ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В КОНТЕКСТЕ ТЕХНОГЕННЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ

А.А. Карсаков, Е.И. Пономарёв

Аннотация


Исследован отклик теплового состояния экосистемы севера Сибири в летний период на техногенные воздействия, проявляющийся в форме аномалий температурного поля подстилающей поверхности. Работа выполнена с использованием мультиспектральных, включая инфракрасный (ИК) диапазон, изображений спутниковой системы Landsat-7, -8/ETM+/OLI/TIRS (Enhanced Thematic Mapper Plus / Operational Land Imager / Thermal Infrared Sensor) на территории, находящейся под воздействием развивающейся инфраструктуры нефтегазоносного комплекса в южной часть Таймырского полуострова, Красноярского края (Тагульское нефтегазовое месторождение, ТНМ). В результате предварительного анализа спектральных характеристик изучаемых объектов по композиту спутниковой сцены в каналах λ = 1,560–1,660 мкм; λ = 0,845–0,885 мкм; λ = 0,630—0,680 мкм и диапазонов вегетационного индекса растительности NDVI на исследуемом участке были выделены естественные природные и техногенные участки (с различными типо-факторами воздействия), для каждого из которых анализировалось тепловое состояние (по вычисляемому показателю Land Surface Temperature, LST) в сравнении с данными для фонового ненарушенного состояния. Были сопряженно использованы долговременные ряды метеоданных о температуре приземного слоя воздуха. Показана корреляция (R2 = 0,35, p < 0,05) между показателем LST и температурой приземного слоя воздуха летнего периода 2010–2022 гг. в условиях повышения уровня техногенного воздействия на растительность и напочвенный покров. Такие изменения можно использовать в качестве дешифровочного признака при контроле масштабов техногенной трансформации экосистем. При этом относительные отклонения значений LST в условиях трансформации участков на ~5–12% превышали фоновые значения. Со времени начала активного развития инфраструктуры наблюдалось закономерное снижение значений NDVI для трансформированных участков и смещение средних значений LST в область более высоких показателей. Относительное отклонение значений по сравнению с фоновыми составило 9–26% для NDVI и 18–26% для LST.

Ключевые слова


многозональные космические снимки, техногенная трансформация, температурное поле подстилающей поверхности, нефтегазовый комплекс, Land Surface Temperature (LST).

Полный текст:

PDF

Литература


Горный ВИ, Киселев АВ, Крицук СГ, Латыпов ИШ, Тронин АА. Спутниковое картирование тепловой реакции подстилающей поверхности Северной Евразии на изменение климата. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021;18(6):155-64.

Горный ВИ, Крицук СГ, Латыпов ИШ, Манвелова АБ, Тронин АА. Спутниковое картирование риска перегрева городского воздуха (на примере г. Хельсинки, Финляндия). Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022;19(3):23–34.

Лупян ЕА, Лозин ДВ, Балашов ИВ, Барталев СА, Стыценко ФВ. Исследование зависимости степени повреждений лесов пожарами от интенсивности горения по данным спутникового мониторинга. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022;(3):217-32.

Пономарева ТВ, Пономарев ЕИ, Литвинцев КЮ, Финников КА, Якимов НД. Тепловое состояние нарушенных почв в криолитозоне Сибири на основе дистанционных данных и численного моделирования. Вычислительные технологии. 2022;(3):16-35.

Соколов ДА, Андроханов ВА, Абакумов ЕВ. Почвообразование в техногенных ландшафтах: тренды, результаты и отражение в современных классификациях (обзор). Вестник Томского государственного университета. Биология. 2021;(56):6–32.

Сультсон СМ, Пономарев ЕИ, Швецов ЕГ, Третьяков ПД, Горошко АА, Кулакова НН, Михайлов ПВ. Применение дистанционного зондирования для прогноза нарушений темнохвойных лесов после вспышки численности сибирского шелкопряда. Биосфера. 2023;15(1):21-30.

Трофимова ИЕ. Районирование Западно-Сибирской равнины по термическому режиму почв. География и природные ресурсы. 2015;(3):27-38.

Gornyi VI, Kiselev AV, Kricuk SG, Latypov ISH, Tronin AA. [Satellite mapping of the thermal response of ecosystems of Northern Eurasia to climate change]. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2021;18(6):155-64. (In Russ.)

Gornyi VI, Kritsuk SG, Latipov ISh, Manvelova AB, Tronin AA. [Satellite mapping of urban air overheating risk (by the example of Helsinki, Finland)]. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2022;19(3):23-34. (In Russ.)

Lupian EA, Lozin DV, Balashov IV, Bartalev SA, Stytsenko FV. [Study of the dependence of forest fire damage degree on burning intensity based on satellite monitoring data]. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2022;(3):217-32. (In Russ.)

Ponomareva TV, Litvintsev KY, Finnikov KA, Yakimov ND, Sentyabov AV, Ponomarev EI. Soil temperature in disturbed ecosystems of Central Siberia: remote sensing data and numerical simulation. Forests. 2021;12(8):994.

Sokolov DA, Androkhanov VA, Abakumov EV. Soil formation in technogenic landscapes: trends, results, and representation in the current classifications (review). Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Biologiya. 2021;(56):6-32.

Sultson SM, Ponomarev EI, Shvetsov EG, Tretyakov PD, Goroshko AA, Kulakova NN, Mikhaylov PV. [Using remote sensing for forecasting damage to dark coniferous forests after Siberian silkmoth outbreak]. Biosfera. 2023;15(1):21-30. (In Russ.)

Trofimova IYe. Zoning of the West Siberian Plain according to the thermal regime of soils. Geografiya i Prirodnye Resursy. 2015;(3):27-38. (In Russ.)

Flood N. Continuity of reflectance data between Landsat-7 ETM+ and Landsat-8 OLI, for both top-of-atmosphere and surface reflectance: A study in the Australian landscape. Remote Sens. 2014;(6):7952-70.

Melillo JM, Terese R, Gary WY. Climate Change Impacts in the United States. The Third National Climate Assessment. U.S. Global Change Research Program. 2014: 841.

Orgogozo L, Prokushkin AS, Pokrovsky OS, Grenier C, Quintard M, Viers J, Audry S. Water and energy transfer modeling in a permafrost dominated, forested catchment of Central Siberia: the key role of rooting depth. Permafrost and Periglacial Process. 2019;(30):75-89.

Ponomareva TV, Ponomarev EI, Litvincev KYU, Finnikov KA, Yakimov ND. Thermal state of disturbed soils in the permafrost zone of Siberia according the remote data and numerical simulation. Forests. 2022;(3):16-35.

Warrens J. Cohen's kappa is a weighted average. Statist Methodol.2011;8(6):473-84.

Yakimov ND. Ponomarev EI, Ponomareva TV. Satellite data in thermal range for natural and technogenic ecosystems monitoring. E3S Web of Conferences. 2021;(333):6 p. doi: 10.1051/e3sconf/202133302017




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v16i1.890

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"