рус eng
««ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «NAUKI O ZEMLE»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «EARTH SCIENCES»
ISSN 2073-3402 (Print)

Список выпусков > Серия «Науки о Земле». 2024. Том 48

Использование вегетационных и водных индексов для оценки состояния постпирогенных верховых болот Западной Сибири

Автор(ы)
А. А. Синюткина
Аннотация
Анализируются возможности применения вегетационных и водных индексов для оценки пирогенной нагрузки и постпирогенного восстановления растительности на верховых болотах. Анализ проведен на основе материалов полевых геоботанических исследований, выполненных в 2023 г. на постпирогенном участке Большого Васюганского болота, выгоревшем в 2016 г., и спутниковых данных Landsat 8. В рамках исследования рассчитаны вегетационные (NDVI, VARI, NBR) и водные (NDWI WRI) индексы для точек полевых исследований, выполнен статистический анализ их взаимосвязей со степенью пирогенной нагрузки и характеристиками растительного покрова с использованием метода главных компонент. Отмечено, что влияние пожара проявилось в частичном или полном выгорании поверхности, деревьев, кустарничков и мхов. Через семь лет после пожара произошло практически полное восстановление кустарничков, появление подроста сосны и березы, интенсивное зарастание выгоревших поверхностей Polytrichum strictum, на отдельных точках началось восстановление сфагновых мхов. Исследование показало, что значения всех рассмотренных индексов, за исключением NDVI, ниже на постпирогенных точках в сравнении с невыгоревшими. Из всех рассмотренных индексов, NDWI показал максимальную зависимость от доли выгорания поверхности и проективного покрытия сфагновыми мхами. Водные индексы оказались более пригодными в сравнении с вегетационными для оценки пирогенной нагрузки и тенденций постпирогенного восстановления в условиях верховых болот. Полученные результаты будут использованы для создания обучающих выборок при дешифрировании спутниковых данных и проведения пространственно-временной оценки восстановления постпирогенных участков в пределах верховых болот Западной Сибири.
Об авторах
Синюткина Анна Алексеевна, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН, 634050, г. Томск, ул. Гагарина, 3, e-mail: ankalaeva@yandex.ru
Ссылка для цитирования
Синюткина А. А. Использование вегетационных и водных индексов для оценки состояния постпирогенных верховых болот Западной Сибири // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. 2024. Т. 48. С. 90–109. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2024.48.90
Ключевые слова
Landsat, Томская область, Большое Васюганское болото, природный пожар, болотная растительность.
УДК
551.312.2 (571.16)
DOI
https://doi.org/10.26516/2073-3402.2024.48.90
Литература

Глухова Т. В., Сирин А. А. Потери почвенного углерода при пожаре на осушенном лесном верховом болоте // Почвоведение. 2018. № 5. С. 580–588. https://doi.org/10.7868/S0032180X18050076

Дюкарев Е. А., Алексеева М. Н., Головацкая Е. А. Исследование растительного покрова болотных экосистем по спутниковым данным // Исследование Земли их космоса. 2017. № 2. С. 38–51. https://doi.org/10.7868/S0205961417020014

Зраенко С. М. Анализ алгоритмов обнаружения заболоченных лесных участков по космическим снимкам // Научно-технический вестник Поволжья. 2019. № 9. С. 23–25.

Исследование постпожарной динамики лесной растительности / Е. В. Самофал, Ф. В. Стыценко, С. А. Барталев [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса : материалы 18-й Всерос. открытой конф. М. : ИКИ РАН, 2020. C. 359. https://doi.org/10.21046/18DZZconf-2020a

Копотева Т. А., Купцова В. А. Влияние пожаров на функционирование фитоценозов торфяных болот Среднеамурской низменности // Экология. 2016. № 1. С. 14–21. https://doi.org/10.7868/S0367059715060086

Корниенко С. Г. Изучение трансформаций тундрового напочвенного покрова на участках пирогенного поражения по данным спутников Landsat // Криосфера Земли. 2017. Т. 21, № 1. C. 93–104. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-1(93-104)

Крутских Н. В., Миронов В. Л., Рязанцев П. А. Использование ГИС-технологий для обеспечения работ по изучению болотных массивов // ИНТЕРКАРТО. ИНТЕРГИС. 2018. № 1(24). С. 405–418. https://doi.org/10.24057/2414-9179-2018-1-24-405-418

Курбатова И. Е., Верещака Т. В., Иванова А. А. Космический мониторинг трансформации болотных ландшафтов в условиях антропогенных воздействий // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. № 18(4). С. 216–227. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-4-216-227

Малащук А. А., Филиппов Д. А. Постпирогенная динамика растительного покрова верхового болота Барское (Вологодская область) // Трансформация экосистем. 2021. № 4(1). С. 104– 121. https://doi.org/10.23859/estr-200512

Муравьева Л. В. Изучение многолетней динамики природно-антропогенных комплексов нарушенных болот с помощью снимков Landsat // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. 2020. № 1(29). С. 52–60. https://doi.org/10.26456/2226-7719-1-2020-52-60

Муравьева Л. В. Пространственно-временная неоднородность теплового поля нарушенного участка болота Оршинский Мох по данным спутника Landsat // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. 2019. № 4 (28). С. 57–63. https://doi.org/10.26456/2226-7719-2019-4-57-63

Муравьева Л. В. Распространение пожаров и их влияние на развитие природно-антропогенных комплексов болота Васильевский мох // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. 2023. № 1 (41). С. 47–55. https://doi.org/10.26456/2226-7719-2023-1-47-55

Описание массива данных месячных сумм осадков на станциях России: свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2015620394 / О. Н. Булыгина, В. Н. Разуваев, Коршунова Н. Н. и др. Оценка постпирогенной динамики тундровой растительности на севере Западной Сибири за последние 50 лет (1968–2018) на основе данных ДЗЗ детального и высокого разрешения / О. С. Сизов, П. Р. Цымбарович, Е. В. Ежова [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 4. С. 137–153. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-4-137-153

Паршин А. О. Разработка методики определения заболоченности территории при помощи данных ДЗЗ // Наукосфера. 2021. № 6(2). С. 109–112. https://doi.org/10.5281/zenodo.5016357

Пространственно-временной анализ природных пожаров в лесотундре Западной Сибири / Д. В. Московченко, С. П. Арефьев, М. Д. Московченко [и др.] // Сибирский экологический журнал. 2020. № 2. С. 243–255. https://doi.org/10.15372/SEJ20200210

Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров / С. А. Барталев, Ф. В. Стыценко, В.А. Егоров [и др.] // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94.

Стыценко Ф. В., Сайгин И. А., Барталев С. А. Методика ежегодной актуализации данных о площадях необлесенных гарей на территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса : материалы 19-й Междунар. конф. М. : ИКИ РАН, 2021. C. 381. https://doi.org/10.21046/19DZZconf-2021a

Тигеев А. А., Московченко Д. В., Фахретдинов А. В. Современная динамика природной и антропогенной растительности зоны предтундровых лесов Западной Сибири по данным вегетационного индекса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 4. С. 166–177. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-4-166-177

Ткаченко А. Е., Короткова Е. М. Мониторинг территории заповедника «Васюганский» по данным ДЗЗ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2022. Т. 7, № 1. С. 151–156.

Трансформация поверхности и растительного покрова осушенных верховых болот юговостока Западной Сибири / А. А. Синюткина, Л. П. Гашкова, А. А. Малолетко [и др.] // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018. № 43. С. 196–223. https://doi.org/10.17223/19988591/43/10

A highly automated algorithm for wetland detection using multi-temporal optical satellite data / C. Ludwig, A. Walli, C. Schleicher [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2019. No. 224. P. 333–351. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.01.017

Benscoter B. W., Vitt D. H. Spatial patterns and temporal trajectories of the bog ground layer along a post-fire chronosequence // Ecosystems. 2008. N 11. P. 1054–1064. https://doi.org/10.1007/s10021-008-9178-4

Davranche A., Lefebvre G., Poulin B. Wetland monitoring using classification trees and SPOT-5 seasonal time series // Remote Sensing of Environment. 2010. N 114. P. 552–562.

Di Vittorio C. A. Georgakakos A. P. Land cover classification and wetland inundation mapping using MODIS // Remote Sensing of Environment. 2018. N 204. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.11.001

Ghosh S., Mishra D. R., Gitelson A. A. Long-term monitoring of biophysical characteristics of tidal wetlands in the northern Gulf of Mexico – A methodological approach using MODIS // Remote Sensing of Environment. 2016. N 173. P. 39–58. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2015.11.015

Gunnarsson U. Global patterns of Sphagnum productivity // Journal of Bryology. 2005. N 27. P. 269–279. https://doi.org/10.1179/174328205X70029

Impacts of drainage, restoration and warming on boreal wetland greenhouse gas fluxes / A. M. Laine, L. Mehtatalo, A. Tolvanen [et al.] // Science of the Total Environment. 2019. N 647. P. 169–181. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.390 106 

Minkkinen K., Laine J. Effect of forest drainage on the peat bulk density of pine mires in Finland // Canadian Journal of Forest Research. 1998. N 28. P. 178–186. https://doi.org/10.1139/cjfr-28-2-178

Multispectral satellite based monitoring of land cover change and associated fire reduction after large-scale peatland rewetting following the 2010 peat fires in Moscow Region (Russia) / A. A. Sirin, M. A. Medvedeva, D. A. Makarov [et al.] // Ecological Engineering. 2020. N 158. 106044. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020.106044

Peatland-fire interactions: A review of wildland fire feedbacks and interactions in Canadian boreal peatlands / K. Nelson, D. Thompson, C. Hopkinson [et al.] // Science of the Total Environment. 2021. N 769. 145212. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145212

Petus C., Lewis M., White D. Monitoring temporal dynamics of Greate Artesian Basin wetland vegetation, Australua, using MODIS NDVI // Ecological Indicators. 2013. N 34. P. 41–52. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2013.04.009

Plant Litter Decomposition and Nutrient Release in Peatlands / L. Bragazza, A. Buttler, A. Siegenthaler [et al.] // Carbon Cycling in Northern Peatlands. 2009. N 184. P. 99–110. https://doi.org/10.1029/2008GM000815

Questioning ten common assumptions about peatlands / K. L. Bacon, A. J Baird, A. Blundell [et al.] // Mire Peat. 2017. N 19(12), P. 1–23. https://doi.org/10.19189/MaP.2016.OMB.253.

Rebelo L. M., Finlayson C. M., Nagabhatla N. Remote sensing and GIS for wetland inventory, mapping and change analysis // Journal of Environmental Management. 2009. N 90. P. 2144–2153. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.06.027

Rein G., Huang X. Smouldering wildfires in peatlands, forests and the arctic: Challenges and perspectives // Environmental Science and Health. 2021. N 24. 100296. http://dx.doi.org/10.1016/j.coesh.2021.100296

Sinyutkina A. Drainage consequences and self-restoration of drained raised bogs in the southeastern part of Western Siberia: Peat accumulation and vegetation dynamics // Catena. 2021. N 205. 105464. http://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2021.105464

Spectral analysis of wetland using multi-sourse optical satellite imagery / M. Amani, B. Salehi, S. Mahdavi [et al.] // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. 2018. N 144. P. 119– 136. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2018.07.005

Spectral detection of near-surface moisture content and water-table position in northern peatland ecosystems / K. M. Meingast, M. J. Falkowski, E. S Kane [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2014. N 152. P. 536–546. http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2014.07.014

Using digital camera and Landsat imagery with eddy covariance data to model gross primary production in restored wetlands / S. H. Knox, I. Dronova, C. Sturtevant [et al.] // Agricultural and Forest Meteorology. 2017. 237–238. P. 233–245. http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2017.02.020


Полная версия (русская)