Исследование пространственно-временной динамики выгоревших площадей в пойменных ландшафтах засушливой зоны России

Целью работы является анализ закономерностей динамики выгоревших площадей в пойменных ландшафтах на примере Астраханского заповедника, расположенного в дельте Волги. Он состоит из трех кластеров: «Дамчикского» (западный), «Трёхизбинского» (в центральной части дельты) и «Обжоровского» (восточный). Кроме ядра и охранной зоны этой ООПТ анализируется прилегающая территория в 20-километровом радиусе. Большая часть территории исследований представлена водно-болотными угодьями с продуктивностью 4–7 т/га сухой массы в год.

 
Рисунок 1   Изображения выгоревших площадей в дельте Волги, спутник Sentinel-2A. Трёхизбинский участок Астраханского заповедника: 2  марта 2019 г.: a — комбинация 4-3-2; b — комбинация 12-8-3; жёлтый контур — границы ООПТ, белый контур — выгоревшая площадь по данным FireCCI51, красные точки — очаги активного горения FIRMS

 
Рисунок 2 — Пространственно-временное распределение пожаров за 2001–2019 гг. на территории ГПБЗ «Астраханский» (кластеры заповедника: 1 — Дамчикский, 2 — Трёхизбинский, 3 — Обжоровский), I — год пожара, II — ООПТ, III — зона 5 км, IV — зона 10 км, V — зона 15 км, VI — зона 20 км) и количество пожаров за 2001–2019 гг. на территории ГПБЗ «Астраханский»

Идентификация выгоревших площадей основывалась дешифрировании RGB-композитов спектрозональных спутниковых изображений Landsat-5 TM, 7 ETM+, 8 OLI и Sentinel-2A, -2B за 2001–2019 гг. На первом этапе были определены сезонные закономерности пожарного режима ландшафтов на основе анализа архива FIRMS: около 80 % происходят в весенний период. В работе использовались как цветовые RGB-композиты в комбинации спектральных каналов «естественные цвета» (каналы 4, 3 и 2 у Sentinel-2 и Landsat-8; каналы 3, 2 и 1 у Landsat-5, -8), так и комбинации с включением ближнего (8-й канал Sentinel-2, 5-й канал Landsat-8 и 4-й канал Landsat-5, -7) и коротковолнового (12-й канал Sentinel-2, 7-й канал Landsat-5, -7, -8) инфракрасных каналов (рисунок 1).

Всего идентифицировано 9624 пожара общей площадью 2,1 млн га без учёта повторяемости, в том числе 583 пожара общей площадью 207 тыс. га, затронувших ядро или охранную зону заповедника. Для Астраханского заповедника характерно 30 пожаров в год, суммарная выгоревшая площадь в среднем составляет 10,9 тыс. га или около 15 % территории (рисунок 2). Наиболее подверженный пожаров участок расположен в охранной зоне Дамчикского участка и был пройден огнём 18 раз за последнее двадцатилетие. Всего за период исследований пройдено огнём 80,1 % территории заповедника, а на Дамчикском и Трехизбинском участках доля выгоревшей площади превышает 95 %, а охранная зона Дамчикского участка выгорела полностью.

В ядре и охранной зоне заповедника доля единожды пройденной огнём площади составляет 21 %, в окрестностях 5–15 км эта величина сопоставима: 20–26 %. Существенно отличается доля участков, пройденных огнём более трёх раз: на ООПТ это 24 % территории, в том числе 6,8 % горело 10 и более раз. В то время как в 5- и 10-километровом радиусе 50–52 % горело более трёх раз и 15–17 % — 10 и более раз. Это свидетельствует об антропогенных причинах возгораний, поскольку на территории заповедника запрещена хозяйственная деятельность, а его посещение строго регламентировано. Тем не менее 19,4 % всех случаев пожаров начинались внутри ядра или охранной зоны ООПТ.

Сопоставление полученных карт выгоревших площадей с данными детектирования активного горения FIRMS показало, что 76 % от общего количества и 50 % площади пожаров в дельте Волги не охвачены этим продуктом. Это связано с относительно низкой температурой горения, быстрым движением фронта пожара, быстрым остыванием гарей, а также заливанием водой в половодье. По этой причине требуется дальнейшее совершенствование алгоритмов автоматизированного определения выгоревших площадей в условиях нелесных ландшафтов речных пойм.