Разработка критериев, методов и технологии выявления климатически индуцированной динамики растительного покрова наземных экосистем по временным сериям данных спутниковых наблюдений.
(пункт плана научно-исследовательских работ 2008 г. № 4.1.14)
Совместный анализ данных о растительности, полученных на основе спутниковых наблюдений, и результатов долгосрочных метеорологических измерений позволяет исследовать влияние климатических изменений на состояние растительного покрова суши. Решению этой задачи посвящен исследовательский проект CLIVT, выполняемый ИКИ РАН при поддержке компании Microsoft и направленный на разработку методов и программных инструментов для интегрированного анализа многолетних данных о погоде и динамике растительного покрова.
В исследованиях используются очищенные от влияния мешающих факторов (аппаратные шумы, снежный и облачный покров) многолетние временные ряды спутниковых данных, полученных системами SPOT-Vegetation (1,15 км, 1/10 дней, 1998-2008гг.) и NOAA-AVHRR (8 км, 1/15 дней, 1982-2006гг.). В качестве показателей состояния растительного покрова используются вычисляемые на основе данных спутниковых измерений индексы: нормализованный разностный вегетационный индекс NDVI и оптимизированный вегетационный индекс OVNI. Указанные индексы характеризуют долю поглощенной земной поверхностью фотосинтетически активной радиации и, следовательно, их временная динамика отражает сезонные и межгодовые вариации развития зеленой растительной биомассы.
К числу важных характеристик растительного покрова, определяющих продуктивность экосистем и обладающих непосредственной зависимостью от климата, относятся временные границы (даты начала и окончания) вегетационного сезона. В то же время сравнение результатов использования ранее разработанных алгоритмов определения границ вегетационного сезона на основе временных серий данных спутниковых наблюдений часто приводит к противоречивым результатам, а определения, получаемые на основе данных метеорологических наблюдений, недостаточно формализованы и регионально зависимы. В результате проведенных исследований предложен новый подход к оценке границ вегетационного сезона на основе комбинированного использования данных спутниковых и метеорологических наблюдений, свободный от большинства недостатков, свойственных ранее предложенным методам и критериям.
Возможность совместного анализа разнородных экспериментальных данных для проведения исследований обеспечивается их пространственно-временной и содержательной интеграцией согласно логической схеме интеграции данных.
Комбинирование результатов определения границ вегетационного сезона и метеорологических данных позволило оценить критические значения температуры воздуха, характерные для начала вегетации различных типов растительности. Проведен анализ трендов продуктивности растительности и ключевых климатических параметров. Ниже представлены тренды динамики ежегодных интегральных метеорологических параметров и характеристик продуктивности растительности по данным AVHRR-NOAA в 1982-2006 гг.
Выбраны тестовые регионы, испытывающие значимые долговременные изменения растительного покрова и климатических параметров для детального анализа с привлечением спутниковых данных высокого пространственного разрешения. Разработан экспериментальный образец web-интерфейса доступа к интегрированной базе спутниковых и климатических данных для анализа динамики растительности (http://clivt.iki.rssi.ru).