Долговременный спутниковый мониторинг различных типов природных пожаров и эмиссий климатически активных газов и аэрозолей от них на территории России и ее крупных регионов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основании результатов спутникового мониторинга исследуются различные типы природных пожаров, происходивших для четырех видов растительного покрова (леса, луга и степи, кустарники, сельскохозяйственные угодья) на всей территории Российской Федерации и территориях ее отдельных крупных регионов, в пожароопасные периоды (апрель–октябрь) с 2001 по 2023 годы. С использованием информационного продукта MCD64A1 определены площади природных пожаров и показано, что их наибольшие суммарные значения для всей территории России в исследуемый период времени, были зафиксированы в 2002, 2003 и в 2008 годах, а за последнее десятилетие их максимальное значение было зафиксировано в 2021 году и составляло 117.0 тыс. км2. При этом площадь только лесных пожаров, происходивших в 2021 г. составила рекордное значение за последнее десятилетие (91.8 тыс. км2). Оценены ежегодные объемы вызываемых пожарами эмиссий углеродосодержащих климатически активных газов СО2, СО, CH4, и мелкодисперсных аэрозолей PM2.5. Проведено сравнение полученных оценок площадей пожаров и вызванных ими эмиссий климатически активных газов с результатами других исследований. Выявлен тренд на снижение общих ежегодных значений площадей, пройденных огнем при пожарах, при постепенном росте среднегодовой радиационной мощности всех типов пожаров (FRP), происходивших на территории Российской Федерации за исследуемый 23-летний период. Сделано предположение, что это вызвано совершенствованием методов раннего выявления очагов пожаров и способов пожаротушения, которые привели к сокращению сельскохозяйственных палов и лугово-степных пожаров, прежде всего, в Европейской части России. При этом рост ежегодных средних значений радиационной мощности очагов природных пожаров, вероятно, связан с тенденциями изменений климата на огромной территории России, проявляющихся в росте температуры, а также числа и продолжительности более засушливых периодов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Г. Бондур

Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: office@aerocosmos.info
Россия, Москва

А. Л. Зима

Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”

Email: office@aerocosmos.info
Россия, Москва

Н. В. Феоктистова

Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”

Email: office@aerocosmos.info
Россия, Москва

Список литературы

  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. 9–27.
  2. Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94.
  3. Бондур В.Г. Космический мониторинг эмиссий малых газовых компонент и аэрозолей при природных пожарах в России // Исследование Земли из космоса. 2015. № 6. С. 21–35. https://doi.org/10.7868/S0205961415060032.
  4. Бондур В.Г., Гинзбург А.С. Эмиссия углеродсодержащих газов и аэрозолей от природных пожаров на территории России по данным космического мониторинга // Доклады академии наук. 2016. Т. 466. № 4. С. 473–477. https://doi.org/10.7868/S0869565216040186.
  5. Бондур В.Г., Гордо К.А. Космический мониторинг площадей, пройденных огнем, и объемов эмиссий вредных примесей при лесных и других природных пожарах на территории Российской Федерации // Исследование Земли из космоса. 2018. № 3. С. 41–55. https://doi.org/10.7868/S020596141803003X.
  6. Бондур В.Г., Гордо К.А., Кладов В.Л. Пространственно-временные распределения площадей природных пожаров и эмиссий углеродсодержащих газов и аэрозолей на территории северной Евразии по данным космического мониторинга // Исследование Земли из космоса. 2016. № 6. С. 3–20. https://doi.org/10.7868/S0205961416060105.
  7. Бондур В.Г., Гордо К.А., Зима А.Л. Исследование из космоса последствий природных пожаров на территории России для разных типов растительного покрова // Исследование Земли из космоса. 2022, № 6. C. 74–86. https://doi.org/10.31857/S0205961422060033.
  8. Бондур В.Г., Цидилина М.Н., Кладов В.Л., Гордо К.А. Аномальная изменчивость пространственно-временных распределений природных пожаров и эмиссий вредных примесей на территории Европы по данным космического мониторинга // Доклады академии наук. 2019а. Т. 485. № 6. С. 745–749. https://doi.org/10.31857/S0869-56524856745-749.
  9. Бондур В.Г., Цидилина М.Н., Черепанова Е.В. Космический мониторинг воздействия природных пожаров на состояние различных типов растительного покрова в федеральных округах Российской Федерации // Исследование Земли из космоса. 2019б. № 3. С. 13–32. https://doi.org/10.31857/S0205-96142019313-32.
  10. Валендик Э.Н., Матвеев П.М., Софронов М.А. Крупные лесные пожары // М.: Наука, 1979. 197 с.
  11. Егоров В.А., Барталев С.А., Колбудаев П.А., Плотников Д.Е., Хвостиков С.А. Карта растительного покрова России, полученная по данным спутниковой системы Proba-V // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 282–286. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-282-286.
  12. Ершов Д.В., Сочилова Е.Н. Количественные оценки прямых пирогенных эмиссии углерода в лесах России по данным дистанционного мониторинга 2021 года // Вопросы лесной науки, Т. 5. № 4. 2022. https://doi.org/10.31509/2658-607x-202254-117
  13. Залесов А.С. Классификация лесных пожаров. Методические указания по курсу “Лесная пирология”. Екатеринбург: УГЛТУ, 2011. 14 с.
  14. Коровин Г.Н., Исаев А.С. Охрана лесов от пожаров как важнейший элемент национальной безопасности России. Лесной бюллетень. 2000. № 8–9. 121 с.
  15. Курбатский Н.П. Классификация лесных пожаров //Вопросы лесоведения. Красноярск, 1970. №3. С. 68–73.
  16. Лупян Е.А., Лозин Д.В., Балашов И.В., Барталев С.А., Стыценко Ф.В. Исследование зависимости степени повреждений лесов пожарами от интенсивности горения по данным спутникового мониторинга. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 217–232. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-3-217-232.
  17. Пономарев Е.И., Швецов Е.Г., Харук В.И. Интенсивность горения в оценке эмиссий от пожаров // Экология. 2018. № 6. С. 1–8. https://doi.org/10.1134/S0367059718060094.
  18. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации // Под ред. В.М. Катцова (Росгидромет). СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.
  19. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Ваганов Е.А., Сухинин А.И. Эмиссии парниковых газов вследствие природных пожаров в России в 1998–2012 гг. // Охрана атмосферного воздуха. Атмосфера. 2012. №1. С. 6–13.
  20. Швиденко А. З., Щепащенко Д. Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 50–61.
  21. Akagi S.K., Yokelson R.J., Wiedinmyer C., Alvarado M.J., Reid J.S., Karl T., Crounse J.D., Wennberg P.O. Emission factors for open and domestic biomass burning for use in atmospheric models // Atmos. Chem. Phys., 2011. 11, P. 4039–4072. https://doi.org/10.5194/acp-11-4039-2011
  22. Andreae M.O. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning – an updated assessment // Atmos. Chem. Phys., 2019. 19, P. 8523–8546. https://doi.org/10.5194/acp-19-8523-2019
  23. Bonan G.B. Forests and climate change: forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests. Science (New York, N.Y.), 2008. 320(5882). 1444–1449.
  24. Bondur V.G., Gordo K.A., Voronova O.S., Zima A.L., Feoktistova N.V. IntenseWildfires in Russia over a 22-Year Period According to Satellite Data. Fire 2023, 6, 99. https://doi.org/10.3390/fire6030099
  25. Chu T., Guo X. Remote Sensing Techniques in Monitoring Post-Fire Effects and Patterns of Forest Recovery in Boreal Forest Regions: A Review // Remote Sens. 2014. Vol. 6. P. 470– 520. https://doi.org/10.3390/rs6010470.
  26. Friedl M., Sulla-Menashe D. MCD12Q1 MODIS/ Terra+Aqua Land Cover Type Yearly L3 Global 500m SIN Grid V006 (Data set) // NASA EOSDIS Land Processes DAAC. 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD12Q1.006.
  27. Giglio L., Boschetti L., Roy D.P., Humber M.L., Justice C.O. The Collection 6 MODIS burned area mapping algorithm and product // Remote Sensing of Environment. 2018. Vol. 217. P. 72–85. https://doi.org/10.1016/j.rse.2018.08.005.
  28. Giglio L., Justice C. MODIS/Terra Thermal Anomalies/Fire 5-Min L2 Swath 1km V061 (Data set) // NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center. 2021. https://doi.org/10.5067/MODIS/MOD14.061.
  29. Giglio L., Justice C., Boschetti L., Roy D. MCD64A1 MODIS/Terra+Aqua Burned Area Monthly L3 Global 500m SIN Grid V006 (Data set) // NASA EOSDIS Land Processes DAAC. 2015. https://doi.org/10.5067/MODIS/MCD64A1.006.
  30. Humber M.L., Boschetti L., Giglio L., Justice C.O. Spatial and temporal intercomparison of four global burned area products // International Journal of Digital Earth. 2018. Vol. 12. No. 4. P. 460–484. https://doi.org/10.1080/17538947.2018.1433727.
  31. Junpen A., Roemmontri J., Boonman A., Cheewaphongphan P., Thao P.T.B., Garivait S. Spatial and temporal distribution of biomass open burning emissions in the greater mekong subregion // Climate 2020, 8, 90. https://doi.org/10.3390/cli8080090
  32. IPCC, 2022: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (eds.)]. Cambridge University Press. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. 3056 pp. https://doi.org/10.1017/9781009325844.
  33. Kharuk V.I., Ponomarev E.I., Ivanova G.A. et al. Wildfires in the Siberian taiga // Ambio. 2021. Vol. 50, P.1953–1974. https://doi.org/10.1007/s13280-020-01490-x
  34. Kukavskaya E., Soja A., Petkov A. Ponomarev E., Ivanova G., Conard G.S. Fire emissions estimates in Siberia: evaluation of uncertainties in area burned, land cover, and fuel consumption // Can. J. Forest Res. 2013. Vol. 43. No. 5. P. 493–506. https://doi.org/10.1139/cjfr-2012-0367.
  35. Lappalainen H., Petäjä T., Kujansuu J., Kerminen V., Skorokhod A., Kasimov N., Bondur V. et al. Pan Eurasian Experiment (PEEX) – a research initiative meeting the grand challenges of the changing environment of the northern pan-eurasian arctic-boreal areas // Geography. Environment. Sustainability. 2014. Vol. 7. No. 2. P. 13–48. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2014-7-2-13-48.
  36. Liu W., Lu F., Luo Y. et al. Human influence on the temporal dynamics and spatial distribution of forest biomass carbon in China // Ecol Evol. 2017; 7: P. 6220–6230. https://doi.org/10.1002/ece3.3188
  37. Mouillot F., Schultz M.G., Yue C., Cadule P., Tansey K., Ciais P., Chuvieco E. Ten Years of Global Burned Area Products from Spaceborne Remote Sensing — A Review: Analysis of User Needs and Recommendations for Future Developments // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2014. Vol. 26. P. 64–79 https://doi.org/10.1016/j.jag.2013.05.014.
  38. Ponomarev E.I.; Yakimov N.D.; Ponomareva T.V.; Yakubailik O.E.; Conard S.G. Current Trend of Carbon Emissions from Wildfires in Siberia // Atmosphere 2021, 12, 559 pp. https://doi.org/10.3390/atmos12050559
  39. Ponomarev E.I.; Zabrodin A.N.; Shvetsov E.G.; Ponomareva T.V. Wildfire Intensity and Fire Emissions in Siberia // Fire. 2023. Vol. 6. No. 7. 246 pp. https://doi.org/10.3390/fire6070246.
  40. Seiler W., Crutzen P.J. Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and atmosphere from biomass burning // Clim. Change. 1980. Vol. 2. No. 3. P. 207–247
  41. Shi Y., Zang S., Matsunaga T., Yamaguchi Y. A multiyear and high-resolution inventory of biomass burning emissions in tropical continents from 2001–2017 based on satellite observations // J. Cleaner Production. 2020. 270, 122511. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122511
  42. Sukhinin A.I., French N.H.F., Kasischke E.S., Hewson J.H., Soja A.J., Csiszar I.A., Hyer E.J., Loboda T., Conrad S.G., Romasko V.I., Pavlichenko E.A., Miskiv S.I., Slinkina O.A. AVHRR-based mapping of fires in Russia: New products for fire management and carbon cycle studies // Remote Sensing of Environment. v. 93 (2004). pp. 546 – 564.
  43. Wiedinmyer C., Akagi S.K., Yokelson R.J., Emmons L.K., Al-Saadi J.A., Orlando J.J., Soja A.J. The Fire INventory from NCAR (FINN): a high-resolution global model to estimate the emissions from open burning // Geosci. Model Dev., 4, 625–641. https://doi.org/10.5194/gmd-4-625-2011

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределения площадей участков, выгоревших от пожаров для всей территории России, полученных по данным MCD64A1 за период времени с 2001 по 2023 год: а - распределения по месяцам в пожароопасный период (апрель - октябрь), б - распределения по типам пожаров, показанных разными цветами (лесные - зеленым, кустарниковые -синим, лугово-степные - желтым, сельскохозяйственные - красным), пунктирные столбики - общие площади всех типов пожаров.

Скачать (423KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Оценки ежегодных суммарных объемов эмиссий углеродсодержащих газов СО2, СО и CH4 при разных типах пожаров, показанных различными цветами (лесные – зеленым, кустарниковые – синим, лугово-степные – желтым, сельскохозяйственные – красным), для крупных регионов территории России: а – Европейской части России (ЕЧР), б – УФО, в – СФО, г – ДФО.

Скачать (449KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распространения площадей лугово-степных пожаров и сельскохозяйственных палов на юге Европейской части территории России в различные месяцы 2006 (а) и 2019 (б) годов.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Ежегодные объемы эмиссий углеродсодержащих газов СО (а), СО2 (б), CH4 (в) и мелкодисперсных аэрозолей PM2.5 (г) для разных типов пожаров, показанных разными цветами (лесные – зеленым, кустарниковые – синим, лугово-степные – желтым, сельскохозяйственные – красным) на всей территории России.

Скачать (560KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Оценки площадей лесных пожаров (синие столбцы) и годовых объемов эмиссий углекислого газа CO2 (синяя линия) с 2009 по 2023 годы, полученные в настоящей работе, данные Рослесхоза о площадях лесных пожаров (желтые столбцы), полученные в тот же период времени, данные о площадях лесных пожаров (зеленые столбцы) и объемах эмиссий CO2 (зеленая пунктирная линия) за период времени с 2010 по 2020 годы, приведенные в работе (Ершов, Сочилова, 2022).

Скачать (249KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Динамика ежегодных площадей пожаров (зеленый – лесные пожары, желтый – остальные типы пожаров), происходивших на всей территории Российской Федерации и ежегодных средних значений радиационной мощности пожаров (FRP) с 2001 по 2023 годы.

Скачать (192KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».