Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на формирование соответствующих текущему уровню технологического развития научных основ комплексного анализа торфяных пожаров как особо опасного природного явления. В ходе выполнения проекта для Владимирской области было проведено сравнение характеристик почвенных и поверхностных пожаров. Были определены пороговые значения с учетом возможного попадания 1% пожара не на торфянике для показателей длительности пожара, максимума температуры и для максимума пожарной радиационной мощности, которые составили 3,03 суток, 353°С и 116 МВт и включили в себя 89%, 88% и 87% пожаров по площади соответственно. Полученные промежуточные результаты требуется уточнять и проверять на других тестовых объектах. Для этого собраны и предобработаны данные о природных пожарах по Московской и Владимирской области для периода с 2001 по 2023 год, а для Рязанской и Тверской - за 2002 и 2010 годы, вычисленные на базе спутниковых данных о температурных аномалиях Коллекции 6 Terra/Aqua MODIS, предоставленные ЦКП «ИКИ-Мониторинг» Института космических исследований РАН. В виде атрибутивной информации были получены показатели интенсивности пожара. Получены и подготовлены к использованию контуры торфяников Тверской и Рязанской областей для анализа пожарной активности на торфяниках. Набор данных с границами представляет собой ГИС по торфяникам, в которой для каждого контура присутствует информация о типе и степени нарушенности торфяника. Подобраны и проанализированы мультиспектральные снимки разных аппаратов для более точного установления площадей гарей после пожаров на торфяниках путем анализа состояния растительного покрова до и на следующий год после пожара. С помощью этих изображений было проведено уточнение площадей гарей от пожаров на торфяниках для тестовых объектов Владимирской области 2010 г. В результате применения ранее разработанной методики были получены площади порядка 17 тыс. га гарей после пожаров 2010 года на торфяниках во Владимирской области. Также было проведено детектирование гари 2022 года в Рязанской области по данным Landsat-8 OLI общей площадью порядка 38 тыс. га, гари на торфяниках здесь составили 3,5 тыс. га, дополнительно была проведена наземная проверка. В результате обследования пожаров были выявлены новые торфяные участки общей площадью порядка 300 га. Также на примере пожара Рязанской области в 2022 г. был проведен анализ возможностей детектирования гарей после пожаров на основе радиолокационных данных. При сравнении с наземными данными индексы с поляризацией vh оказались точнее, чем индексы с vv поляризацией. Было определено, что по радарным данным есть возможность отличить торфяные гари от прочих, но точность выявления именно самой гари значительно проигрывает оптическим данным. Для наилучшего результата целесообразно использовать совместно радарные и оптические данные. Работы по съемке с помощью беспилотного летательного аппарата DJI Mavic 3 Multispectral болотного массива Усвятский Мох 280 га в Западнодвинском районе Тверской области осуществлялись 24 августа 2024, 26 августа 2024 г. была произведена съемка торфяника близ поселка Уршельский 260 га во Владимирской области. Высота съемки варьировалась около 200-250 метров. Режим съемки – RGB и Multispectral. Для мультиспектрального изображения предлагается вычислять индекс NDVI, для чего используются отражения в ближней инфракрасной и в красной областях спектра. Кроме удобства извлечения необходимой информации о состоянии растительности по сравнению с исходными данными БПЛА использование индекса позволяет устранить такие шумы, как, к примеру, тени от облаков. Проведен анализ возможности применения нейронных сетей для классификации земного покрова в целях идентификации гарей после пожаров. В настоящее время применительно к снимкам как оптического, так и радиолокационного диапазона, нейросети используются для оценки качества снимков, определения рельефа поверхности (например, выделение овражной сети), определения влажности и температуры почвенного покрова, для картографирования по средствам дешифрирования снимков методом классификации с обучением на основе нейросетей, для обнаружения пожаров и дыма от пожаров и для обнаружения гарей. На примере гари после низового пожара 1999 г. в осушенных сосняках кустарничково-сфагновых на Западнодвинском лесоболотном стационаре ИЛАН РАН в Тверской области проанализированы потери углерода биомассы и торфа при торфяном пожаре в зависимости от уровней почвенно-грунтовых вод. Пожар привел к гибели 80-90 % продуктивного древостоя I яруса и 100 % деревьев II яруса. Анализ потери С биомассы показал, что потери биомассы составили от 2-х до 13 т/га, а потери С в ней - от 0,8 до 7,0 т С/га в зависимости от выбранных пробных площадей. Повреждение торфяной почвы было неравномерным. Глубина выгорания была меньшей в середине между осушительными каналами, чем вблизи них. Потери С с торфом составили в приканальных полосах - от 4,3 до 25,7 тС/га, а в середине между каналами изменялись от 8,3 до 19,5 т С/га. Самые большие потери углерода оказались на окраине болотного массива, где начался пожар и торф прогорел до 15 см. Потери С составили 28,7 тС/га. Верифицирована и апробирована на тестовых объектах методика учета пожаров на нарушенных торфяниках для национального кадастра антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов. Площади пожаров доступны для периода 2001-2023 гг. на базе спутниковых данных о температурных аномалиях (1 км) Terra/Aqua MODIS. Для Московкой и Владимирской областей были выделены площади осушенных торфяников, представляющие собой управляемые водно-болотные угодья. При интеграции этих двух источников данных для Московской и Владимирской областей были вычислены предварительные накопленные потери С с выбросами СО2+CO+CH4 от пожаров на нарушенных торфяниках с 2001 по 2023 г, которые составили порядка 23,7 и 14,5 млн т соответственно. Предложена концепция учета торфяных пожаров для оценки сокращения выбросов парниковых газов при выполнении природно-климатических проектов по обводнению осушенных торфяников. Эффект от предотвращения пожаров в результате обводнения можно оценить, например, на основании анализа частоты и площади пожаров до и после проведения обводнения. Снижение числа и площади торфяных пожаров означает предотвращения значительных выбросов диоксида углерода в атмосферу и других климатически активных веществ. Данные по площадям торфяных пожаров могут быть получены путем ретроспективного анализа тепловых аномалий на снимках MODIS за 2001-2024 гг. в границах проекта по обводнению торфяников. Получено свидетельство № 2024686595 от 11 ноября 2024 о государственной регистрации Программы построения обучающей выборки для контролируемой классификации на основе существующих растровых тематических карт для задачи учета сокращения эмиссии парниковых газов в результате вторичного обводнения неиспользуемых торфяников, разработанной при поддержке РНФ.