О ПРОЕКТЕ

Проект направлен на развитие методов и технологий комплексного использования средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса и информации, собираемой методами наземного обследования, для получения максимально, исходя из современных технических возможностей, точных и полных данных о характеристиках лесов России и их крупномасштабной динамике под воздействием природных и антропогенных факторов, а также использования получаемых данных для непрерывной пространственно-временной оценки основных компонентов углеродного бюджета лесов страны, учитывающей все классы лесных земель, а также разнообразие лесных экосистем и протекающих в них процессов.

Решение этой научной проблемы позволит получить принципиально новые, отличающиеся существенно более высокими уровнями объективности, полноты и точности, верифицированные и непротиворечивые данные об углеродном бюджете лесов России. В свою очередь, это создаст условия для выработки в стране обоснованной консолидированной позиции научно-экспертного сообщества, политических и управленческих структур по вопросам практической реализации международных соглашений по климату (Рамочная конвенция ООН об изменении климата и Парижское соглашение по климату).

Леса мира являются важным стабилизирующим элементом климата Земли, обеспечивающим значительную часть стока углерода в наземные экосистемы. Баланс углерода лесов формируется не только под влиянием природных факторов, но и в результате антропогенных воздействий, которые могут способствовать усилению как стоков (охрана лесов, лесовосстановление и облесение), так и эмиссий (лесозаготовки, антропогенные пожары) углерода в лесах. Именно поэтому управление лесами представляет традиционный интерес для международных соглашений по сохранению глобального климата.

Леса России относятся к важнейшей составляющей биоресурсного потенциала страны, занимая около 45% ее территории и более 20% общей площади лесного покрова Земли (согласно оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН – ФАО). Россия занимает первое место в мире по площади лесов, что определяет их особое значение в регулировании важнейших биогеохимических циклов планеты и накладывают на страну ответственность по поддержанию устойчивости биосферы не только на национальном, но и на глобальном уровне.

При этом на территории лесной зоны России, представленной, главным образом, эволюционно приспособившимися к холодному климату бореальными лесами, ожидаются значительные климатические изменения. Достаточно высоко оценивается вероятность достижения такого уровня потепления, при котором северные леса перейдут в фазу неустойчивого состояния, когда относительно небольшие изменения условий среды приводят к критическим изменениям в функционировании экосистемы.

Бюджет углерода является одним из наиболее информативных показателей, отражающих характеристики лесных экосистем и их динамику, а также степень влияния на них основных факторов окружающей среды и антропогенного воздействия. Понимание механизмов, регулирующих процессы накопления и расхода углерода экосистемами, является теоретической основой управления углеродным бюджетом и, следовательно, важнейшей предпосылкой разработки рациональных стратегий перехода к адаптивному лесному хозяйству и обоснованию системы мероприятий по смягчению последствий нежелательных климатических изменений.

Оценка характеристик углеродного цикла лесов на основе экспериментально-полевых, информационно-аналитических, геоинформационных, дистанционных и модельных подходов на разных пространственных уровнях стала популярным направлением исследований за последние два десятилетия. При этом для обобщений национального уровня до настоящего времени характерен крайне высокий уровень неопределенности, а результаты оценок отличаются в несколько раз. С принятием в 2015 году Парижского соглашения, направленного на практическое осуществление положений Рамочной конвенции ООН по изменению климата, поставившей стратегическую задачу по стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного воздействия на климатическую систему, проблема повышения объективности, полноты и точности оценки углеродного бюджета лесов страны приобретает важнейшее научное и практическое значение.

Основной причиной вышеупомянутой неопределенности является недостаточная надежность и актуальность информации о лесах в масштабах страны, необходимой для количественной оценки их бюджета углерода. Современная динамика лесных экосистем России характеризуется возрастающим воздействием пожаров, рубок лесов и их гибели в результате техногенного воздействия или массового размножения насекомых, изменениями режимов сельскохозяйственного землепользования. Имеющиеся официальные данные о лесах России в значительной степени устарели, и существующий уровень обеспеченности информацией об их состоянии не отвечает современным требованиям устойчивого управления лесными ресурсами и исследований в области глобальных изменений климата.

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 экосистем и их динамики, таких как запас древостоев (количество 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.

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 ДЗЗ 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.

Таким образом, современные возможности и потенциал методов ДЗЗ из космоса способны в значительной степени восполнить имеющиеся пробелы в информации о лесном покрове России, а ее использование в качестве входных данных в методах учета динамики углерода в экосистемах позволит существенно повысить достоверность и полноту оценок углеродного бюджета лесов страны.

 
  1. Разработка новой системы методологии оценки углерода в лесах с использованием многосенсорной концепции дистанционного зондирования Земли из космоса;
  2. Разработка новых и модификация существующих моделей, базирующихся на интеграции наземной и дистанционной информации;
  3. 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.
  1. Методология оценки углеродного бюджета лесов страны на основе комплексного использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса в сочетании с информацией наземных наблюдений и математическими моделями динамики лесных экосистем.
  2. Новые тематические геоинформационные продукты (цифровые карты, базы пространственных данных), созданные на основе интеграции и комплексного использования многосенсорных данных спутниковых систем различного пространственного разрешения, наземных измерений и моделей различной природы.
  3. Уточненные научные данные о современном состоянии и основных компонентах углеродного бюджета лесов России.
  4. Информационная система мониторинга углеродного бюджета лесов России на основе методов дистанционного зондирования Земли из космоса.