КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-77-30015

НазваниеРазработка методов и технологии комплексного использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса для развития системы национального мониторинга бюджета углерода лесов России в условиях глобальных изменений климата

РуководительБарталев Сергей Александрович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2019 - 2022 

КонкурсКонкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-712 - Геоинформатика, дистанционное зондирование Земли и географическая картография

Ключевые словаглобальные изменения климата, лесные экосистемы, углеродный бюджет, биогеохимические циклы, дистанционное зондирование, спутниковые наблюдения

Код ГРНТИ89.57.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Современные научные представления связывают наблюдаемые глобальные изменения климата с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере (CO2, CO, CH4 и др.), которые в значительной мере вызваны деятельностью человека. Рамочная конвенция ООН об изменении климата поставила стратегическую задачу по стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного воздействия на климатическую систему Планеты. Леса обладают уникальной способностью связывать атмосферный углерод в больших количествах и на продолжительный срок. Углерод накапливается в биомассе деревьев, нижних ярусах леса, мертвых растительных остатках и почве. В процессе роста леса, а также при лесоразведении происходит поглощение углерода и, соответственно, компенсация выбросов из техногенных и природных источников. Наоборот, при нарушении лесов, уменьшении их площади, наблюдается рост эмиссии углекислого и других парниковых газов. Леса России, занимающие более 20% площади лесного покрова Мира, играют ключевую роль в углеродном балансе Планеты. При этом имеющиеся в настоящее время различные количественные оценки углеродного бюджета лесов страны варьируют в широких пределах, отличаясь крайне высокой степенью неопределенности. Существенной причиной этой неопределенности является недостаточная надежность и актуальность информации о лесах, необходимой для количественной оценки бюджета углерода. Имеющаяся официальная информация о лесах России быстро устаревает, а существующая система мониторинга не способна обеспечить адекватное обновление данных об их динамике. Общепринятые в мировой практике методологии учета углеродного бюджета лесов не учитывают специфику объектов оценки как нечетких (fuzzy) систем, что не позволяет в полной мере оценить неопределенность результатов. С принятием в 2015 году Парижского соглашения, направленного на практическое осуществление положений Рамочной конвенции ООН по изменению климата, проблема повышения объективности, полноты и точности оценки углеродного бюджета лесов страны приобретает важнейшее научное и практическое значение. К числу ключевых для оценки углеродного бюджета данных относится распределение земельного покрова по категориям покрытых и непокрытых лесом и другой древесно-кустарниковой растительностью земель, в том числе, гарей и погибших насаждений, вырубок, естественных редин, заболоченных земель, а также информация об основных биометрических показателях лесных насаждений и их динамики, таких как запас древостоев (объем древесины), породно-возрастная структура и продуктивность лесных насаждений, а также знание ряда количественных экологических характеристик – чистой первичной продукции, гетеротрофного дыхания и пр. Одновременно необходимы данные о масштабах природных (пожары, болезни и вредители, ветровалы, засухи и др.) и антропогенных (рубка, техногенные загрязнения и др.) деструктивных факторов, вызывающих повреждения и гибель лесов, а также информация о ходе процессов их последующего восстановления. Современные возможности и потенциал развития методов дистанционного зондирования лесов из космоса способны в значительной степени восполнить имеющиеся пробелы в информации о лесах, необходимой для оценки углеродного бюджета в масштабах страны. При этом, наиболее целесообразным представляется использование методических подходов, предполагающих тесную интеграцию методов дистанционного зондирования лесов, наземных измерений их качественных и количественных характеристик, а также математических моделей их структуры и динамики. Разработанные к настоящему времени методы спутникового картографирования и мониторинга растительного покрова позволяют регулярно получать информацию о распределении земельного покрова по категориям лесных земель и необходимых биометрических показателях лесов. При этом наличие многолетних (с начала 21-го века) временных рядов такого рода данных открывает возможности моделирования динамики лесного покрова и большинства главнейших биофизических показателей лесных экосистем. Собираемая в настоящее время на основе методов дистанционного зондирования Земли информация о воздействии пожаров включает в себя данные о пройденной огнем площади в различных категориях покрытых и непокрытых лесом земель, а также сведения об интенсивности горения, степени пирогенного повреждения и масштабах гибели лесов, позволяющие надежно определять прямые и постпожарные эмиссии углерода в атмосферу. Разработанные методы обработки и анализа многолетних временных рядов данных дистанционного зондирования обеспечивают также возможность выявления изменений в лесах под воздействием различных природных и антропогенных деструктивных факторов (рубки, усыхания лесов, ветровалы и др.), более полный и точный учет которых позволит существенно повысить достоверность оценки бюджета углерода. В рамках Проекта будет разработана новая система методологии оценки углерода в лесах с использованием многосенсорной концепции дистанционного зондирования Земли из космоса; разработка новых и модификация существующих моделей, базирующихся на интеграции наземной и дистанционной информации; создание на разработанной методической основе новых динамических геоинформационных баз данных о характеристиках и бюджете углерода лесов России; а также информационной системы и технологии его непрерывного мониторинга. Рассмотрение углеродного бюджета как нечеткой системы позволит получить, обладающие существенно меньшим уровнем неопределенности, уточненные научные данные о современном состоянии лесов России и об основных компонентах их планетарной биосферной роли. Решение задач Проекта предполагает тесное объединение научного потенциала различных ведущих групп российских ученых, работающих в области методов дистанционного зондирования Земли и исследований биогеохимических циклов в наземных экосистемах, создав беспрецедентную возможность получения принципиально новых, отличающихся существенно более высокими уровнями объективности, полноты и точности, верифицированных и непротиворечивых данных об углеродном бюджете лесов России.

Ожидаемые результаты
Выполнение Проекта позволит впервые получить следующие уникальные научные результаты: - Отвечающая современным глобальным вызовам, международному уровню развития науки и адаптированная к специфике России методология оценки углеродного бюджета лесов страны на основе комплексного использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса в сочетании с информацией наземных наблюдений и математическими моделями динамики лесных экосистем; - Новые тематические геоинформационные продукты (цифровые карты, базы пространственных данных), созданные на основе интеграции и комплексного использования многосенсорных данных спутниковых систем различного пространственного разрешения, наземных измерений и моделей различной природы. Указанные тематические продукты, отражающие структурные и продукционные характеристики лесов, а также их динамику под влиянием различных природных и антропогенных факторов будут представлены в составе интегрированной информационной системы мониторинга углеродного бюджета лесов России; - Полученные на основе применения, разработанной в рамках Проекта методологии и созданных по результатам обработки спутниковых изображений тематических геоинформационных продуктов, уточненные научные данные о современном состоянии и основных компонентах углеродного бюджета лесов России; - Информационная система мониторинга углеродного бюджета лесов России на основе методов дистанционного зондирования Земли из космоса. Ожидаемые научные результаты Проекта в своей совокупности в настоящее время не имеют полных аналогов и по ряду показателей превосходят существующий в мире уровень исследований и разработок в данной области. Полученные результаты смогут найти широкое использование при проведении фундаментальных исследований глобальных изменений климата и могут быть использованы для решения практических задач устойчивого управления лесами. По существу, создаваемое информационно-технологическое пространство является прототипом интегрированной системы наблюдений за лесами страны, без наличия которой переход к адаптивному, устойчивому к рискам управлению лесами в условиях изменения климата невозможен. Вместе с тем, наличие такой системы позволило бы существенно усовершенствовать весь комплекс практических лесоучетных работ.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В отчетном году в рамках Проекта проведен анализ источников данных о лесах России, а также разработаны требования к номенклатуре и параметрам получаемой на основе данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) информации об их характеристиках, необходимых для оценки бюджета углерода. Разработана методология комплексирования указанной информации с данными существующих тематических геоинформационных продуктов и моделями динамики лесов России для мониторинга и прогноза их углеродного бюджета. Разработаны улучшенные методы обработки длинных временных рядов данных ДЗЗ, обеспечивающие формирование многолетних серий тематических продуктов спутникового картографирования лесов России, включая: - Адаптивные методы выявления на спутниковых изображениях участков облаков и их теней на земной поверхности, а также покрытых снегом территорий; - Метод восстановления свободных от случайных шумов и пропусков многолетних временных рядов спутниковых данных ДЗЗ; - Метод формирования с использованием платформы Google Earth Engine временных рядов, очищенных от влияния мешающих факторов, разносезонных спутниковых композитных изображений высокого пространственного разрешения. Проведен комплекс исследований, направленных на развитие методов динамического картографирования и оценки характеристик лесов России, необходимых для мониторинга бюджета углерода, на основе спутниковых данных ДЗЗ различного пространственного разрешения. По результатам проведенных исследований были разработаны: - Метод формирования и актуализации обучающей выборки для динамического картографирования категорий лесных и нелесных земель; - Методика формирования непрерывной многолетней серии карт преобладающих пород лесов; - Модифицированный метод динамического картографирования запасов стволовой древесины лесов; - Методы динамического картографирования сомкнутости полога и относительной полноты лесов; - Метод и программное обеспечение для оценки бонитета и возраста лесов. Полученные результаты позволили сформировать для всей территории России новые экспериментальные временные ряды ежегодных карт категорий земель, преобладающих пород, запасов древесины и сомкнутости полога за период с 2001 года по настоящее время, а также экспериментальные версии карт полноты, возраста и продуктивности (класса бонитета) лесов. Результаты исследования возможностей развития методов оценки биофизических характеристик лесов показали согласованность данных спутниковой оценки индекса листовой поверхности (LAI) лесов различных пород с литературными данными и возможность их ассимиляции в модель роста лесной биомассы для уточнения ее параметров. Проведены исследования возможностей развития методов картографирования и мониторинга изменений в лесах под воздействием различных деструктивных факторов, а также их последующего восстановления, на основе спутниковых данных ДЗЗ. По результатам выполненных исследований были предложены методические подходы, направленные на решение следующих задач: - оценка площади вырубок на основе комплексирования полученных по данным ДЗЗ информационным продуктам об изменениях лесов и их повреждениях пожарами; - выявление и оценка участков непирогенных усыханий хвойных вечнозеленых лесов; - выявление участков ветровалов в лесах; - оценка продуктивности восстанавливающегося лесного покрова. Разработанные методы и подходы обеспечивают возможность комплексной оценки изменений в лесах России за период с начала XXI века. Рассмотрена методика мониторинга пирогенных эмиссий углерода в атмосферу и получены оценки их размеров от лесных пожаров на территории России за период 2002-2019 гг. Разработаны модифицированные нормативно-справочные данные и методология оценки основных резервуаров органического углерода в лесных экосистемах. В рамках исследований возможностей использования полученной информации о многолетней динамике запасов стволовой древесины для прямой оценки бюджета углерода проведен анализ межгодовых вариаций их значений за период 2002-2015 гг интегрально по стране и в разрезе различных групп пород леса. Впервые получены прямые измерения динамики текущего прироста по наличному запасу лесов России. Полученные результаты позволяют непосредственно оценить динамику размеров пулов углерода в надземной фитомассе лесов России и их поглотительной способности. Полученные данные о динамике запасов стволовой древесины, совместно с использованием верифицированных наземных данных, открывают принципиально новые возможности разработки в рамках Проекта, обладающих значительным потенциалом, методов дистанционного мониторинга бюджета углерода лесов России. Разработаны модификации систем полной верифицированной оценки углеродного бюджета лесов (ПУБ) и региональной оценки бюджета углерода лесов (РОБУЛ) для обеспечения возможности интеграции в них получаемой методами ДЗЗ информации о характеристиках и динамике лесов России. Предложены подходы и методы анализа и настройки глобальных моделей динамики растительного покрова (DGVM) на основе получаемых методами ДЗЗ данных о характеристиках и динамике лесов России. Разработан подход к получению интервальных оценок потенциальной стоимости углерода и сформирована информационная база данных о динамике климатических процессов и макроэкономических параметров для моделирования сценариев развития экономики России в зависимости от траекторий климатических изменений и управления лесами страны, включая совокупную экономическую оценку ее углеродного потенциала, построение прогнозов и разработку рекомендаций. Выполнены работы по формированию опорных данных о характеристиках лесов на основе их геопространственного моделирования с использованием данных ДЗЗ высокого пространственного разрешения и выборочных наземных данных. Проведены наземные измерения характеристик лесов, включая закладку и ревизию 46 постоянных пробных площадей на территории шести субъектов РФ, наблюдений радиального роста различных пород леса и съемку с беспилотных летательных аппаратов. По результатам проводимых в рамках Проекта исследований опубликовано и приятно к печати 11 научных публикаций, две из которых опубликованы в журналах первого квартиля (Q1). В период с 11-12 ноября 2019 года при поддержке Проекта проведена «Всероссийская школа-конференция молодых ученых по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса», в рамках которой прочли лекции 10 ведущих ученых России и Великобритании в области дистанционного зондирования Земли, экологии леса и климата и приняло участие более 100 молодых ученых.

 

Публикации

1. - Характеристика с орбиты: спутники помогут оценить потенциал лесов России газета Поиск, №44-45 (1586-1587). 8.11.2019 г. с.16-17 (год публикации - ).

2. Гитарский М.Л., Замолодчиков Д.Г., Мухин В.А., Диярова Д.К., Грабар В.А., Карелин Д.В., Иващенко А.И., Марунич А.С. Cезонная изменчивость эмиссии диоксида углерода от елового валежа южной тайги при его микогенном разложении Лесоведение, - (год публикации - 2020).

3. Жирнова Д.Ф., Бабушкина Е.А., Белокопытова Л.В., Юрин Д.О., Ваганов Е.А. Sunshine as culprit: It induces early spring physiological drought in dark coniferous (Pinus sibirica and Abies sibirica) alpine forest Forest Ecology and Management, Vol. 449 (год публикации - 2019).

4. Замолодчиков Д.Г., Каганов В.В., Липка О.Н. Прогнозная оценка поглощения углерода при восстановлении тугайных лесов Теоретическая и прикладная экология, № 4. С. 38-45 (год публикации - 2019).

5. Замолодчиков Д.Г., Каганов В.В., Липка О.Н. Потенциальное поглощение углерода фитомассой древостоя при восстановлении тугайных лесов Лесоведение, - (год публикации - 2020).

6. Замолодчиков Д.Г., Суховольский В.Г., Барталев С.А., Лукина Н.В. Вклад академика А.С. Исаева в развитие лесной науки Лесоведение, № 5, C. 323-340 (год публикации - 2019).

7. Иванцова Е.Д., Пыжев А.И., Зандер Е.В. Economic Consequences of Insect pests outbreaks in boreal forests: a literature review Journal of Siberian Federal University. Humanities & Social Sciences 4, 12(4), C. 627–642 (год публикации - 2019).

8. Князева С.В., Ершов Д.В., Барталев С.А., Королева Н.В., Эйдлина С.П., Гаврилюк Е.А., Сочилова Е.Н., Никитина А.Д., Ковганко К.А., Белова Е.И., Плотникова А.С., Подольская Е.С. Хроника VII Всероссийской конференции «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении, лесном хозяйстве и экологии» Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, - (год публикации - 2019).

9. Миклашевич Т.С., Барталев C.А., Плотников Д.Е. Интерполяционный алгоритм восстановления длинных временных рядов данных спутниковых наблюдений растительного покрова Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, - (год публикации - 2020).

10. Плотникова А.С., Ершов Д. В., Харитонова А. О., Шуляк П. П., Барталев С. А., Стыценко Ф. В. Пространственная оценка современных пожарных режимов лесных экосистем России Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, Т. 16. №5. С. 228–240 (год публикации - 2019).

11. Стыценко Ф. В., Барталев С. А., Букась А. В., Ершов Д. В., Сайгин И. А. Возможности пролонгированной оценки постпожарного состояния хвойных вечнозелёных лесов по данным многоспектральных спутниковых измерений Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, Т. 16. №5. С. 217–227 (год публикации - 2019).

12. Щепащенко Д.Г. и др. The Forest Observation System, building a global reference dataset for remote sensing of forest biomass Scientific Data, 6 (1): e198 (год публикации - 2019).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В отчетном году в рамках Проекта проведены работы по развитию методов предварительной и тематической обработки спутниковых данных ДЗЗ, обеспечивающих возможность построения однородных, устойчивых и взаимно согласованных временных рядов ежегодных оценок характеристик лесов России, необходимых для оценки и мониторинга их бюджета углерода. На основе указанных методов сформированы многолетние серии улучшенных карт растительного покрова, преобладающих пород, запаса древесины, лесистости территории, сомкнутости полога и проективного покрытия, а также обновленные версии экспериментальных карт продуктивности и возрастной структуры лесов, отражающие пространственное распределение и динамику характеристик лесного покрова всей территории страны. Выполнены работы по работы по развитию методов предварительной и тематической обработки данных ДЗЗ высокого пространственного разрешения с целью получения детализированных оценок характеристик лесов России. Проведены исследования возможностей разработки новых методов дистанционной оценки различных характеристик лесов, информативных для мониторинга их бюджета углерода, в том числе: - Разработан метод оценки запаса стволовой древесины на основе существующих спутниковых геоинформационных продуктов глобального картографирования и данных наземных пробных площадей; - Разработан метод оценки пространственного распределения средней высоты лесов на основе данных спутниковых лидарных измерений; - Предложен подход к оценке запаса стволовой древесины в условиях отсутствия устойчивого снежного покрова в зимний период и к совместному анализу данных о запасе, LAI, NPP лесов и дендрохронологических измерений для изучения зависимости прироста запаса от климатических условий. Дополнен набор опорных данных для валидации тематических продуктов о лесах России, полученных по данным ДЗЗ, на основе проведения наземных измерений на пробных площадях (включая закладку новых и ревизию постоянных пробных площадей), подготовки базы данных наземных измерений характеристик лесов по материалам литературных публикаций, сбора дендрохронологического материала и проведения аэрофотосъемки с использованием БПЛА самолетного типа. На основе комплексирования разработанных по данным ДЗЗ временных рядов карт различных характеристик лесов и результатов их наземных измерений, в том числе полученных в рамках Проекта, и существующих национальных и глобальных тематических продуктов создана интегрированная геоинформационная база данных о лесах России (ИГБД ЛЕС), содержащая наиболее актуальную и детальную информацию об их характеристиках и ежегодной динамике для мониторинга углеродного бюджета. ИГБД ЛЕС позволяет проводить анализ различной информации о лесах страны, в том числе совместный анализ наземной и дистанционной информации. Разработан ряд новых подходов и методик для оценки параметров и составляющих углеродного бюджета лесов России, в том числе: - Предложен подход к оценке объема крупных древесных остатков на гарях на основе данных ДЗЗ для определения пирогенных эмиссий углерода в атмосферу в процессе разложения мертвой древесины в послепожарный период, а также проведены тестовые расчеты прямых эмиссий углерода от верховых пожаров 2020 года; - Разработана методика прямой оценки параметров углеродного бюджета лесов России на основе дистанционно получаемой информации о многолетней динамике запасов стволовой древесины; - Разработана методика оценки параметров углеродного бюджета лесов России на основе глобальной модели динамики растительности (DGVM). Разработанные на первом и втором этапах проекта метода использованы для проведения тестовых расчетов углеродного бюджета лесов России, в том числе: 1) Выполнены тестовые расчеты углеродного бюджета лесов России на основе информации о многолетней динамике запасов стволовой древесины; 2) Выполнены тестовые расчеты углеродного бюджета лесов России с использованием модифицированной системы ПУБ; 3) Выполнены тестовые расчеты углеродного бюджета лесов России с использованием модифицированной системы РОБУЛ; 4) Выполнены тестовые расчеты углеродного бюджета лесов России с использованием модели DGVM; Проведены исследования возможностей экономико-климатических моделей для получения стоимостных оценок углерод-поглощающей способности лесов России с учетом различных сценариев глобального изменения климата. Программно реализован ансамбль моделей класса Data Envelopment Analysis (анализ свертки данных), выбранных для использования в рамках Проекта. Выполнено тестирования возможностей реализованных моделей для изучения зависимости между характером лесоуправления и динамикой бюджета углерода лесов, показавшее наличие существенных резервов для оптимизации лесоуправления с целью увеличения углерод-поглощающей способности лесов либо наращивания объемов лесозаготовки при ее сохранении. По результатам выполненных в рамках Проекта исследований опубликовано и приятно к печати 10 научных публикаций, 4 из которых опубликованы в журналах первого квартиля (Q1). В период 16-17 ноября 2020 года при поддержке Проекта проведена Школа-конференция молодых ученых по проблемам дистанционного зондирования растительного покрова высокоширотных регионов под воздействием климатических изменений и деструктивных факторов, в рамках которой прочли лекции 11 ведущих российских и зарубежных ученых и приняло участие более 100 молодых ученых.

 

Публикации

1. Барталев С.А., Стыценко Ф.В. Спутниковая оценка летальности воздействия пожаров на леса по данным о сезонном распределении площади их повреждений Лесоведение, - (год публикации - 2021).

2. Белова Е.И., Ершов Д.В. POSSIBILITY OF ASSESSING THE RENEWAL OF FOREST VEGETATION AFTER CLEAR FELLINGS USING LANDSAT SATELLITE DATA (EVIDENCE FROM BRYANSK POLESIE) Forest Science Issues, Vol. 2, No. 4, pp. 1-20 (год публикации - 2020).

3. Жарко В.О., Барталев С.А., Сидоренков В.М. Forest growing stock volume estimation using optical remote sensing over snow-covered ground: a case study for Sentinel-2 data and the Russian southern taiga region REMOTE SENSING LETTERS, VOL. 11, NO. 7, 677–686 (год публикации - 2020).

4. Жирнова Д. Ф., Бабушкина Е. А., Белокопытова Л. В., Ваганов Е. А. To which side are the scales swinging? Growth stability of Siberian larch under permanent moisture deficit with periodic droughts Forest Ecology and Management, Т. 459. С. 11784 (год публикации - 2020).

5. Жирнова Д.Ф., Белокопытова Л.В., Бабушкина Е.А., Кривелларо А.А., Ваганов Е.А. Earlywood structure of evergreen conifers near forest line is habitat driven but latewood depends on species and seasons Trees, - (год публикации - 2020).

6. Иванов А.В., Замолодчиков Д.Г., Лошаков С.Ю., Комин А.Э., Косинов Д.Е., Браун М., Грабовский В.И. Вклад крупных древесных остатков в биогенный цикл углерода хвойно-широколиственных лесов юга Дальнего Востока России Лесоведение, № 4, с. 357–366 (год публикации - 2020).

7. Иванов А.В., Покаместова В.Ю., Касаткин А.С., Замолодчиков Д.Г. Leaf Area Indices of Forest Stands in Natural and Disturbed Forests of Primorsky Krai RUSSIAN JOURNAL OF ECOLOGY, V. 51. I. 4. P. 299-305 (год публикации - 2020).

8. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г., Шилкин А.В., Куманяев А.С., Попов С.Ю., Тельнова Н.О., Гитарский М.Л. The long-term effect of ongoing spruce decay on carbon exchange in taiga forests Doklady Earth Sciences, Vol. 493, No. 1, pp. 89–93 (год публикации - 2020).

9. Коллектив авторов, включая Ваганова Е.А. Ecological and conceptual consequences of Arctic pollution Ecology Letters, V. 3, р. 1827–1837 (год публикации - 2020).

10. коллектив авторов,включая Ваганова Е.А. Prominent role of volcanism in Common Era climate variability and human history Dendrochronologia, V. 64, р. 125757 (год публикации - 2020).


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В отчетном году в рамках Проекта проведены работы по развитию методов формирования тематических продуктов спутникового картографирования и определения характеристик лесного покрова. Полученные результаты позволили создать временные ряды усовершенствованных карт характеристик лесов России, необходимых для оценки и мониторинга их бюджета углерода, за двадцатилетний период, начиная с 2001 г. Выполнена валидация разработанных усовершенствованных тематических карт. По результатам выполненной валидации общая точность картографирования тематических классов в различных легендах составила 82,9-88,0%, а точность картографирования связанных с пожарами нарушений – 79,0-89,6%. Результаты валидации карт запасов стволовой древесины показали возможность оценки запаса на региональном уровне с точностью 78,3-98,5%. Также показана возможность картографирования преобладающих пород с общей точностью 81% и оценки запасов древесины на уровне лесничеств со средней точность 95% по спутниковым данным высокого пространственного разрешения (10-30 м, Landsat/Sentinel-2). Получены результаты оценок углеродного бюджета лесов России с использованием различных методических подходов, разработанных и модифицированных в рамках Проекта: 1) Проведены расчеты углеродного бюджета на основе информации о динамике запасов стволовой древесины и фитомассы по спутниковым данным ДЗЗ; 2) Проведены расчеты углеродного бюджета с использованием модифицированной системы ПУБ; 3) Проведены расчеты углеродного бюджета с использованием модифицированной системы РОБУЛ; 4) Проведены расчеты углеродного бюджета с использованием модели DGVM. Выполнен комплексный сравнительный анализ и интеграция результатов использования указанных методов оценки бюджета углерода лесов России; интегральный результат составил 226 млн. т. в год. Проведен анализ неопределенности полученных результатов и сравнение с независимыми данными на основе инверсного моделирования, показавшее согласованность в пределах доверительного интервала выполненных в рамках Проекта оценок. Проведено прогнозное моделирование бюджета углерода лесов России до 2100 года на основе модели DGVM LPJml4 для сценариев изменения климата RCP (Representative Concentration Pathways) 2.6, 4.5, 6.0 и 8.5. Полученные результаты показывают схожие оценки углеродного бюджета до 2050 года при различных климатических сценариях; в то же время пространственное распределение прироста углерода по территории страны зависит от интенсивности прогнозируемых изменений климата. Выполнена оценка текущей эффективности использования ресурсов региональных органов управления лесным хозяйством с точки зрения максимизации бюджета углерода лесов региона. Результаты экономико-математического анализа показали относительно низкую эффективность факторов управления лесами в повышении потенциала поглощения ими углерода в российских регионах: две трети всех регионов были оценены как неэффективные. Выполненные исследования позволили выделить факторы, определяющие пространственную гетерогенность управления бюджетом углерода лесов России, и провести количественную оценку потенциала снижения затрат используемых ресурсов. Полученные результаты вносят вклад в возможность моделирования перспективных путей адаптации механизмов управления лесами к условиям, определяемым Парижским соглашением по климату. По результатам выполненных в рамках Проекта исследований подготовлено 16 научных работ, в том числе 15 публикаций в журналах, индексируемых WOS/SCOPUS, 11 из которых опубликовано в журналах первого квартиля (Q1). 15 ноября 2021 г. при поддержке Проекта проведена Всероссийская школа-конференция молодых ученых по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса, в которой приняли участие около 150 человек, в том числе 42 молодых ученых в возрасте до 35 лет.

 

Публикации

1. - Чем дышит лес? Поиск, №47 (1693), 19 ноября 2021 (год публикации - ).

2. Барталев С.А., Стыценко Ф.В. Assessment of Forest-Stand Destruction by Fires Based on Remote-Sensing Data on the Seasonal Distribution of Burned Areas Contemporary Problems of Ecology, Vol. 14, No. 7, pp. 711–716 (год публикации - 2021).

3. Бюентген У., Арсено Д., Буше Э., Чуракова О., ....., Ваганов Е., Эспер Я. Prominent role of volcanism in Common Era climate variability and human history Dendrochronologia, Том 64, с. 125757 (год публикации - 2020).

4. Гаврилюк Е.А., Королева Н.В., Карпухина Д.А., Сочилова Е.Н., Ершов Д.В. Геопространственное моделирование биометрических и структурных характеристик лесов Брянской области на основе спутниковых и выборочных лесотаксационных данных Лесоведение, № 6, с. 609–626 (год публикации - 2021).

5. Жирнова Д.Ф., Белокопытова Л.В., Бабушкина Е.А., Кривелларо А.А., Ваганов Е.А. Earlywood structure of evergreen conifers near forest line is habitat driven but latewood depends on species and seasons Trees - Structure and Function, Т. 35, с. 479–492 (год публикации - 2021).

6. Жирнова Д.Ф., Белокопытова Л.В., Меко Д.М., Бабушкина Е.А., Ваганов Е.А. Climate change and tree growth in the Khakass-Minusinsk Depression (South Siberia) impacted by large water reservoirs Scientific Reports, Т. 11, с.4266 (год публикации - 2021).

7. Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Каганов В.В. Экосистемные услуги и пространственное распределение защитных лесов Российской Федерации Лесоведение, № 6. С. 581–592 (год публикации - 2021).

8. Кудренко С., Ордиз А., Стыценко Ф., Барышева С. Л., Барталев С., Баскин Л., Свенсон Дж. Э. Brown bear-caused human injuries and fatalities in Russia are linked to human encroachment Animal Conservation, VL - n/a, IS - n/a, Print ISSN 1367-9430 (год публикации - 2021).

9. Липка О.Н., Замолодчиков Д.Г., Каганов В.В., Мазманянц Г.М., Исупова М.В., Алейников А.А., Климатический эффект восстановления лесов в дельте р. Или, Казахстан Известия РАН. Серия географическая, Т. 85. № 4. С. 579-594 (год публикации - 2021).

10. Людмила Мухортова, Дмитрий Щепащенко, Елена Молчанова, Анатолий Швиденко, Николай Хабаров, Линда Си Respiration of Russian soils: Climatic drivers and response to climate change Science of the Total Environment, Т. 785. №10. с. 147314 (год публикации - 2021).

11. Рис В. Г., Томаней Дж., Тутубалина О., Жарко В., Барталев С. Estimation of Boreal Forest Growing Stock Volume in Russia from Sentinel-2 MSI and Land Cover Classification Remote Sensing, V. 13. №. 21. P. 4483 (год публикации - 2021).

12. Санторо М., Картус О., Карвалхаис Н., Розендаал Д.М.А., Авитабиле В., Араза А., де Бруин С., Герольд М. ... Щепащенко Д. и др. The global forest above-ground biomass pool for 2010 estimated from high-resolution satellite observations Earth System Science Data, Том 13, выпуск 8, с.3927–3950 (год публикации - 2021).

13. Тумайер Дж., Каспар Дж., Кузелова Н., Шишов В.В., Тычков И., Попкова М., Ваганов Е.А., Тремл В. Forward modelling reveals multidecadal trends in cambial kinetics and phenology at treeline Frontiers in Plant Science, Т. 12, статья 613641 (год публикации - 2021).

14. Хуан Ю., Цайс П., Санторо М., Маковски Д., Чав Дж., Щепащенко Д., Абрамофф Р. З., Голл Д. С., Ян Х., Чен Ю., Вэй В., Пиао С. A global map of root biomass across the world's forests Earth System Earth System Science Data, Т.13, с.4263–4274 (год публикации - 2021).

15. Честных О.В., Грабовский В.И., Замолодчиков Д.Г. Carbon in soils in forest regions of European-Ural part of Russia Forest Science Issues, V. 4. No 1. P. 1-13 (год публикации - 2021).

16. Шабанов Н., Маршал Г., Рис Г., Барталев С., Тутубалина О., Голубева Е. Climate-driven phenological changes in the Russian Arctic derived from MODIS LAI time series 2000-2019 Environmental Research Letters, Т. 16, с. 084009 (год публикации - 2021).

17. Щепащенко Д., Молчанова Е., Федоров С. и др. Russian forest sequesters substantially more carbon than previously reported Scientifc Reports, №11, с.12825 (год публикации - 2021).