Методика расчета пулов

Методика основана на использовании многолетних серий улучшенных тематических продуктов спутникового картографирования характеристик лесов России по данным MODIS, в частности, таких как:

• Карты растительного покрова (ссылка на интерактивную карту – закладка «Растительный покров»);
• Карты преобладающих пород лесов (ссылка на интерактивную карту – закладка «Преобладающие породы»);
• Карты запасов стволовой древесины и его многолетней динамики (ссылка на интерактивную карту – закладка «Запас стволовой древесины»);
• Карты классов бонитета и возраста лесов (закладки «Бонитет» и «Возраст»)

Эти продукты позволяют ежегодно для любого лесного участка территории России определить тип растительности и наличие леса, его запас, породу, бонитет и возраст за период 2001-2020 годов. На основе этих данных оценивается ежегодный пул живой фитомассы и древесного детрита для определения углеродного баланса лесов России по данным дистанционного зондирования.

Пул живой фитомассы определен с помощью системы конверсионных коэффициентов BCEF (Biomass Conversion and Expansion Factor), предложенных в работе (Schepaschenko et al., 2018):

logitBCEF_fr=a₀+a₁*logA+a₂*logSI+a₃*logRS+a₄*A+a₅*RS,

где BCEF_fr — конверсионный коэффициент фракции фитомассы fr (стволы, ветви, листья/ хвоя, корни); A – средний возраст древостоя; RS – относительная полнота; SI – класс бонитета; и a₀–a₅ обозначают коэффициенты модели, полученные на основе наземных данных для территории России.

Пул древесного детрита в соответствии с методологией оценивается по четырем фракциям: сухостой, валеж, пни и сухие ветви. Для сухостоя и валежа были предложены регрессионные модели оценки их соотношения к запасу древостоя:

R_(sng/lg)SI=R_(sng/lg)C+(SI-С)∙∆,

R_(sng/lg)C=a11∙exp( -b11∙A) +a12∙exp( b12∙A),

∆=a21∙exp( -b21∙A) +a22∙exp(b22∙A)

где R_(sng/lg)SI – доля сухостоя/валежа для класса бонитета SI; R_(sng/lg)С – доля сухостоя/валежа для среднего класса бонитета; С – средний класс бонитета; ∆ — величина межбонитетного интервала; и a11, b11, a12, b12, a21, b21, a22, b22 – модельные коэффициенты, рассчитанные для разных пород и экорегионов России на основе данных наземных наблюдений.

Для перехода к массе сухостоя и валежа их объем умножается на плотность древесины, также основанную на данных наземных наблюдений. Запас пней рассчитывается посредством умножения запаса стволовой древесины на зависящий от породы и региона коэффициент, масса получается посредством умножения запаса на плотность пней для данной породы.

Запас сухих ветвей вычисляется по их доле в объеме древостоя, оцениваемой по формуле:

R_dbr=c₀+c₁*Age+c₂*Age²+c₃*Age³,

где Age – возраст, а c_0-3–коэффициенты, зависящие от породы. Масса сухих ветвей оценивается так же, как масса сухостоя.

Полученные спутниковые тематические продукты и приведенные выше формулы являются основой для оценки углеродного бюджета лесов на основе данных о динамике запасов стволовой древесины: (1) получение на основе данных ДЗЗ информации о преобладающей породе лесов, их возрасте, бонитете, показателях горизонтальной структуры и запасе стволовой древесины; (2) расчет доли фракций детрита относительно объема живой биомассы для сухостоя, валежа, пней и сухих ветвей; (3) разбиение измеренного по ДЗЗ запаса стволовой древесины на живые насаждения и сухостой с использования доли сухостоя (R_sng); (4) оценка объема остальных фракций детрита (валежа, пней и сухих ветвей) на основе объема живых насаждений; (5) оценка фитомассы на основе объема живых насаждений и коэффициента BCEF_fr, оценка массы фракций детрита на основе оценок их плотности и (6) умножение массы всех фракций на 0,5 для получения пулов углерода.

Распределение углерода по пулам живой фитомассы и фракциям древесного детрита (мортмасса) представлено ниже на рисунке. На рисунке видно устойчивое увеличение запаса углерода, как суммарно, так и отдельно для каждой фракции. Наибольшая часть углерода содержится в пуле фитомассы, меньшая его доля содержится в валеже и сухостое, вклад пней и сухих ветвей мал.

Суммарная масса углерода лесов России по пулам живой биомассы и различных фракций детрита, временной ряд с 2002 по 2018 гг.