Противопожарный потенциал лесов водоохранной зоны озера Байкал (на примере территории Байкало-Ленского заповедника)

Предложена методика оценки противопожарного потенциала разных типов леса, базирующаяся на обработке данных тепловой инфракрасной съемки со спутника Landsat TM и полученных на этой основе температур поверхности для лесных ландшафтов с разными биопродукционными характеристиками. Методика применена к условно-коренным лесам Байкало-Ленского государственного природного заповедника. Возможность использования температур поверхности для оценки противопожарной роли разных типов леса опирается на уравнение теплового баланса земной поверхности, учитывающее теплоту испарения (т.е. поток скрытого тепла) и турбулентный поток явного тепла от подстилающей поверхности. На основе анализа тепловых инфракрасных снимков получены термические значения, отражающие меру выброса ландшафтом потока явного тепла: чем он больше, тем меньше поток скрытого тепла в форме транспирации и физического испарения с растительного полога и, соответственно, выше значения приповерхностных температур, различающиеся по типам леса. Типы леса с наиболее высокой противопожарной ролью отличаются более высоким потенциалом влагообмена и наименьшими значениями приповерхностных температур. Их анализ вместе с показателями NDVI и NDMI и сведениями о зарегистрированных очагах пожаров за экстремально жаркие летние периоды с 2011 по 2017 гг. позволил выявить наиболее уязвимые к пожарам типы леса Байкало-Ленского заповедника. Наиболее пожароопасные лесные ландшафты в геоморфологическом отношении приурочены к долинам межгорных понижений, низинам, днищам котловин, предгорным возвышенностям и пологим склонам – в разной степени переувлажненным территориям с островами льдистых пород и низкими значениями фитомассы. Эти природные комплексы наиболее пожароопасны в периоды продолжительных засух, что обусловлено их пониженным транспирационным потенциалом в сравнении с лесами на талых породах.

природные факторы пожароопасности, горимость леса, сибирская тайга, транспирационный потенциал, тепловой инфракрасный диапазон, лес на мерзлоте, Байкальская природная территория

1. Байкал. Атлас / Под ред. Г.И. Галазия. М.: Роскартография, 1993. 160 с.

2. Балдина Е.А., Грищенко М.Ю. Методика дешифрирования разновременных космических снимков в тепловом инфракрасном диапазоне // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 3. С. 35–41.

3. Бобылев С.Н., Минаев В.С., Соловьев С.В., Третьяков В.В. Эколого-экономический индекс регионов Российской Федерации. М.: WWF, 2012. 150 с.

4. Бобылев С.Н., Стеценко А.В. Лесные проекты: климатические изменения и экосистемные услуги // Тр. Санкт-Петербургского науч.-исслед. ин-та лесного хоз-ва. 2016. № 3. С. 77–89.

5. Борисов Б.З., Фёдоров П.П., Чикидов И.И., Десяткин А.Р. Выделение многолетнемерзлых пород в зоне их островного распространения по тепловым каналам спутниковых снимков Landsat-7 ETM+ // Успехи совр. естествознания. 2017. № 5. С. 78–82.

6. Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977. 328 с.

7. Волокитина А.В. Совершенствование оценки природной пожарной опасности в заповедниках // География и природные ресурсы. 2017. № 1. С. 55–61.

8. Волокитина А.В., Софронов А.М. Классификация и картографирование растительных горючих материалов. Новосибирск: СО РАН, 2002. 306 с.

9. Выхристюк М.М. Фитоклимат прибрежных лесов северного Байкала. Новосибирск: Наука, 1980. 216 с.

10. Галенко Э.П. Температурный режим воздуха старовозрастного ельника средней тайги // Изв. ВУЗов. Лесной журн. 2013. № 3. С. 45–56.

11. Галенко Э.П. Энергетические факторы продуктивности хвойных лесов северной тайги // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1976. № 4. С. 84–89.

12. Горшков С.П. Интегральные эколого-экономические индексы и проблема Киотского протокола // Пробл. регион. экологии. 2013. № 4. С. 256–261.

13. Горшков С.П. Организованность биосферы и устойчивое развитие // Жизнь Земли. 2015. Т. 37. С. 62–84.

14. Гусев В.Г., Лопухова Е.Л., Дубовый В.К. Классификация и общие свойства лесных горючих материалов // Изв. ВУЗов. Лесной журнал. 2012. № 1 (325). С. 134–145.

15. Евдокименко М.Д. Факторы горимости Байкальских лесов // География и природные ресурсы. 2011. № 3. С. 51–57.

16. Золотокрылин А.Н. Климатическое опустынивание. М.: Наука, 2003. 246 с.

17. Карпечко Ю.В., Бондарик Н.Л. Гидрологическая роль лесохозяйственных и лесопромышленных работ в таежной зоне Европейского Севера России. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2010. 225 с.

18. Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов // Вопр. лесной пирологии. Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1970. С. 5–58.

19. Макаренко Е.Л. Лесные пожары и их последствия в Центральной экологической зоне Байкальской природной территории // Интерактивная наука. 2016. № 5. С. 9–12.

20. Матвеев П.М. Последствия пожаров в лиственничных биогеоценозах на многолетней мерзлоте. Красноярск: СибГТУ, 2006. 268 с.

21. Медведков А.А. Индикация состояния мерзлотнотаежных ландшафтов на южной периферии криолитозоны в условиях изменяющегося климата // Вестн. Моск. обл. ун-та. Сер. Естест. науки. 2018. № 1. С. 18–28.

22. Медведков А.А. Картографирование криогенных ландшафтов на основе анализа тепловых снимков / ИнтерКарто/ИнтерГИС. 2016. Т. 22. № 1. С. 380–384.

23. Медведков А.А. Мерзлотные ландшафты – источники повышенной пожароопасности сибирской тайги в условиях потепления климата / Анализ, прогноз и управление природными рисками в современном мире (ГЕОРИСК-2015). М.: РУДН, 2015. Т. 2. С. 483–486.

24. Медведков А.А. Подходы к оценке противопожарной функции лесных ландшафтов в условиях бореальной криолитозоны / Анализ, прогноз и управление природными рисками с учетом глобального изменения климата (ГЕОРИСК-2018). М.: РУДН, 2018. Т. 2. С. 209–213.

25. Медведков А.А. Среднетаежные геосистемы Приенисейской Сибири в условиях меняющегося климата. М.: МАКС Пресс, 2016. 144 с.

26. Мягков М.С. Влияние мегаполиса Москва на величину испарения // Метеорология и гидрология. 2005. № 3. С. 78–84.

27. Павлов А.В., Ананьева Г.В. Оценка современных изменений температуры воздуха на территории криолитозоны России // Криосфера Земли. 2004. Т. VIII. № 2. С. 3–9.

28. Позняков Л.К. Мерзлотное лесоведение. Новосибирск: Наука, 1986. 192 с.

29. Пономарев Е.И., Харук В.И., Якимов Н.Д. Результаты и перспективы спутникового мониторинга природных пожаров Сибири // Сиб. лес. журн. 2017. № 5. С. 25–36.

30. Потемкина Т.Г., Потемкин В.Л., Гусева Е.А. Озерно-речная система оз. Байкал-р. Селенга в условиях изменяющейся окружающей среды // Изв. СО РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 2 (55). С. 103–115.

31. Потемкина Т.Г., Потемкин В.Л., Федотов А.П. Климатические факторы как риски современных экологических изменений в береговой зоне озера Байкал // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 5. С. 690–702.

32. Спурр С.Г., Барнес Б.В. Лесная экология: пер. с 3-го англ. изд. / Под ред. С.А. Дыренкова. М.: Лесная промышленность, 1984. 480 с.

33. Тепловодообмен в мерзлотных ландшафтах Восточной Сибири и его факторы / Отв. ред. А.Г. Георгиади, А.Н. Золотокрылин. М.–Тверь: Триада, 2007. 575 с.

34. Цветков П.А., Буряк Л.В. Исследование природы пожаров в лесах Сибири // Сиб. лес. журн. 2014. № 3. С. 25–42.

35. Шимараев М.Н., Куимова Л.Н., Синюкович В.Н., Цехановский В.В. Климат и гидрологические процессы в бассейне оз. Байкал в XX столетии // Метеорология и гидрология. 2002. № 3. С. 71–77.

36. Щербов Б.Л., Страховенко В.Д., Сухоруков Ф.В. Экогеохимическая роль лесных пожаров в Байкальском регионе // География и природные ресурсы. 2008. № 2. С. 60–66.

37. Arroyo L.A., Pasccual C., Manzanera J.A. Fire models and methods to map fuel types: The role of remote sensing // Forest Ecol. and Manag. 2008. V. 256. № 6. P. 1239–1252.

38. Desjardins R.L., MacPherson J.I., Schuepp P.H., Hayhoe H. Airborne flux measurements of CO2 , sensible and latent heat over the Hudson Bay lowland // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. № D1. P. 1551–1562.

39. Hansen M.C., DeFries R.S., Townshend J.R.G., Sohlberg R., Dimiceli C., Carroll M. Towards an operational MODIS continuous field of percent tree cover algorithm: examples using AVHRR and MODIS data // Remote Sensing of Env. 2002. V. 83. P. 303–319.

40. Peterson S.Y., Franlin J., Roberts D.A., Wagtendonk W. van. Mapping fuels in Yosemite National Park // Canad. J. of Forest Res. 2013. V. 43. № 1. P. 7–17.

41. Southworth J. An assessment of Landsat TM band 6 thermal data for analyzing land cover in tropical dry forest regions // Int. J. of Remote Sensing. 2004. V. 25. № 4. P. 689–706.

42. Ritter J.A., Barrick J.D., Watson C.E., Sachse G.W., Gregory G.L., Anderson B.E., Woerner M.A., Collins J.F. Airborne boundary layer flux measurements of trace species over Canadian boreal forest and Northern wetland region // J. Geophys. Res. V. 99. № D1. P. 1671–1685.