Руководитель: Барталев С.А.

Сроки выполнения: 2019-2023

Аннотация: Современные научные представления связывают наблюдаемые глобальные изменения климата с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере (CO2, CO, CH4 и др.), которые в значительной мере вызваны деятельностью человека. Рамочная конвенция ООН об изменении климата поставила стратегическую задачу по стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного воздействия на климатическую систему Планеты.

Леса обладают уникальной способностью связывать атмосферный углерод в больших количествах и на продолжительный срок. Углерод накапливается в биомассе деревьев, нижних ярусах леса, мертвых растительных остатках и почве. В процессе роста леса, а также при лесоразведении происходит поглощение углерода и, соответственно, компенсация выбросов из техногенных и природных источников. Наоборот, при нарушении лесов, уменьшении их площади, наблюдается рост эмиссии углекислого и других парниковых газов.

Леса России, занимающие более 20% площади лесного покрова Мира, играют ключевую роль в углеродном балансе Планеты. При этом имеющиеся в настоящее время различные количественные оценки углеродного бюджета лесов страны варьируют в широких пределах, отличаясь крайне высокой степенью неопределенности. Существенной причиной этой неопределенности является недостаточная надежность и актуальность информации о лесах, необходимой для количественной оценки бюджета углерода. Имеющаяся официальная информация о лесах России быстро устаревает, а существующая система мониторинга не способна обеспечить адекватное обновление данных об их динамике. Общепринятые в мировой практике методологии учета углеродного бюджета лесов не учитывают специфику объектов оценки как нечетких (fuzzy) систем, что не позволяет в полной мере оценить неопределенность результатов. С принятием в 2015 году Парижского соглашения, направленного на практическое осуществление положений Рамочной конвенции ООН по изменению климата, проблема повышения объективности, полноты и точности оценки углеродного бюджета лесов страны приобретает важнейшее научное и практическое значение.

К числу ключевых для оценки углеродного бюджета данных относится распределение земельного покрова по категориям покрытых и непокрытых лесом и другой древесно-кустарниковой растительностью земель, в том числе, гарей и погибших насаждений, вырубок, естественных редин, заболоченных земель, а также информация об основных биометрических показателях лесных насаждений и их динамики, таких как запас древостоев (объем древесины), породно-возрастная структура и продуктивность лесных насаждений, а также знание ряда количественных экологических характеристик – чистой первичной продукции, гетеротрофного дыхания и пр. Одновременно необходимы данные о масштабах природных (пожары, болезни и вредители, ветровалы, засухи и др.) и антропогенных (рубка, техногенные загрязнения и др.) деструктивных факторов, вызывающих повреждения и гибель лесов, а также информация о ходе процессов их последующего восстановления.

Современные возможности и потенциал развития методов дистанционного зондирования лесов из космоса способны в значительной степени восполнить имеющиеся пробелы в информации о лесах, необходимой для оценки углеродного бюджета в масштабах страны. При этом, наиболее целесообразным представляется использование методических подходов, предполагающих тесную интеграцию методов дистанционного зондирования лесов, наземных измерений их качественных и количественных характеристик, а также математических моделей их структуры и динамики.

Разработанные к настоящему времени методы спутникового картографирования и мониторинга растительного покрова позволяют регулярно получать информацию о распределении земельного покрова по категориям лесных земель и необходимых биометрических показателях лесов. При этом наличие многолетних (с начала 21-го века) временных рядов такого рода данных открывает возможности моделирования динамики лесного покрова и большинства главнейших биофизических показателей лесных экосистем. Собираемая в настоящее время на основе методов
дистанционного зондирования Земли информация о воздействии пожаров включает в себя данные о пройденной огнем площади в различных категориях покрытых и непокрытых лесом земель, а также сведения об интенсивности горения, степени пирогенного повреждения и масштабах гибели лесов, позволяющие надежно определять прямые и постпожарные эмиссии углерода в атмосферу. Разработанные методы обработки и анализа многолетних временных рядов данных дистанционного зондирования обеспечивают также возможность выявления изменений в лесах под воздействием различных природных и антропогенных деструктивных факторов (рубки, усыхания лесов, ветровалы и др.), более полный и точный учет которых позволит существенно повысить достоверность оценки бюджета углерода.

В рамках Проекта будет разработана новая система методологии оценки углерода в лесах с использованием многосенсорной концепции дистанционного зондирования Земли из космоса; разработка новых и модификация существующих моделей, базирующихся на интеграции наземной и дистанционной информации; создание на разработанной методической основе новых динамических геоинформационных баз данных о характеристиках и бюджете углерода лесов России; а также информационной системы и технологии его непрерывного мониторинга.

Рассмотрение углеродного бюджета как нечеткой системы позволит получить, обладающие существенно меньшим уровнем неопределенности, уточненные научные данные о современном состоянии лесов России и об основных компонентах их планетарной биосферной роли.

Решение задач Проекта предполагает тесное объединение научного потенциала различных ведущих групп российских ученых, работающих в области методов дистанционного зондирования Земли и исследований биогеохимических циклов в наземных экосистемах, создав беспрецедентную возможность получения принципиально новых, отличающихся существенно более высокими уровнями объективности, полноты и точности, верифицированных и непротиворечивых данных об углеродном бюджете лесов России.