Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На базе Карадагского заповедника, включающего в себя территорию с типичными ландшафтами юго-восточного Крыма, для характеристики формирования и функционирования лесных горных ландшафтов на топологическом уровне заложены две площадки наблюдений – на восточном склоне хребта Беш-Таш и на южном склоне хребта Карагач. На обоих выбранных участках организованы площадки для измерения основных метеопараметров. Каждая площадка состоит из двух зон проведения измерений: открытый участок, обеспечивающий фиксацию значений характерных для данной экосистемы без влияния древесной растительности, и типичный для сообщества участок леса с целью определения условий функционирования ландшафта и влияния растительности на распределение потоков вещества и энергии. На основе данных, полученных во время проведенных тестовых калибровочных полетов БПЛА DJI P4 Multispectral, получен ряд мультиспектральных аэрофотоснимков, на основе которых построен ортофотоплан исследуемых ключевых участков и модель кронового рельефа. Для получения основных метеопараметров на открытых участках была установлена метеостанция Davis Vantage Pro2, и в дополнение к ней установлена станция температуры и влажности почвы с датчиком влажности листвы. В комплексе с метеостанцией повсеместно используются дата-логгеры серии TR. Основной блок датчиков установлен на высоте 2 м, дополнительный датчик температуры и влажности воздуха на 0,5 м, анемометр – 7 м. Дополнительная станция на территории стационара позволила установить датчики температуры и влажности почвы на открытом участке на глубинах 0,05, 0,1, 0,15 и 0,2 м, в остальных случаях измерения показателей в почве измерялись с помощью дата-логгеров серии TR на уровнях 0,1 и 0,2 м под поверхностью. Датчики влажности листвы установлены по высоте травянистого покрова на открытом участке и под пологом деревьев для фиксации степени и продолжительности увлажнения рассматриваемых видов растений, что в дальнейшем позволит увеличить точность расчетов водного баланса. На выбранных участках дубового и можжевелового леса установлены датчики температуры и влажности, измеряющие заданные параметры над поверхностью почвы на высоте 2 м и 0,5 м, и под поверхностью на уровне 0,1 и 0,2 м. Получены общие сведения о межгодовой и внутригодовой динамике поступающей солнечной радиации в дубовом и можжевеловом лесу. Рассчитан радиационный баланс пушистодубовых лесов за период с 2010 по 2021 гг. Получены первичные данные по распределению суммарной солнечной радиации по вертикальной структуре дубовых и можжевеловых лесов. Установлено, что поступление солнечной радиации на поверхность крон в ясную безветренную погоду определяется крутизной кронового рельефа и ориентацией склона по отношению к солнцу в конкретный период времени. Максимальные значения отмечались на пологих склонах в 12:00. Выявлена пространственно-временная дифференциация значений суммарной солнечной радиации, проникающей в подпологовое пространство в пределах светового дня в зависимости от положения и сомкнутости крон. Построены пространственные модели пропускания суммарной солнечной радиации кронами деревьев. Выявлена сильная пространственно-временная неоднородность в пропускании суммарной солнечной радиации пологом, что связано в больше не с сомкнутостью крон деревьев, а с плотностью листового перекрытия и «окнами», образующимися между ветвями деревьев. Рассчитаны элементы коротковолновой части радиационного баланса поверхности крон и длинноволновой части. Средние значения элементов коротковолновой части показывают характер изменения с максимальными значениями радиации в полдень. Разница между минимальными и максимальными значениями доказывает сложность кронового рельефа изучаемого пушистодубового леса и распределение в нем потоков поступающей радиации. Длинноволновое излучение, с ростом значений, указывает на постепенный прогрев почвенного покрова на протяжении всего дня и отдачей тепла в приземный слой воздуха, что при сравнении с коротковолновой частью формирует отрицательный радиационный баланс в затененных участках подпологового пространства и положительный баланс на открытых. Данное распределение значений демонстрирует сложную организацию и протекание процессов распределения потоков вещества и энергии на территории ключевого участка пушистодубового леса. Установлено, что водный баланс пушистодубовых лесов характеризуется отрицательными значениями. При рассмотрении среднемесячных значений, водный баланс имеет положительные отметки только в зимние месяцы. На исследуемом ключевом участке среднегодовое количество осадков с 2010 по 2020 гг. составило 448 мм., при этом в последние годы наблюдается сокращение количества выпадающих осадков. Среднегодовые значения эвапотранспирации примерно совпадают со значениями данного показателя в средиземноморье и составляют в среднем 450 мм в год. Межгодовая динамика эвапотранспирации демонстрирует положительный тренд на увеличение значений. Значительный рост эвапотранспирации наблюдается в конце лета – начале осени, что способствует формированию более засушливого климата на исследуемой территории. Наблюдения за склоновым стоком, выполненные на стоковых площадках, позволяют говорить, что он практически не влияет на итоговое значение водного баланса. Пушистодубовые сообщества в среднем задерживают кронами до 24 % выпадающих осадков. Максимум задержания осадков в сезонной динамике приходится на позднюю весну – начало лета (до 41%) в силу достижения в этот период максимальных объемов фитомассы. Стволовой сток перехватывает 3–5% годового количества осадков и может привести к негативным последствиям в виде плоскостного смыва почвы только на крутых склонах. С крон деревьев также формируется сток, и поступая на поверхность почвы постепенно, он формирует влагозапас подстилки. Особенности рельефа Юго-Восточного Крыма создали условия для перераспределения твердых осадков (снега) с наветренных склонов, являющихся снегосборами. Благодаря этому эффекту склоны южных экспозиций характеризуются лучшим увлажнением. Все проанализированные особенности элементов водного баланса формируют условия, способствующие вытеснению степных сообществ лесными, что подтверждается результатами полевых и дистанционных исследований. На основе полученных результатов были подготовлены и опубликованы работы по теме исследования: Water Balance Components of Sub-Mediterranean Downy Oak Landscapes of Southeastern Crimea / R. Gorbunov, V. Tabunshchik, T. Gorbunova, M. Safonova // Forests. – 2022. – Vol. 13. – No 9. – P. 1370. – DOI 10.3390/f13091370. – EDN IFBIUG. Стационарные исследования элементов водного баланса пушистодубовых лесов на территории Карадагского ландшафтно-экологического стационара / Р. В. Горбунов, Т. Ю. Горбунова, В. А. Табунщик, М. С. Сафонова // Природа и общество: интеграционные процессы : Материалы международной научно-практической конференции, Севастополь, 12–16 сентября 2022 года / Ред. Е.А. Позаченюк [и др.]. – Симферополь: Общество с ограниченной ответственностью «Издательство Типография «Ариал», 2022. – С. 35-38. – EDN BLSMLH. Первичные сведения о водном балансе субтропических пушистодубовых ландшафтов Юго-Восточного Крыма / Р. В. Горбунов, В. А. Табунщик, Т. Ю. Горбунова, М. С. Сафонова // Изучение водных и наземных экосистем: история и современность : Тезисы докладов II Международной научно-практической конференции, Севастополь, 05–09 сентября 2022 года. – Севастополь: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН", 2022. – С. 85-86. – EDN YCXJPS. Полученных результаты были представлены и апробированы на двух конференциях международного уровня: «Изучение водных и наземных экосистем: история и современность» (Севастополь, 05-09 сентября 2022 г.) и Пятые ландшафтно-экологические чтения, посвященные Г. Е. Гришанкову: «Природа и общество: интеграционные процессы» (Симферополь, 12-16 сентября 2022 г.).

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В 2023 году продолжены полевые и стационарные исследования функционирования лесов Юго-Восточного Крыма. В пушистодубовых и можжевеловых лесах при рассмотрении параметров радиационного баланса, максимальная сумма радиации фиксируется в 12:00. Однако в 9:00 наблюдается низкое значение в можжевеловом сообществе по сравнению с пушистодубовым, и наоборот, в 17:00, что обусловлено горным рельефом и существенной теневой зоной в эти периоды времени. Такая же динамика прослеживается и в отраженной и поглощенной солнечной радиации. Обнаруживается пространственно-временная неоднородность пропускания солнечной радиации в подкроновом пространстве, где большая часть этого пространства остается в тени крон деревьев в значительную часть светового дня, хотя каждая точка имеет свой индивидуальный временной период с максимальным пропусканием. В пушистодубовом лесу максимальное пропускание в 12:00, в можжевеловом - в 15:00. Различия проявляются в распределении радиации в утренние и вечерние часы: в пушистодубовом лесу преобладает утреннее пропускание над вечерним, тогда как в можжевеловом лесу - наоборот. Распределение длинноволновой части радиационного баланса в обоих лесах различно. В пушистодубовом лесу наблюдается постепенное увеличение теплового и эффективного излучения подстилающей поверхности и уменьшение теплового излучения атмосферы. В то время как в можжевеловом лесу выделяются периоды 12:00 и 15:00 как периоды с максимальными значениями теплового и эффективного излучения подстилающей поверхности и минимальными значениями теплового излучения атмосферы. Несмотря на структурные различия в лесных сообществах, отмечается отрицательный радиационный баланс подкронового пространства, что свидетельствует о наличии существенных просветов в кронах деревьев с положительным балансом. Эти условия формируют дальнейшее распределение значений элементов теплового баланса. Под кроной обоих типов лесов отмечаются схожие значения радиационного баланса на протяжении всего года, с минимальными значениями зимой (приблизительно –6 МДж/м2), небольшим разбросом весной и невысокой амплитудой летом. Затраты тепла на испарение под кроной характеризуются отрицательными значениями, что указывает на преобладание конденсации над испарением, особенно зимой в связи с облачностью и туманом. Затраты тепла на испарение в обоих сообществах уменьшаются от зимы к весне, однако в пушистодубовом сообществе этот процесс более плавный, в то время как в можжевеловом сохраняется среднее значение. Температура воздуха на открытых участках в зимний период ниже, чем под пологом леса, выравнивается в марте и становится выше весной и летом. Отличия в температуре между открытым участком и под пологом леса проявляются особенно летом, когда в пушистодубовом лесу различия незначительны, а в можжевеловом лесу летнее превышение температуры на открытых участках составляет до 6 °C. Анализ коэффициента корреляции между температурой воздуха и элементами теплового баланса на открытых участках показывает непрямую взаимосвязь параметров. Этот коэффициент в среднем равен 0,36 в пушистодубовом лесу и 0,43 в можжевеловом лесу, что свидетельствует о сложной системе взаимосвязей. Данное распределение элементов теплового баланса свидетельствует о сложной организации и динамике процессов распределения потоков вещества и энергии в лесах с можжевеловыми и пушистодубовыми древесными сообществами. На основе данных метеостанций в пушистодубовом и можжевеловом лесах дополнена информация об элементах водного баланса. Описано распределение количества осадков в течение года и их интенсивность. Максимум осадков приходится на август, так же сильные дожди характерны для осенне-зимнего периода с дневным количеством осадков около 10 мм, в остальные периоды выпадает около 5 мм осадков в сутки. Помимо разницы в количестве осадков отмечаются и значительные перепады интенсивности. В целом, интенсивность варьировалась от 1 мм/час до максимума 176,3 мм/час. В рамках водного баланса таже рассматривалась влажность почвы, в зимний период и ранней весной фиксируются высокие значения влажности почвы с постепенным уменьшением показателя к поверхности. Помимо расчетных значений эвапотранспирации в ходе исследований получены данные измерения метеостанции. Наименьшие значения эвапотранспирации фиксируются в зимний период, затем происходит постепенное увеличение эвапотранспирации с ростом амплитуды к летнему периоду. На территории Карадагского заповедника на ключевых участках пушистодубового и можжевелового лесов получены новые данные по крутизне и экспозиции кронового рельефа в весенний и летний периоды, распределение по нему поступающей солнечной радиации в течение дня и значения индекса NDVI. На основе этих данных рассчитана энтропия, как показатель формирования стратегий развития или стабилизации ландшафтов. В можжевеловом лесу показатель энтропии экспозиции склонов кронового рельефа уменьшается к лету, то есть происходит уравновешивание распределения экспозиций с развитием кроны широколиственных деревьев. При этом неравномерное распределение экспозиций в весенний период сменяется преобладанием юго-восточных и южных склонов летом, согласно экспозиции склона земной поверхности. В пушистодубовом лесу наоборот отмечается увеличение значений энтропии к летнему периоду. У лиственных пород деревьев зимой отсутствие кроны позволяет фиксировать стволы и ветви деревьев, которые также идентифицируются приборами как поверхности с определенной экспозицией, что в зимний период способствует равномерному распределению данного показателя. А в летний период при развитии кроны формируемый кроновый рельеф не только перераспределяет экспозиции согласно направлению роста листвы, но и сохраняет общий характер относительно склона земной поверхности. На основании анализа видно, что в формировании факторной энтропии ландшафта большую роль играет сезонная динамика его собственных и окружающих компонентов, что отражается в формировании стратегий развития или стабилизации основных типов ландшафтов. Установлено, что в пределах Юго-Восточного Крыма наблюдается устойчивый рост значений вегетационного индекса NDVI c 2001 по 2022 гг. и наблюдается тенденция к росту количества зеленой фитомассы растительного покрова. За период с 2001 по 2022 гг. среднее значение NDVI в Юго-Восточном Крыму составило 0,44, а амплитуда значений – изменяется от 0,1 до 0,62. Отчетливо прослеживается тенденция к разбиению исследуемого временного интервала на 2 периода – до 2014 года, когда превалировали среднегодовые значения NDVI меньше чем среднемноголетние, и с 2014 года – когда среднегодовые значения NDVI стали больше среднемноголетних. Установлено, что диапазон значений индекса Херста в юго-восточной части Крыма варьирует от 0,49 до 0,96. Наименьшие значения индекса Херста преимущественно наблюдаются в северных и северо-западных частях исследовательской области, в то время как наивысшие – в прибрежных, южных и юго-восточных регионах. Высокие значения индекса Херста особенно выделяются вблизи населенных пунктов, таких как Щебетовка, Курортное, Судак, Солнечная Долина. В Юго-Восточном Крыму наблюдается рост температуры воздуха и поступления солнечной радиации и незначительное сокращение количества выпадающих осадков. Несмотря на незначительное сокращение количества выпадающих осадков в целом наблюдается высокий коэффициент корреляции со значением NDVI. Коэффициенты корреляции связи NDVI с температурой воздуха и NDVI с поступлением солнечной радиации характеризуются как среднезначимые. Создана база данных, содержащая информацию о микроклиматических характеристиках условий внешней среды, в которой существуют пушистодубовые и можжевеловые леса Юго-Восточного Крыма. База данных начала наполняться 16 июля 2022 г. и продолжит пополнять после истечения срока реализации проекта 31 декабря 2023 года, так как закупленное и установленное, в рамках реализации гранта, оборудование позволит получать непрерывные ряды данных в дальнейшем.