Адаптация метода оценки вероятности гибели лесов по интенсивности горения для работы с данными прибора VIIRS

Получение данных о повреждениях лесов пожарами, действующих на больших территориях, является одной из основных задач спутникового мониторинга пожаров. В рамках предыдущих работ по теме «Мониторинг» был представлен метод и соответствующий ему алгоритм, позволяющие получать оценки повреждений лесов пожарами на основе информации об интенсивности горения пожаров. В основе метода лежит использование статистически обоснованных зависимостей между оценками интенсивности, рассчитываемыми по данным прибора MODIS, и постпожарными повреждениями. Известно, что спутники Aqua и Terra, на которых установлен данный прибор, в ближайшее время сойдут с орбит. Таким образом, используемый источник данных станет недоступен. Тем самым стоит вопрос об использовании данных других спутниковых систем, позволяющих оценивать интенсивность горения. Одной из таких систем является спутники SNPP, NOAA-20/21, с установленным на них прибором VIIRS.

Проведённый ранее коллегами анализ сравнения измерений интенсивности горения по данным MODIS и VIIRS показал, что по данным VIIRS показатели интенсивности в среднем ниже, чем у MODIS на территории бореальных лесов. Тем самым использование этих данных требует проведения дополнительной работы по изучению причин в возникновении такой разницы. Далее приведено краткое описание значимых при расчёте интенсивности горения особенностей съёмки прибора VIIRS и проведённых работ по адаптации метода оценки вероятности гибели лесов для работы с данными этого прибора.

Анализ статистики значений FRPS, детектируемых приборами MODIS и VIIRS в разное локальное время (рисунок 1) показал, что распределения FRPS VIIRS и MODIS для ночных диапазонов (23:00–02:00, 03:00–06:00) практически совпадают. Главным же отличием между съёмкой двух приборов является вечерний диапазон (19:00–22:00), наблюдаемый MODIS со спутника Terra и не наблюдаемый прибором VIIRS (рисунок 2). При этом на рисунке 2б видно, что распределение FRPS для этого диапазона смещено в сторону более высоких значений относительно ночных диапазонов MODIS и VIIRS.

    

а                                                                                 б
Рисунок 1 — Распределение FRPS для разных диапазонов локального времени детектирования ГТ на территории РФ по данным: а — VIIRS 2012–2024; б — MODIS 2001–2024

Таким образом, можно сделать вывод, что в карту максимального FRPS MODIS в ночное время попадают данные со спутника Terra, так как значения интенсивности в вечернее время выше, чем в ночное (которое для MODIS наблюдается со спутника Aqua). При этом вечером значения интенсивности пожаров ещё не успевают сильно уменьшится по сравнению с дневными, в результате чего эффект спада интенсивности горения ночью остаётся незаметен. Отсутствие вечерней съёмки для VIIRS отражается и на соответствующих картах максимального FRPS, для которых разница между дневными и ночными данными становится значимой.

 Рисунок 2 — Распределение количества ГТ по местному времени детектирования, снятых со спутников прибора VIIRS (NPP, NOAA20) и MODIS (Aqua, Terra) на территории РФ за 2021 г.
  

    
    а                                                                                        б
Рисунок 3 — Распределение FRPS ГТ VIIRS c 2006 по 2021 г. на территории РФ для различных классов категорий состояния лесного покрова для данных: а — ночных; б — дневных

В связи с найденной особенностью детектирования FRPS для прибора VIIRS, метод оценки вероятности гибели был повторно применён с предварительным разделением данных на дневные и ночные ГТ. При этом набор данных был несколько расширен (NPP: 2012–2023 гг., NOAA: 2020–2023 гг.). На рисунке 3 представлено распределение для дневных и ночных FRPS VIIRS для разных классов СКС по ночным и дневным данным VIIRS. Для дневных данных VIIRS сохраняется общая тенденция к смещению распределения в сторону более высокой интенсивности с увлечением класса СКС, которая была характерна для данных MODIS. Однако для ночных данных такой тенденции нет, и пиковые значения распределений для разных классов практически совпадают. Это приводит к разным градиентам вероятностных кривых гибели лесной растительности (5-й СКС) от FRPS для ночных и дневных данных (рисунок 4).

Таким образом, главной особенностью проделанной адаптации метода оценки вероятности гибели лесов к данным VIIRS является необходимость разделить ГТ на дневные и ночные, что связано с отсутствием вечерней съёмки прибором.

 Рисунок 4 — Вероятность гибели леса от FRPS по данным VIIRS с учётом сезона и групп древесных пород c 2006 по 2021 г. на территории РФ для дневных и ночных данных