Метод оперативной оценки площадей гибели лесов от пожаров
Природные пожары являются важным объектом изучения в области лесного хозяйства. Результатом проведённого ранее в рамках работы по теме «Мониторинг» исследований по определению зависимости между интенсивностью горения лесных пожаров и степенью повреждения различных типов лесов стало построение набора зависимостей вероятности гибели лесов различных типов в различные периоды пожароопасного сезона от наблюдаемой интенсивности их горения (см. отчёт по теме «Мониторинг» за 2021 г.). На основе полученных зависимостей в рамках работ по теме «Мониторинг» в 2022 г. для экспресс-оценки площадей погибшей растительности в результате действия пожаров был разработан специальный метод, который кратко будет представлен в настоящем разделе.
Рисунок 1 — Общая схема расчета площади погибших лесов
Метод основан на использовании зависимостей от значений FRP (англ. Fire Radiative Power), нормированных на площадь элемента (FRPS [МВт/км2]) вероятности гибели лесного покрова. Данные зависимости были получены на основе баз данных, сформированных в Институте космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) с помощью данных прибора MODIS о наблюдении горения на территории России за периоды с 2006 по 2021 г. Для получения таких зависимостей информация о максимальных значениях FRPS, наблюдавшихся на конкретных участках пожаров, сравнивалась с постпожарными повреждениями, полученными на основе спектральных изменений в анализируемых точках, которые также получались на основе данных прибора MODIS.
Общая схема расчёта площади погибших лесов представлена на рисунке 1. При расчёте используются ряды ежегодных растровых карт максимальных FRPS в тех точках (пикселах), в которых в течение анализируемого года детектировалось горение. Данные карты также сопоставляются с ежегодно обновляемыми картами, содержащими информацию об основных типах лесного покрова. По информации о типе растительности и месяце пожара для каждой точки выбирается соответствующая вероятностная кривая, определяющая зависимость между FRPS и вероятностью гибели леса внутри ячейки карты. Полученная вероятность умножается на площадь ячейки карты FRPS (5,29 га), в результате чего получается оценка площади погибшего леса. Далее оценка суммируется по всем ячейкам карты FRPS, в результате чего получается интегральная оценка площадей погибшей растительности на территории РФ. Также, для получения корректных оценок площадей погибших лесов необходимо учитывать, что конкретная ячейка карты может быть не полностью покрыта лесом, а значит реальная площадь погибшей растительности будет меньше прогнозируемой. С целью коррекции оценок площадей погибших лесов было предложено использовать маски леса высокого разрешения, полученные на основе данных спутников LANDSAT (пространственное разрешение около 27×27 м). Для этого был использован продукт Global Forest Change. Использование такого подхода для разных годов показало достаточную устойчивость коэффициента коррекции интегральной площади погибших лесов на уровни страны. В связи с этим было предложено для различных годов использовать одинаковый коэффициент коррекции Kforest=0.859, на который умножается получаемая оценка погибшей растительности на территории страны.
Рисунок 2 — Оценки площади погибших лесов на территории РФ с 2001 по 2022 гг., полученные на основе анализа FRPS (голубой график) и метода, основанного на сравнении состояния растительного покрова до и после пожаров с 2006 по 2020 (оранжевый график)
На рисунке 2 представлено сравнение получаемых оценок площадей погибших лесов с оценками таких площадей, полученными методом, основанном на сравнении состояния растительного покрова до и после пожаров. Можно утверждать, что данные оценки в целом согласованы и сопоставимы, что подтверждает возможность применения данного метода. Это является одним из подтверждений корректности работы предложенного метода. В то же время следует отметить, что предложенный метод может позволить не только получать интегральные оценки погибших лесов за весь пожароопасный сезон, но и использоваться для получения предварительных оценок площадей погибших лесов непосредственно после окончания конкретного пожара.