Опыт применения температурно-вегетационного индекса для характеристики изменений влажности напочвенного растительного покрова тундровой зоны (на примере полигона Бованенковского месторождения, п-ов Ямал)

Трансформации ландшафтов в арктической зоне, обусловленные потеплением климата и антропогенным воздействием относятся к числу основных причин развития опасных геокриологических процессов (ОГП), деградации и аградации мерзлоты и, как следствие, изменения эмиссии парниковых газов. Реакция основных характеристик криолитозоны на потепление климата существенно зависит от особенностей компонентов ландшафта и может иметь разную интенсивность и даже разную направленность (Конищев, 2009). К числу важнейших характеристик криогенных ландшафтов относится влажность напочвенного растительного покрова (НРП), снижение которой в большинстве случаев приводит к увеличению глубины сезонно-талого слоя (СТС) (Васильев, Облогов и др., 2023), а существенное ее повышение к развитию таких ОГП, как термокарст, термоэрозия, подтопление (Пендин, Ганова, 2009). В этой связи актуальны разработка и развитие методов мониторинга влажности НРП на основе данных космической съемки, обеспечивающих широкий охват территорий, приемлемую детальность и периодичность наблюдений, в первую очередь в районах строительства и функционирования промышленных и инфраструктурных объектов.
Ранее, на примере одного из районов полуострова Ямал была показана возможность использования температурно-вегетационного индекса WI (Wet Index) для оценки влажности различных типов НРП (фитоценозов) тундровых зон до глубины проникновения суточных колебаний температуры (Корниенко, Елсаков, 2024), что может служить основанием его применения при решении задач мониторинга влажности НРП. Цель исследования – оценить информативность температурно-вегетационного индекса WI для характеристики изменений влажности НРП тундровых зон. Исследование проводилось в границах полигона (50 х 50 км) Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения с использованием 15 снимков со спутников Landsat летних съемок (июль-август) за период с 1984 по 2023 гг. В работе дополнительно использовались временные ряды индекса NDVI, характеризующего концентрацию зеленой массы, индекса NDWI для оценки влажности на поверхности покрова, а также параметра, характеризующего суммарную площадь водоемов (СПВ), рассчитываемого по индексу MNDWI.
В цикле сезонных (летних) вариаций средние значения индексов NDVI, NDWI и температуры воздуха (Тв) синхронно достигают максимума в конце июля – начале августа, в то время когда параметр СПВ характеризуется минимальными средними значениями. Сезонные изменения индекса WI явно не связаны с летними колебаниями Тв и характеризуются постепенным снижением средних значений от начала июля к концу августа, что соответствует известным тенденциям увеличения глубины СТС к концу лета. Данный факт указывает на перспективность использования индекса WI в задачах геокриологического мониторинга. Для снижения существенного влияния сезонных колебаний индекса WI при характеристике его доминирующих многолетних трендов в соответствии с методикой (Корниенко, 2022) была проведена относительная радиометрическая нормализация распределений WI каждого года съемки по пяти участкам фоновой области (ФО) полигона. Для всех пойменных участков, находящихся в районе технических объектов и пойменных участков ФО за период с 1984 по 2023 гг. отмечаются тенденции снижения нормализованных средних значений индекса WI, в то время как на участках морских террас ФО преобладают тенденции его повышения. Наиболее существенные (значимые) доминирующие тренды снижения средних значений WI наблюдаются на пойменном участке длительного освоения (южный свод месторождения) и на примыкающем к нему участке поймы ФО. Данный факт скорее свидетельствуют о влиянии климатического потепления на снижение влажности НРП, однако влияние антропогенных факторов также не исключается. Различия в многолетних трендах индекса WI и, соответственно, влажности НРП для пойм и террас могут быть подтверждением выводов о разной реакции типов ландшафта на потепление климата.
Приведены примеры локального аномального повышения индекса WI с образованием за короткие промежутки времени подтоплений и новых водоемов непосредственно вблизи строящихся технических объектов, что подтверждает достаточно высокую информативность индекса при решении задач мониторинга и динамического картографирования влажности НРП тундровых зон.
Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Повышение эффективности и экологической безопасности освоения нефтегазовых ресурсов арктической и субарктической зон Земли в условиях меняющегося климата» (№122022800264-9).