Новые методики изучения природы Арктики с помощью космоснимков и данных с беспилотников разработали на географическом факультете МГУ

С помощью спутниковых снимков и данных с беспилотников географы МГУ изучают, каким образом естественные природные изменения и деятельность человека влияют на природу Арктики. Впервые для исследования выбранного региона ученые столь широко и комплексно используют открытые оптические и радиолокационные данные дистанционного зондирования Земли. Это позволяет изучать современное состояние и динамику арктических экосистем с беспрецедентной частотой и детальностью.

Работы по изучению природы Арктики с помощью данных ДЗЗ ведут сотрудники лаборатории аэрокосмических методов географического факультета МГУ. Проект выполняется при грантовой поддержке РФФИ и носит название «Методология оценки состояния и динамики наземных экосистем Арктики в условиях антропогенного воздействия по данным ДЗЗ». Это трехлетний проект, который начался летом 2018 г. и завершится весной 2021 г.

— Природа Арктики очень уязвима. Важно понимать, какие именно индикаторы состояния арктических экосистем наиболее информативны и надежно определяются по данным дистанционного зондирования Земли. В качестве таких индикаторов мы рассматриваем состояние и динамику загрязнения снежного покрова, состояние многолетней мерзлоты и проявление криогенных процессов, динамику дельт северных рек и состояние растительности, — рассказал Михаил Зимин, и.о. заведующего лаборатории аэрокосмических методов географического факультета МГУ, руководитель гранта РФФИ по теме «Методология оценки состояния и динамики наземных экосистем Арктики в условиях антропогенного воздействия по данным ДЗЗ».

На основе экспедиционных материалов и дистанционных данных ученые уже разработали методики оценки состояния снежного покрова. Методики опробованы для территорий города Мурманска и других географических районов России (снежный покров на горе Эльбрус и в Москве) и Киргизии (Алайский и Киргизский хребты, массив Ак-Шийрак). Впервые по снимкам со спутника Sentinel 2 MSI была составлена серия карт состояния снежного покрова территории г. Мурманска.

В Мурманской области, в зоне влияния комбината «Североникель», на основе серии космических снимков выявлена динамика развития растительного покрова, тесно связанная с его геохимическими особенностями и характером рельефа.

На примере центральной части Кольского полуострова (Мурманская область) впервые в России разработана методика изучения продуктивности лесов в ответ на изменение климата, характер и степень деятельности человека на основе использования различных космических снимков и снимков с беспилотников.

Кроме того, ученые выполнили оценку достоверности определения современной динамики арктических берегов при использовании различных цифровых моделей местности (ЦММ). Впервые была предложена методика восстановления цифровой модели местности (исторические состояния) для исправления искажений исторических космических снимков с целью оценки динамики морских берегов.

— Когда мы исследовали морской край дельты реки Лены по разновременным спутниковым снимкам, то получили новые данные о ее структуре и динамике изменения. На большей части дельты изменения не были обнаружены, но для 3% протяжённости её морского края впервые выявлены его изменения и составлены карты динамики. Также установлена связь динамики морского края с водностью рукавов реки. А выдвижение дельты нигде не обнаружено, — отметил Михаил Зимин.

Работы по изучению экосистем Арктики в условиях антропогенного воздействия по данным ДЗЗ географы МГУ завершат весной 2021 года. В результате выполнения проекта планируется: проверить алгоритмы расчета альбедо (то есть отражательной способности) снежного покрова по спутниковым данным для региона исследований (с погрешностью до 0,03); проанализировать ареалы загрязнения снежного покрова и их динамику для модельных арктических территорий в районах промышленного освоения; оценить вклад техногенного загрязнения снежного покрова в энергетический баланс его поверхности; разработать методические рекомендации по использованию оптических и радиолокационных данных ДЗЗ, цифровых моделей рельефа для изучения криогенных процессов; создать карты современной динамики дельт северных рек; составить карты современного состояния и динамики растительного покрова в сфере техногенного воздействия; разработать комплекс методов использования современных радиолокационных данных для тематического картографирования наземных экосистем Арктики.

Кроме того, в результате выполнения проекта будет создана многофункциональная электронная база данных дешифровочных признаков разнообразных состояний наземных экосистем Российской Арктики и их изменений на снимках разного пространственного разрешения и диапазонов спектра.