Влияние изменения климата на экосистемные услуги лесных земель Юга Восточной Сибири

Определены особенности трансформации отдельных компонентов природной среды в районах юга Восточной Сибири (подробно проанализирована территория Бурятии) в условиях изменения климата, которые оказывают критическое влияние на экосистемные услуги лесных земель. Применена система последовательных и взаимодополняемых методов, позволяющая объективно провести анализ этого влияния и его оценку: методы дистанционного зондирования, картографирования, корреляционный анализ, методы выявления общей экономической ценности и “адаптации на основе экосистем”. Рассчитаны тренды температуры воздуха, количества осадков и нормированного разностного вегетационного индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) для влажного (1982–1999 гг.) и засушливого (2000–2018 гг.) периодов. Рост температуры, как наиболее критический параметр состояния лесных земель, наблюдается для всей территории исследования; при этом зоны с невысокими темпами роста приземной температуры перемежаются с зонами с высокими темпами роста, как в широтном, так и в долготном направлениях. Влажный период характеризуется положительными трендами суммы осадков практически для всей территории юга Восточной Сибири. В засушливый период наблюдается отрицательная динамика количества выпавших осадков для преобладающей части рассматриваемой территории. Влажный период отмечен почти повсеместным ростом NDVI. В засушливый период для лесной растительности характерна разнонаправленность трендов NDVI и осадков; здесь влияние на динамику NDVI оказывает температура. Указанные закономерности предопределяют и изменения в развитии экосистемных услуг лесных земель. Определено, что изменение климата негативно влияет на преобладающую часть экосистемных услуг лесных земель. Наибольшее негативное влияние за длительный период наблюдений (1936–2015 гг.) оказали лесные пожары, которые к концу указанного периода значительно возросли как по количеству, так и по площади распространения. Рассмотрен комплекс мер, способствующих адаптации управления лесными землями к изменению климата.

1. Андреев С.Г., Гармаев Е.Ж., Аюржанаев А.А., Батоцыренов Э.А., Гуржапов Б.О. Реконструкция водности рек и исторические хроники экстремальных природных явлений Байкальской Азии // Научное обозрение. 2016. № 5. С. 35–38.

2. Барталев С.А., Егоров В.А., Ефремов В.Ю., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Флитман Е.В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 9–26.

3. Барталев С.А., Егоров В.А., Крылов А.М., Стыценко Ф.В., Ховратович Т.С. Исследование возможностей оценки состояния поврежденных пожарами лесов по данным многоспектральных спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 3. С. 215–225.

4. Барталев С.А., Лупян Е.А., Стыценко Ф.В., Панова О.Ю., Ефремов В.Ю. Экспресс-картографирование повреждений лесов России пожарами по спутниковым данным Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 9–20.

5. Бобылев С.Н., Минаков В.С., Соловьева С.В., Третьяков В.В. Эколого-экономический индекс регионов РФ. Методика и показатели для расчета. WWF России, РИА Новости, 2012. 150 с.

6. Борисова Т.А. Лесные пожары в Бурятии: причины и следствия // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер.: География, геоэкология. 2017. № 2. С. 78–84.

7. Булыгина О.Н., Разуваев В.Н., Коршунова Н.Н., Швец Н.В. Описание массива данных месячных сумм осадков на станциях России // Патент РФ на базу данных № 2015620394. Патентообладатель ФГБУ “Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации – Мировой центр данных”. 2015. Бюл. № 3 (101).

8. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. 1009 с.

9. Гармаев Е.Ж., Цыдыпов Б.З., Дабаева Д.Б., Андреев С.Г., Аюржанаев А.А., Куликов А.И. Уровенный режим озера Байкал: ретроспектива и современное состояние // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2017. № 2. С. 4–18.

10. Государственный доклад “О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году”. М.: Минприроды России; НПП “Кадастр”, 2018. 888 с.

11. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 год. М., 2019. 79 с.

12. Доржиев Ц.З., Бао Юухай, Бадмаева Е.Н., Ванчиндорж Батсайхан, Урбазаев Ч.Б., Юшань. Лесные пожары в Республике Бурятия за 2001–2016 гг. // Природа Внутренней Азии. 2017. № 3 (4). С. 22–25.

13. Евдокименко М.Д., Иванов В.В. Особенности противопожарного обустройства в лесах Прибайкалья // Сиб. лесн. журн. 2017. № 5. С. 63–75. https://doi.org/10.15372/SJFS20170506

14. Золотокрылин А.Н. Индикатор аридности климата // Аридные экосистемы. 2002. Т. 8. № 16. С. 47–69.

15. Кокорин А.О. Изменение климата: обзор Пятого оценочного доклада МГЭИК. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2014. 80 с.

16. Медведева М.А., Савин И.Ю., Барталев С.А., Лупян Е.А. Использование данных NOAA AVHRR для выявления многолетней динамики растительности Северной Евразии // Исслед. Земли из космоса. 2011. № 4. С. 55–62.

17. Обязов В.А. Региональный отклик приземной температуры воздуха на глобальные изменения (на примере Забайкалья) // ДАН. 2015. Т. 461. № 4. С. 459–462.

18. Обязов В.А., Смахтин В.К. Многолетний режим стока рек Забайкалья: анализ и фоновый прогноз // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2012. № 1. С. 63–72.

19. Сидоров А.А., Санжиева С.Е. Хронология лесных пожаров в Республике Бурятия // Вестн. КрасГАУ. 2018. № 4 (139). С. 204–208.

20. Содномов Б.В., Аюржанаев А.А., Цыдыпов Б.З., Гармаев Е.Ж. Алгоритм оценки долговременных вариаций MODIS NDVI // Журн. СФУ. Техника и технологии. 2018. Т. 11. № 1. С. 61–68.

21. Содномов Б.В., Аюржанаев А.А., Черных В.В., Жарникова М.А. Потери лесного покрова Республики Бурятия в XXI веке // Успехи современного естествознания. 2020. № 10. С. 44–49.

22. Ставников Д.Ю. Анализ санитарного и лесопатологического состояния лесов Республики Бурятия // Вестн. Бурятской гос. сельскохоз. акад. им. В.Р. Филиппова. 2013. № 2. С. 67–73.

23. Стыценко Ф.В., Барталев С.А., Егоров В.А., Лупян Е.А. Метод оценки степени повреждения лесов пожарами на основе спутниковых данных MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 1. С. 254–266.

24. Тишков А.А. Биосферные функции и экосистемные услуги ландшафтов степной зоны России // Аридные экосистемы. 2010. Т. 10. № 1. С. 5–15.

25. Черных В.Н., Бондаренко Д.В., Аюшеева Д.М., Раднаева Б.Б. Добыча кедрового ореха как фактор деградации кедровников горно-таежных ландшафтов Забайкалья (на примере тайги хребта Цаган-Дабан) // Вестн. Бурятского гос. ун-та. Биология, география. 2019. № 3. С. 44–51.

26. Шуфан Я., Плотникова Г.П., Симонян С.Н. Перспективное развитие лесопереработки сибирского округа: взаимодействие Китая и России // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3 (39). С. 116–124.

27. Экосистемные услуги России: Прототип национального доклада. Т. 1. Услуги наземных экосистем. М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2016. 148 с.

28. Экосистемные услуги России: Прототип национального доклада. Т. 2. Биоразнообразие и экосистемные услуги: принципы учета в России. М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2020. 252 с.

29. Antokhina O.Yu., Antokhin P.N., Kochetkova O.S., Mordvinov V.I. Summer circulation of the Northern Hemisphere atmosphere in periods of strong and weak East Asian monsoon // Atmosph. and Ocean. Optics. 2015. Vol. 28. № 3. P. 258–264.

30. Curtis P.G., Slay C.M., Harris N.L., Tyukavina A., Hansen M.C. Classifying Drivers of Global Forest Loss // Sci. 2018. Vol. 361. Iss. 6407. P. 1108–1111.

31. Dabaeva D.B., Tsydypov B.Z., Ayurzhanaev A.A., Andreev S.G., Garmaev Y.Zh. Peculiarities of Lake Baikal water level regime // IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2016. Vol. 48. Iss. 012014.

32. Escuin S., Navarro R., Fernandez P. Fire severity assessment by using NBR (Normalized Burn Ratio) and NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) derived from Landsat TM/ETM images // Int. J. Rem. Sens. 2008. № 29. P. 1053–1073.

33. Garmaev E.Zh., Ayurzhanaev A.A., Tsydypov B.Z., Alymbaeva Zh.B., Sodnomov B.V., Andreev S.G., Zharnikova M.A., Batomunkuev V.S., Mandakh N., Salikhov T.K., Tulokhonov A.K. Assessment of the spatial and temporal variability of arid ecosystems in the Republic of Buryatia // Arid Ecosys. 2020. Vol. 10. № 2. P. 114–122.

34. Global Forest Resources Assessment. Desk Reference. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2015.

35. Hansen M.C., Potapov P.V., Moore R., et al. High-Resolution Global Maps of 21st-Century Forest Cover Change // Sci. 2013. Vol. 342. Iss. 6160. P. 850–853.

36. Harris I., Jones P.D., Osborn T.J., Lister D.H. Updated highresolution grids of monthly climatic observations – the CRU TS3.10 Dataset // Int. J. Climatol. 2014. № 34. P. 623–642.

37. Kalnay et al. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1996. Vol. 77. P. 437–470.

38. Kasischke E.S., Turetsky M.R., Ottmar R.D., French N.H.F., Hoy E.E., Kane E.S. Evaluation of the composite burn index for assessing fire severity in Alaskan black spruce forests // Int. J. Wildland Fire. 2008. Vol. 17. P. 515–526.

39. Keenan R.J., Reams G.A., Achard F., Freitas J.V., Grainger A., Lindquist E. Dynamics of global forest area: Results from the FAO Global Forest Resources Assessment // Forest Ecol. and Management. 2015. Vol. 352. P. 9–20.

40. Loboda T., O’Neal K.J., Csiszar I. Regionally adaptable dNBR-based algorithm for burned area mapping from MODIS data // Remote Sens. of the Environ. 2007. Vol. 109 (4). P. 429–442.

41. Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well-being. Synthesis Report. Washington D.C.: Island Press, 2005. 160 p.

42. Pagiola S., von Ritter K., Bishop J. How Much is an Ecosystem Worth? Assessing the Economic Value of Conservation. The World Bank, Washington D.C., 2004.

43. Schepaschenko D.G., Shvidenko A.Z., Lesiv M.Y., Kraxner F., Ontikov P.V., Shchepashchenko M.V. Estimation of forest area and its dynamics in Russia based on synthesis of remote sensing products // Contemporary Problems of Ecol. 2015. Vol. 8. № 7. P. 811–817.

44. Secretariat of the Convention on Biological Diversity. Connecting Biodiversity and Climate Change Mitigation and Adaptation: Report of the Second Ad Hoc Technical Expert Group on Biodiversity and Climate Change. Montreal, 2009. Technical Series № 41. 126 p.

45. Title P.O., Bemmels J.B. ENVIREM: an expanded set of bioclimatic and topographic variables increases flexibility and improves performance of ecological niche modeling // Ecography. 2018. Vol. 41. P. 291–307.

46. Tucker C.J., Pinzon J.E., Brown M.E., Slayback D.A., Pak E.W., Mahoney R., Vermote E.F., El Saleous N. An extended AVHRR 8-km NDVI dataset compatible with MODIS and SPOT vegetation NDVI data // Int. J. Remote Sens. 2005. Vol. 26. P. 4485–4498.