Динамика площади гарей в зональных ландшафтах юго-востока европейской части России

Представлены результаты геоинформационного картографирования и анализа природных пожаров в естественных ландшафтах Астраханской и Волгоградской областей и Республики Калмыкии за 1997–2020 гг. На основе экспертного дешифрирования спутниковых изображений Landsat с верификацией по данным детектирования активного горения и выгоревших площадей идентифицировано более 13.5 тыс. гарей общей площадью без учета повторяемости более 150 тыс. км2. Наибольшая площадь гарей зафиксирована в 2006 г. – более 18 тыс. км2. Всего же в указанных регионах пройдено огнем 62.5 тыс. км2, что составляет треть естественных зональных ландшафтов. До 90% количества пожаров представлено гарями площадью до 10 км2, в то время как половина выгоревшей площади является следствием катастрофических пожаров площадью более 250 км2 каждый, которые случаются 2–3 раза в год. Максимальная частота пожаров составила 14 случаев за период исследований. Выявлены пространственные закономерности в распределении гарей. Участки с наибольшей частотой пожаров расположены в Волгоградском и Астраханском Заволжье с меньшим аграрным освоением, а также в заповеднике “Чёрные земли” и его окрестностях, где запрещен выпас скота. Рост поголовья скота в Калмыкии и правобережной части Астраханской области, вовлечение залежей в оборот в Волгоградской области в последнее десятилетие повлекли снижение количества и площадей пожаров. В Волгоградской области отмечен значимый отрицательный тренд количества пожаров, а в Калмыкии – количества и площади. Полученные результаты, кроме данных о динамике выгоревших площадей позволяют определить продолжительность пирогенных сукцессий, что даст возможность изучить закономерности изменения состояния ландшафтов после пожаров разных лет с учетом их повторяемости. Также результаты помогут оптимизировать противопожарную профилактику.

1. 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.

2. Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Хвостиков С.А., Лупян E.А. Методология мониторинга и прогнозирования пирогенной гибели лесов на основе данных спутниковых наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 176–193. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-6-176-193

3. Бондур В.Г., Цидилина М.Н., Черепанова Е.А. Космический мониторинг воздействия природных пожаров на состояние различных типов растительного покрова в федеральных округах Российской Федерации // Исслед. Земли из космоса. 2019. № 3. С. 13–32. https://doi.org/10.31857/S0205-96142019313-32

4. Дубинин М.Ю., Лущекина А.А., Раделоф Ф.К. Оценка современной динамики пожаров в аридных экосистемах по материалам космической съемки (на примере Черных земель) // Аридные экосистемы. 2010. Т. 6. № 3. С. 5–16.

5. Жаринов С.Н., Голубева Е.И. Влияние лесных пожаров на показатели смертности населения Тверской области // Изв. РАН. Сер. геогр. 2018. № 4. С. 96–103.

6. Золотокрылин А.Н., Черенкова Е.А., Титкова Т.Б. Аридизация засушливых земель европейской части России и связь с засухами // Изв. РАН. Сер. геогр. 2020. Т. 84. № 2. С. 207–217.

7. Ильина В.Н. Пирогенное воздействие на растительный покров // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2011. Т. 20. № 2. С. 4–30.

8. Ковалев Н.А., Лупян Е.А., Балашов И.В., Барталев С.А., Бурцев М.А., Ершов Д.В., Кривошеев Н.П., Мазуров А.А. ИСДМ-Рослесхоз: 15 лет эксплуатации и развития // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 283–291.

9. Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Балашов И.В., Барталев С.А., Ефремов В.Ю., Кашницкий А.В., Мазуров А.А., Матвеев А.М., Суднева О.А., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.

10. Мергелов Н.С. Постпирогенная трансформация почв и запасов почвенного углерода в предтундровых редколесьях колымской низменности: каскадный эффект и обратные связи // Изв. РАН. Сер. геогр. 2015. № 3. С. 129–140.

11. Немков В.А., Сапига Е.А. Влияние пожаров на фауну наземных членистоногих заповедных степных экосистем // Экология. 2010. № 2. С. 141–147.

12. Опарин М.Л., Опарина О.С. Влияние палов на динамику степной растительности // Поволжский экол. журн. 2003. № 2. С. 158–171.

13. Павлейчик В.М. Опыт применения данных дистанционного зондирования Земли в исследованиях степных пожаров // Успехи современного естествознания. 2018. № 11. С. 377–382.

14. Павлейчик В.М. Широтно-зональная неоднородность развития травяных пожаров в Заволжско-Уральском регионе // Бюл. Оренбург. научн. центра УрО РАН. 2019. № 2. С. 1–14. https://doi.org/10.24411/2304-9081-2019-12013

15. Павлейчик В.М., Калмыкова О.Г., Сорока О.В. Особенности теплового режима и увлажнения постпирогенных степных ландшафтов // Изв. РАН. Сер. геогр. 2020. № 4. С. 541–550.

16. Рябинина Н.О., Канищев С.Н., Шинкаренко С.С. Современное состояние и динамика степных геосистем юго-востока Русской равнины (на примере природных парков Волгоградской области) // Юг России: экология, и развитие. 2018. № 1. С. 116–127.

17. Тишков А.А. Пожары в степях и саваннах // Вопросы степеведения. 2009. Вып. VII. Оренбург. С. 79–83.

18. Ткачук Т.Е. Динамика площадей степных пожаров на юге Даурии в первом десятилетии XXI века // Уч. записки ЗабГУ. 2015. № 1. С. 72–79.

19. Швиденко А., Щепащенко Д., МакКаллум Я. СД-РОМ “Леса и лесное хозяйство России” Международный институт прикладного системного анализа и Российская Академия наук. Люксембург, Австрия. 2007. http://www.iiasa.ac.at/Research/FOR/forest_cdrom/index.html

20. Шинкаренко С.С. Изменение спектрально-отражательных характеристик зональных ландшафтов Северного Прикаспия при пирогенном воздействии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 192–206.

21. Шинкаренко С.С. Оценка динамики площадей степных пожаров в Астраханской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 138–146.

22. Шинкаренко С.С. Пространственно-временная динамика опустынивания на Черных землях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 155–168.

23. Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Сезонная динамика NDVI пастбищных ландшафтов Северного Прикаспия по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 179–194.

24. Шинкаренко С.С., Берденгалиева А.Н. Анализ многолетней динамики степных пожаров в Волгоградской области // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 98–110.

25. Шинкаренко С.С., Дорошенко В.В., Берденгалиева А.Н., Комарова И.А. Динамика горимости аридных ландшафтов России и сопредельных территорий по данным детектирования активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021а. Т. 18. № 1. С. 149–164.

26. Шинкаренко С.С., Иванов Н.М., Берденгалиева А.Н. Пространственно-временная динамика выгоревших площадей на федеральных ООПТ юго-востока Европейской России // Nat. Conservation Res. Заповедная наука. 2021б. Т. 6. № 3. С. 23–44.

27. Bakiev A.G., Gorelov R.A., Klenina A.A. Post-fire abundance and age composition dynamics of Lacerta agilis (Reptilia, Lacertidae) in the Orenburg State Nature Reserve (Russia) // Nat. Conservation Res. 2019. Vol. 4 (Suppl. 1). P. 105–109.

28. Chuviec E., Pettinari M.L., Lizundia–Loiola J., Storm T., Padilla P.M. ESA Fire Climate Change Initiative (Fire_cci): MODIS Fire_cci Burned Area Pixel product, version 5.1. Centre for Environmental Data Analysis. 2018. November 1, 2018. https://doi.org/10.5285/58f00d8814064b79a0c49662ad3af537

29. Coppoletta M., Merriam K.E., Collins B.M. Post-fire vegetation and fuel development influences fire severity patterns in reburns // Ecol. Appl. 2016. Vol. 26. P. 686–699. https://doi.org/10.1890/15-0225

30. Dara A., Baumann M., Holzel N., Hostert P., Kamp J., Muller D., Ullrich B., Kuemmerle T. Post-Soviet Land- Use Change Affected Fire Regimes on the Eurasian Steppes // Ecosys. 2019. Vol. 23. P. 943–956. https://doi.org/10.1007/s10021-019-00447-w

31. Dubinin M., Lushekina A., Radeloff V.C. Climate, Livestock, and Vegetation: What Drives Fire Increase in the Arid Ecosystems of Southern Russia? // Ecosys. 2011. Vol. 14. P. 547–562. https://doi.org/10.1007/s10021-011-9427-9

32. Dusaeva G.Kh., Kalmykova O.G., Dusaeva N.V. Fire influence on dynamics of above-ground phytomass in steppe plant communities in the Burtinskaya Steppe (Orenburg State Nature Reserve, Russia) // Nat. Conservation Res. 2019. Vol. 4 (Suppl. 1). P. 78–92. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.050

33. Ellsworth L.M., Kauffman J.B., Reis S.A., Sapsis D., Moseley K. Repeated fire altered succession and increased fire behavior in basin big sagebrush–native perennial grasslands // Ecosphere. 2020. Vol. 11 (5):e03124. https://doi.org/10.1002/ecs2.3124

34. Giglio L., Boschetti L., David P.R., Humber M.L. Justice C.O. The Collection 6 MODIS burned area mapping algorithm and product // Remote Sens. Environ. 2018. Vol. 217. P. 72–85. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.08.005

35. Giglio L., Descloitres J., Justice C.O., Kaufman Y.J. An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS // Remote Sens. Environ. 2006. Vol. 87. P. 273–282. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(03)00184-6

36. Pavleichik V.M., Chibilev A.A. Steppe fires in conditions the regime of reserve and under changing anthropogenic impacts // Geogr. and Nat. Res. 2018. Vol. 39. № 3. P. 212–221.

37. Parker B.M., Lewis T., Srivastava S.K. Estimation and Evaluation of Multi-Decadal Fire Severity Patterns Using Landsat Sensors // Remote Sens. Environ. 2015. Vol. 170. P. 340–349. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.09.014

38. Stroppiana D., Bordogna G., Carrara P., Boschetti M., Boschetti L., Brivio P.A. A method for Extracting Burned Areas From Landsat TM/ETM+ Images by Soft Aggregation of Multiple Spectral Indices and a Region Growing Algorithm // J. Photogramm. Remote Sens. 2012. Vol. 69. P. 88–102. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2012.03.001

39. Safronova I.N. Semidesert is the paradox of the twentieth century // Arid Ecosys. 2019. Vol. 9. № 1. P. 1–6. https://doi.org/10.1134/S2079096119010098

40. Suleymanova G.F., Boldyrev V.A., Savinov V.A. Post-fire restoration of plant communities with Paeonia tenuifolia in the Khvalynsky National Park (Russia) // Nat. Conservation Res. 2019. Vol. 4 (Suppl. 1). P. 57–77. https://doi.org/10.24189/ncr.2019.048

41. Williams R.J., Gill A.M., Anderson A.N., Cook G.D., Williams J.E. Fire behavior // Fire in tropical savannas: The Kapalga experiment. N.Y.: Springer–Verlag, 2003. P. 33–46.