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.

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.

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.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В отчетном году в рамках Проекта разработана отвечающая современным глобальным вызовам, международному уровню развития науки и адаптированной к специфике России методология оценки углеродного бюджета лесов страны на основе комплексного использования данных ДЗЗ из космоса в сочетании с информацией наземных наблюдений и математическими моделями динамики лесных экосистем. На основе предложенной методологии разработан прототип автоматизированной технологии оценки углеродного бюджета лесов России. Применение разработанной методологии и прототипа автоматизированной технологии позволило получить количественные данные ежегодного определения запасов углерода в растительной биомассе лесов России за период 2001-2020 годов, включая мониторинг его баланса. Согласно полученным данным в 2020 году в растительной биомассе лесов России в целом содержалось около 55,4 млрд. тонн углерода (т С). За период с 2001 по 2020 годы общая величина запаса углерода лесов России выросла на 7%, демонстрируя наличие положительного тренда со среднегодовой скоростью нарастания около 221 млн. т С в год. При этом средний ежегодный баланс углерода в лесах России за рассматриваемый период составил около 191 млн. т С в год. Разработана информационная система мониторинга углеродного бюджета лесов России на основе системного применения средств ДЗЗ из космоса. Созданная информационная система предназначена для предоставления сервисов и инструментов работы с данными, полученными в ходе реализации Проекта. Информационная система позволяет проводить совместный анализ различных тематических продуктов спутникового картографирования лесов и оценивать динамику ряда их ключевых характеристик, включая запасы углерода. Информационная система мониторинга углеродного бюджета лесов России создана и функционирует в составе ИС «Вега-Лес» (http://forest.geosmis.ru) в виде подсистемы «Научная космическая обсерватория углерода лесов России». При поддержке участников Проекта разработаны рекомендации органам, принимающим решения, включая Министерство науки и высшего образования, Министерство природных ресурсов и Администрацию Президента Российской Федерации, об использовании результатов Проекта в совершенствовании информационно-методического обеспечения лесоуправления. По результатам выполненных в рамках Проекта исследований подготовлено 12 научных работ, в том числе 11 публикаций в журналах, индексируемых WOS/SCOPUS, 4 из которых опубликовано в журналах первого квартиля (Q1). 18 ноября 2022 г. при поддержке Проекта проведена международная научная Школа-конференция молодых ученых по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса, в которой приняли участие около 159 человек, в том числе 152 молодых ученых в возрасте до 35 лет. Создан сайт, отражающий основные результаты проекта, включая актуальные интерактивные карты растительного покрова, преобладающих пород, возраста, бонитета, запаса углерода (http://carbon.cepl.rssi.ru/).