вместе
* Результаты представленных в статье исследований получены при поддержке РФФИ (грант № 13-05-41420 РГО_а "Разработка научных основ спутниковой пирогеографии и исследование пространственно-временных особенностей пожаров в наземныхэкосистемахРоссии"). Использованные для проведения исследований многолетние архивы спутниковых данных созданы при поддержке РАН (тема "Мониторинг", государственная регистрация № 01.20.0.2.00164).
с тем практически до середины 2000-х годов, т.е. до начала по-настоящему широкого практического использования методов дистанционного зондирования со спутников для мониторинга лесов, достоверные источники информации о пожарах на всей территории России отсутствовали. В этой связи для определения пройденной огнем площади в лесах страны приходилось прибегать к косвенным оценкам, основанным на комплексирова-нии неполных разнородных данных и экспертных предположениях (Коровин, Исаев, 1998).
Развитие и практическое использование методов спутникового мониторинга пожаров создало технологическую основу для качественного повышения уровня достоверности информации о гори-мости лесов России (Коровин и др., 1998, Лупян и
30-1
25-
гЧ
20-
1 15-
В" о 10-
ч
С
Ь-
0-
Год □ 1 □ 2
Рис. 1. Площади пожаров на территории России в 2001-2013 гг. на основе детектирования очагов горения по данным МОШБ: 1 - общая площадь пожаров, 2 - площадь лесных пожаров.
др., 2003, Барталев и др., 2008). Инструментальная оценка пройденной огнем площади, осуществляемая по данным дистанционного зондирования на национальном и глобальном уровнях, сейчас позволяет получать достаточно точную информацию для решения широкого круга практических и научных задач (Барталев и др., 2011). Регулярное картографирование пройденных пожарами лесов и других наземных экосистем России на основе спутниковых изображений различного пространственного разрешения (Кронберг, 1988, Барталев и др., 2005, Егоров и др., 2006, ВаЛа1еу е1 а1., 2007, Барталев и др., 2012, Барталев и др., 2014) дало возможность сформировать к настоящему времени продолжительные ряды данных, позволяющие интегрально характеризовать площади пожаров, оценивать пространственно-временную вариабельность масштабов пирогенного воздействия на леса, выявлять тренды пожарных режимов.
Полученные по результатам оперативного детектирования очагов горения в температурных спектральных каналах спектрорадиометра МОБК с пространственным разрешением 1 км (Барталев и др., 2012, Лупян и др., 2013) однородные ряды оценок площади пожаров в лесах России свидетельствуют о значительной вариабельности этого показателя в период 2001-2013 гг., меняющегося в пределах от 1.8 х 106га до 10.2 х 106га, с резким возрастанием в отдельные годы (рис. 1). При этом среднемноголетняя оценка ежегодно повреждаемой огнем площади лесов составляет около 4.2 х 106га.
Не останавливаясь на детальном анализе причин резкого роста горимости лесов в отдельные годы, можно предположить его обусловленность комплексом факторов, включая хозяйственное освоение новых, ранее слабо доступных террито-
рий при недостаточно быстро адаптирующейся к меняющимся условиям системы охраны лесов, а также проявление в различных регионах экстремально засушливых погодных условий. Близкую, составившую 4.94 х 106га, оценку среднемного-летней площади повреждений лесов пожарами в период 2005-2013 гг. дало их выявление на основе аномальных изменений спектрально-отражательных характеристик насаждений по данным МСЮК с пространственным разрешением 230 м (Барталев и др., 2012). При этом комплексирова-ние двух вышеуказанных методов картографирования лесных пожаров по данным МСЮ18 привело к равной 5.42 х Ю6га среднемноголетней оценке их площади за период 2007-2013 гг. Дальнейшее уточнение площади пожаров в лесах России обеспечивается комплексным использованием спутниковых данных МСЮ18 и Ьапс18а1>ЕТМ+/С)1Л-ТП18 (Барталев и др., 2008, Барталев и др., 2014). В частности, полученные на примере пожаров 2013 г., экспериментальные оценки свидетельствуют, что использование изображений Ьапс18а1>ЕТМ+/С)1Л-ТН18 позволило дополнительно выявить примерно 40% площади поврежденных пожарами лесов по отношению к полученным по данным МСЮК результатам. Применение к полученной по данным МСЮК величине среднегодовой площади пожаров в лесах России повышающего коэффициента 1.4 приводит к ее уточненной оценке около 7.5 х 106га, которая, как нам представляется, может рассматриваться в качестве величины, характеризуемой наиболее полным на настоящий момент инструментальным учетом пройденной огнем площади. Указанная величина существенно выше ранее полученных другими авторами оценок. Так, по данным А.З. Швиденко с соавт. (Швиденко и др., 2011), общая площадь природных пожаров на территории России в 1998-2010 годах в среднем составляла 8.23 х 106га • год"1, из которых 59.3% приходится на покрытые лесом земли, а вместе с рединами и поврежденными лесами эта величина достигает 65.1%. Получаемые на основе этих данных величины среднемноголетней площади лесных пожаров составляют, соответственно, 4.88 х Ю6 и 5.36 х Ю6 га • год-1. С учетом высокой межгодовой вариабельности данного показателя при интерпретации различий имеющихся оценок необходимо принимать во внимание не только используемые методы их получения, но и рассматриваемый период наблюдений.
Вместе с тем, важнейший вопрос масштабов пирогенной гибели лесов России до настоящего времени остается слабо исследованным в научной литературе. Официальная статистика, основанная
на использовании крайне неоднородных по степени актуальности и точности лесоучетных данных, несет лишь информацию о совокупной площади гарей и погибших от других причин насаждений в структуре земель лесного фонда.
Согласно имеющимся приблизительным оценкам Г.Н. Коровина и A.C. Исаева (Коровин, Исаев, 1998), основанным на анализе официальных данных учета лесов с использованием различного рода экспертных предположений, суммарная площадь необлесенных гарей в России по состоянию на 1993 г. оценивалась величиной около 17 х 106га. Исходя из сделанного вышеуказанными авторами предположения, что в категорию гарей переходит от 10 до 20% ежегодно охватываемой огнем площади, они оценили среднюю площадь ежегодной пирогенной гибели лесов величиной около 3-4 млн га. При этом полученная ими наиболее консервативная оценка составила 1.0 х 106 га гибели лесов от пожаров в год.
Таким образом, анализ доступных данных о гибели лесов России от пожаров свидетельствует об их крайней ограниченности, а имеющиеся оценки отличаются приблизительностью используемых для их получения подходов при неопределенном уровне достоверности получаемых результатов. Серьезные ограничения на использование имеющихся оценок накладывает и отсутствие принципиальной возможности анализа на их основе межгодовых вариаций и трендов изменения масштабов пирогенной гибели лесов.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСТАНЦИОННОЙ ОЦЕНКИ ГИБЕЛИ ЛЕСОВ ОТ ПОЖАРОВ
Принципиальное развитие возможностей инструментальной оценки гибели лесов от пожаров связано с использованием спутниковых методов дистанционного зондирования Земли. Физическую основу получения такого рода оценок составляют вызываемые пожарами изменения отражательной способности лесов в видимом, ближнем и среднем инфракрасных (ИК) диапазонах спектра, прежде всего, на длин
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.