О ПРОБЛЕМЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ГРАНИЦ ВЕГЕТАЦИОННЫХ СЕЗОНОВ ПО ДАННЫМ НАЗЕМНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-129-140

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Паниди Е.А.

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, каф. картографии и геоинформатики,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: panidi@ya.ru, e.panidi@spbu.ru

Рыкин И.С.

Санкт-Петербургский государственный университет, Институт наук о Земле, каф. картографии и геоинформатики,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: ivan.rykin94@gmail.com, st059068@student.spbu.ru

Цепелев В.Ю.

Российский государственный гидрометеорологический университет, Метеорологический факультет, каф. метеорологических прогнозов,
Санкт-Петербург, Россия,
E-mail: v0010200@mail.ru

Аннотация

Многие исследовательские задачи и задачи мониторинга природной среды требуют выполнения оценок временных границ и продолжительности вегетационных сезонов, выделяемых с учетом перехода температуры приземного воздуха через пороговые значения +5 и +10°C. Выполнение подобных оценок на основе анализа годового хода температуры воздуха в ряде ситуаций оказывается затруднительным с учетом высокой динамики температуры и возможности продолжительных колебаний вокруг пороговых значений. Кроме того, наблюдения температуры воздуха выполняются на метеорологических станциях, сеть которых во многих случаях оказывается весьма разреженной. В результате, для выполнения оценок пространственного распределения и пространственно-ременной динамики граничных дат и продолжительности вегетационных сезонов требуется пространственная интерполяция данных, что приводит к значительным ошибкам в оценках.

В настоящей работе рассмотрен метод определения границ весеннего, летнего и осеннего вегетационных сезонов на основе анализа графиков годового хода нормализованного разностного водного индекса (NDWI), вычисление которого может быть выполнено на основе материалов спутниковых съемок. При этом могут быть построены серии карт пространственного распределения индекса, что позволяет выполнять оценку пространственной неоднородности и динамики вегетационных сезонов без применения интерполяции. В работе кратко описан метод оценки граничных дат вегетационных сезонов с использованием данных NDWI, и представлены некоторые результаты оценки соответствия определений граничных дат по данным NDWI и по данным мониторинга приземной температуры воздуха на метеорологических станциях. Сделаны выводы о вероятной согласованности оценок на основе NDWI с динамикой вегетационных фаз и о необходимости дальнейшего накопления и статистического анализа данных спутниковых и наземных наблюдений.

Ключ. слова

вегетационные сезоны, наземные метеорологические наблюдения, данные дистанционного зондирования, MODIS, NDWI

Список литературы

  1. Медведева М.А., Барталёв С.А., Лупян Е.А., Матвеев А.М., Толпин В.А., Пойда А.А. Возможности оценки момента наступления вегетационного сезона на основе спутниковых и метеорологических данных // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Вып. 5. Т. 2. С. 313–321.
  2. Педь Д.А. Об определении дат устойчивого перехода температуры воздуха через определенные значения // Метеорология и гидрология. 1951. № 10. С. 38–39.
  3. Семенова I.Г. Синоптичні та кліматичні умови формування посушливих явищ в україні. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук. 2015. 296 с. (на украинском языке).
  4. Скриник О.А., Сніжко С.І. Задача визначення дати стійкого переходу приземної температури повітря через певне фіксоване значення (аналіз методів) // Український гідрометеорологічний журнал. 2008. № 3. С.  6–66 (на украинском языке).
  5. Скрынник О.Я., Скрынник О.А. Климатологический метод определения даты устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха через заданное пороговое значение // Метеорология и гидрология. 2009. № 10. С. 90–99.
  6. Справочник по климату СССР. Вып. 1. Архангельская и Вологодская области, Карельская и Коми АССР. Ч. 2. Температура воздуха и почвы. Л.: Гидрометиздат, 1968. 360 с.
  7. Bobkov A., Panidi E., Torlopova N., Tsepelev V. NDVI Dynamics of The Taiga Zone in Connection with Modern Climate Changes. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2015. V. XL-7/W3. P. 157–163. DOI: 10.5194/isprsarchives-XL-7-W3-157-2015.
  8. Delbart N.J-P., Kergoats L., Le Toan T., Lhermitte J., Picard G. Determination of Phenological Dates in Boreal Regions Using Normalized Difference Water Index. Remote Sensing of Environment. 2005. V. 97(1). P. 26–38. DOI: 10.1016/j.rse.2005.03.011.
  9. Gao B.C. NDWI A Normalized Difference Water Index for Remote Sensing of Vegetation Liquid Water From Space. Remote Sensing of Environment. 1996. V. 58(3). P. 257–266.
  10. Goetz S.J., Mack M.C., Gurney K.P., Randerson J.T., Houghton R.A. Ecosystem responses to recent climate change and fire disturbance at northern high latitudes: observations and model results contrasting northern Eurasia and North America. Environmental Research Letters. 2007. V. 2, No 4. 045031. 9 p. DOI: 10.1088/1748-9326/2/4/045031.
  11. Jia G.J., Epstein H.E., Walker D.A. Vegetation greening in the Canadian Arctic related to decadal warming // Journal of Environmental Monitoring. 2009. No 11. P. 2231–2238.
  12. Panidi E., Tsepelev V. NDWI-based Technique for Detection of Change Dates of the Growing Seasons in Russian Subarctic. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2017. V. XLII-3/W2. P. 179–182. DOI: 10.5194/isprsarchives-XLII-3-W2-179-2017.
  13. Panidi E., Tsepelev V., Torlopova N., Bobkov A. Mapping of the Land Cover Spatiotemporal Characteristics in Northern Russia Caused by Climate Change. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2016. V. XLI-B8. P. 997–1002. DOI: 10.5194/isprs-archives-XLI-B8-997-2016.
  14. Sekhon N.S., Hassan Q.K., Sleep R.W. A Remote Sensing Based System to Predict Early Spring Phenology Over Boreal Forest // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2010. V. XXXVIII. Part 1. 5 p.
  15. Stow D.A., Hopea A., McGuireb D., Verbylac D., Gamond J., Huemmriche F., Houstond S., Racinef C., Sturmg M., Tapeh K., Hinzman L., Yoshikawai K., Tweediej C., Noylek B., Silapaswanl C., Douglasm D., Grifthn B., Jiao G., Epsteino H., Walkerp D., Daeschnera S., Petersena A., Zhouq L., Myneni R. Remote sensing of vegetation and land-cover change in Arctic Tundra Ecosystems. Remote Sensing of Environment. 2004. No 89. P. 281–308.

Для цитирования: Паниди Е.А., Рыкин И.С., Цепелев В.Ю. О ПРОБЛЕМЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ГРАНИЦ ВЕГЕТАЦИОННЫХ СЕЗОНОВ ПО ДАННЫМ НАЗЕМНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ. Материалы Международной конференции «ИнтерКарто. ИнтерГИС». 2018;24(2):129–140. DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-129-140

For citation: Panidi E.A., Rykin I.S., Tsepelev V.Yu. TOWARDS THE ISSUE OF ALLOCATION OF THE TIME FRAMES FOR GROWING SEASONS USING GROUND OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING DATA. Proceedings of the International conference “InterCarto. InterGIS”. 2018;24(2):129–140 DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-129-140 (in Russian)