Прямые и обратные связи между температурой подстилающей поверхности и листовым индексом на территории Беларуси в летний период

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

С использованием данных дистанционного зондирования Земли за 2000–2020 гг. получены количественные оценки влияния процессов деградации растительного покрова на скорость летнего потепления в Беларуси. Средний листовой индекс Беларуси за рассматриваемый период увеличился на 3.3%, главным образом за счет лесных массивов, для которых его увеличение составило около 8%. Рост листового индекса примерно вдвое замедлил летнее потепление лесных земель на севере (выше 54° с.ш.) и более чем на четверть – на юге Беларуси. Одновременно с этим листовой индекс пахотных земель снизился примерно на 5%, что вызвало их дополнительное потепление и усилило внутрисуточные колебания температуры подстилающей поверхности в летний период. Показано, что ряд территорий Беларуси общей площадью около 400 тыс. га имеют статистически достоверные признаки биоклиматической деградации, которые усиливаются высокими значениями положительной обратной связи между температурой, растительным покровом и почвенной влагой. Среди земель с признаками биоклиматической деградации 58% – это земли сельскохозяйственного назначения, расположенные преимущественно в южной части страны. На этих землях летнее потепление происходит в 2 раза быстрее чем в среднем по стране, а их листовой индекс понижается со скоростью около 2% за год, что указывает на недостаточность мер по адаптации сельского хозяйства к изменению климата, предпринимаемых в отдельных районах Беларуси.

Об авторах

С. А. Лысенко

Государственное научное учреждение “Институт природопользования НАН Беларуси”

Автор, ответственный за переписку.
Email: lysenko.nature@gmail.com
Беларусь, Минск

Список литературы

  1. Воронков Н.А. Роль лесов в охране вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 286 с.
  2. Горный В.И., Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Манвелова А.Б., Тронин А.А. Спутниковое картирование риска перегрева городского воздуха (на примере г. Хельсинки, Финляндия) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 23–34. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-3-23-34
  3. Золотокрылин А.Н. Климатическое опустынивание / отв. ред. А.Н. Кренке. М.: Наука, 2003. 246 с.
  4. Логинов В.Ф. Глобальные и региональные изменения климата: причины и следствия. Минск: ТетраСистемс, 2008. 496 с.
  5. Логинов В.Ф., Лысенко С.А., Мельник В.И. Изменение климата Беларуси: причины, последствия, возможности регулирования, 2-е изд. Минск: УП “Энциклопедикс”, 2020. 264 с.
  6. Логинов В.Ф., Лысенко С.А., Хомич В.С., Семенченко В.П., Кулак А.В., Степанович И.М. Признаки аридизации климата и их экосистемные проявления на территории Беларуси // Известия РАН. Серия географическая. 2021. Т. 85. № 4. С. 515–527. https://doi.org/10.31857/S2587556621040063
  7. Лысенко С.А. Климатообусловленные изменения биопродуктивности наземных экосистем Беларуси // Исслед. Земли из космоса. 2019. № 6. С. 77–88. https://doi.org/10.31857/S0205-96142019677-88
  8. Лысенко С.А., Логинов В.Ф., Буяков И.В. Влияние крупномасштабных мод общей изменчивости атмосферы и океана в Атлантико-Европейском регионе на климат Беларуси // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. 2020. Т. 64. № 5. С. 609–616. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2020-64-5-609-616
  9. Лысенко С.А., Логинов В.Ф., Зайко П.О. Влияние изменений климата на биопродуктивность наземных экосистем в Белорусско-Украинском Полесье // Метеорология и гидрология. 2022. Т. 47. № 1. С. 59–71. https://doi.org/10.3103/S1068373922010058
  10. Молчанов А.А. Гидрологическая роль леса. М.: АН СССР, 1960. 487 с.
  11. Национальный доклад “Глобальный климат и почвенный покров России: опустынивание и деградация земель, институциональные, инфраструктурные, технологические меры адаптации (сельское и лесное хозяйство)” Том 2. / Под ред. Р.С.-Х. Эдельгериева. М.: ООО “Издательство МБА”, 2019. 476 с.
  12. Рахманов В.В. Гидроклиматическая роль лесов. М.: Лесная промышленность, 1984. 240 с.
  13. Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю., Гордиенко О.А., Дубачева А.А., Омаров Р.С. Анализ влияния запечатанности почвенного покрова и озеленения на поле температур Волгоградской агломерации по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 125–141. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-125-141
  14. Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю., Гордиенко О.А., Дубачева А.А., Омаров Р.С. Cвязь сезонной динамики температуры поверхности и NDVI урбанизированных территорий засушливой зоны (на примере волгоградской агломерации) // Исслед. Земли из космоса. 2021. № 4. С. 72–83. https://doi.org/10.31857/S0205961421040084
  15. Babst F., Bouriaud O., Poulter B., Trouet V., Girardin M.P., Frank D.C. Twentieth century redistribution in climatic drivers of global tree growth // Sci. Adv. 2019. V. 5. № 1: eaat4313. https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4313.
  16. Burrell A.L., Evans J.P., De Kauwe M.G. Anthropogenic climate change has driven over 5 million km2 of drylands towards desertification // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 3853. https://doi.org/10.1038/s41467-020-17710-7
  17. Chen C., Park T., Wang X., Piao Sh., Xu B., Chaturvedi R.K., Fuchs R., Brovkin V., Ciais Ph., Fensholt R., Tommervik H., Bala G., Zhu Z., Nemani R.R., Myneni R.B. China and India lead in greening of the world through land-use management // Nat. Sustain. 2019. V. 2. № 2. P. 122–129. https://doi.org/10.1038/s41893-019-0220-7
  18. Davy R., Esau I., Chernokulsky A., Outten S., Zilitinkevich S. Diurnal asymmetry to the observed global warming // Int. J. Climatol. 2017. V. 37. № 1. P. 79–93. https://doi.org/10.1002/joc.4688
  19. Duan S.-B., Li Z.-L., Li H., Göttsche Fr.-M., Wu H., Leng P., Coll C. Validation of Collection 6 MODIS land surface temperature product using in situ measurements // Remote Sens. Environ. 2019. V. 225. P. 16–29. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.02.020
  20. Duffy K.A., Schwalm C.R., Arcus V.L., Koch G.W., Liang L.L., Schipper L.A. How close are we to the temperature tipping point of the terrestrial biosphere? // Sci. Adv. 2021. V. 7. № 3: eaay1052. https://doi.org/10.1126/sciadv.aay1052.
  21. Fang H., Wang Y., Zhang Y., Li S. Long-Term Variation of Global GEOV2 and MODIS Leaf Area Index (LAI) and Their Uncertainties: An Insight into the Product Stabilities // J. Remote Sens. 2021. V. 2021. № 9842830. https://doi.org/10.34133/2021/9842830
  22. Friedl M.A., Sulla-Menashe D., Tan B., Schneider A., Ramankutty N., Sibley A., Huang X. MODIS Collection 5 global land cover: Algorithm refinements and characterization of new datasets // Remote Sens. Environ. 2010. V. 114. № 1. P. 168–182. https://doi.org/10.1016/j.rse.2009.08.016
  23. Golyandina N., Korobeynikov A., Shlemov A., Usevich K. Multivariate and 2D Extensions of Singular Spectrum Analysis with the Rssa Package // J. Stat. Softw. 2015. V. 67. № 2. P. 1–78. https://doi.org/10.18637/jss.v067.i02
  24. Goovaerts P. Geostatistics for Natural Resources Evaluation. New York: Oxford University Press, 1997. 483 p.
  25. Green J.K., Konings A.G., Alemohammad S.H., Berry J., Entekhabi D., Kolassa J., Lee J.-E., Gentine P. Regionally strong feedbacks between the atmosphere and terrestrial biosphere // Nat. Geosci. 2017. V. 10. № 6. P. 410–414. https://doi.org/10.1038/ngeo2957
  26. Heimann M., Reichstein M. Terrestrial ecosystem carbon dynamics and climate feedbacks // Nature. 2008. V. 451. № 7176. P. 289–292. https://doi.org/10.1038/nature06591
  27. Jiao W., Wang L., Smith W.K., Chang Q., Wang H., D’Odorico P. Observed increasing water constraint on vegetation growth over the last three decades // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 3777. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24016-9
  28. Lesk C., Coffel E., Winter J., Ray D., Zscheischler J., Seneviratne S.I., Horton R. Stronger temperature–moisture couplings exacerbate the impact of climate warming on global crop yields // Nature Food. 2021. V. 2. № 9. P. 683–691. https://doi.org/10.1038/s43016-021-00341-6
  29. Liu Y.Y., van Dijk A.I.J.M., de Jeu R.A.M., Canadell J.G., McCabe M.F., Evans J.P., Wang G. Recent reversal in loss of global terrestrial biomass // Nat. Clim. Change. 2015. V. 5. № 5. P. 470–474. https://doi.org/10.1038/nclimate2581
  30. Liu Y., Zhou R., Wen Z., Khalifa M., Zheng C., Ren H., Zhang Z., Wang Z. Assessing the impacts of drought on net primary productivity of global land biomes in different climate zones // Ecological indicators. 2021 V. 130. № 108146. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.108146
  31. Rasul A., Ibrahim S., Onojeghuo A.R., Balzter H. A Trend Analysis of Leaf Area Index and Land Surface Temperature and Their Relationship from Global to Local Scale // Land. 2020. V.9. № 10. P. 1–17. https://doi.org/10.3390/land9100388
  32. Shukla P.R., Skea J., Calvo Buendia E., Masson-Delmotte V., Pörtner H.- O., Roberts D. C., Zhai P., Slade R., Connors S., van Diemen R., Ferrat M., Haughey E., Luz S., Neogi S., Pathak M., Petzold J., Portugal Pereira J., Vyas P., Huntley E., Kissick K., Belkacemi M., Malley J. (eds.). Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): Summary for Policymakers // Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems, 2019.
  33. Xu L., Myneni R.B., Chapin III F.S., Callaghan T.V., Pinzon J.E., Tucker C.J., Zhu Z., Bi J., Ciais P., Tømmervik H., Euskirchen E.S., Forbes B.C., Piao S.L., Anderson B.T., Ganguly S., Nemani R.R., Goetz S.J., Beck P.S.A., Bunn A.G., Cao C., Stroeve J.C. Temperature and vegetation seasonality diminishment over northern lands // Nat. Clim. Change. 2013. V. 3. № 6. P. 581–586. https://doi.org/10.1038/nclimate1836
  34. Zhang W., Wei F., Horion S., Fensholt R., Forkel M., Brandt M. Global quantification of the bidirectional dependency between soil moisture and vegetation productivity // Agric. For. Meteorol. 2022. V. 313. № 4: 108735. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108735
  35. Zhu Z., Piao S., Myneni R.B., Huang M., Zeng Z., Canadell J.G., Ciais P., Sitch S., Friedlingstein P., Arneth A., Cao C., Cheng L., Kato E., Koven C., Li Y., Lian Xu, Liu Y., Liu R., Mao J., Pan Y., Peng S., Peñuelas J., Poulter B., Pugh T.A.M., Stocker B.D., Viovy N., Wang X., Wang Y., Xiao Z., Yang H., Zaehle S., Zeng N. Greening of the Earth and its drivers // Nat. Clim. Change. 2016. V. 6. № 6. P. 791–795. https://doi.org/10.1038/nclimate3004

Дополнительные файлы


© С.А. Лысенко, 2023