Изучение экологического состояния территории Большеземельской тундры с использованием методов дистанционного мониторинга (стр. 2 из 3)
Вегетационный период со среднесуточными температурами свыше +5 °С составляет на юге 95 – 110 дней, на севере 72 – 94 дня. Сумма положительных температур колеблется от 400 градусов на севере до 1100 градусов на юге.
Почвообразовательный процесс обусловлен низкими температурами, коротким летом, широким распространением ММП, переувлажненностью и развивается по глеево-болотному типу. Химическое выветривание протекает слабо, при этом высвобождающиеся основания вымываются из почвы, и она обеднена кальцием, натрием, калием, но обогащена железом и алюминием. Недостаток кислорода и избыточная влага затрудняют разложение растительных остатков, которые медленно накапливаются в виде торфа. Все типы тундровых почв, за исключением тундровых поверхностно-глеевых и дерновых, морфологически слабо выражены, маломощные, кислые, слабо гумуфицированные с низким плодородием. Дерновые почвы обладают достаточно высоким естественным плодородием.
моховой и лишайниковый покров сомкнуты, появляются заросли из карликовых берез, низкорослых видов ив. Значительные площади занимают травяно-осоковые болота, в долинах рек и ручьев встречаются ивняки и тундровые луговины с обильным многовидовым разнотравьем и злаками.
Реки – большей частью притоки Печоры и Усы - в верховьях текут в узких долинах, ниже долины их расширяются и течение становится спокойным. В верховьях главных рек (Шапкина, Колва, Адзьва и др.) много озёр (Вашуткины, Шапкинские и др.) (Атлас Арктики, 1985; Ненецкий автономный…, 2001; Большая Советская…, 1988).
Широко развито оленеводство, пушной промысел и молочное животноводство. В пределах территории находится часть Печорского угольного бассейна, Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции; здесь открыты месторождения нефти и газа. недостаточная геологическая изученность территории, слабая разведанность проявлений рудного и нерудного минерального сырья позволяют выделять в качестве наиболее значимых ограниченный круг полезных ископаемых: нефть, некоторые виды стройматериалов. Другие виды полезных ископаемых требуют дополнительной разведки и изучения для оценки их перспективности.
Восточноевропейские тундры на сегодняшний день в значительной мере сохранили естественный облик вследствие слабого освоения и признаны эталоном равнинных тундр Европы. Тем не менее, на большинстве площадей региона отмечены изменения структуры и состава растительного покрова, связанные с влиянием хозяйственной деятельности различной интенсивности. Среди основных факторов влияния выделим – не всегда контролируемое оленеводство, ведущее к перевыпасу и изменению состава доминирующих видов растений и интенсивное развитие топливно-энергетического комплекса (ТЭК), особо возросшее в последние десятилетия.
Материалы и методы исследований
Модельным участком была выбрана территория, представленная естественными и антропогенно трансформированными сообществами – выпас оленей различной интенсивности (ПСК «Ижемский оленевод»), деятельность объектов нефте– и газодобычи (Средне–Харьягинское месторождение) (рис.1).
Рис. 1. Расположение модельного участка (1) в пределах Большеземельской тундры. Показаны основные месторождения углеводородов ТПНГП, границы ПСК «Ижемский оленевод» и пространственно привязанное изображение снимка landsatETM+
В качестве основы для выполнения работы была подобрана серию снимков спутников ASTER (6.18.2001, 16_009) и landsatETM+ за период с 1995 по 2001 года. Характеристика снимков спутника Landsat приведена в табл.1.
Таблица 1. Характеристики использованных снимков landsatETM+.
| Path_row | Дата | |
| 1 | 173_12 | 2.08.1987 |
| 2 | 170_12 | 11.07.1988 |
| 3 | 172_13 | 02.08.1988 |
| 4 | 171_13 | 03.08.1988 |
| 5 | 171_13 | 01.06.2000 |
| 6 | 171_13 | 19.07.2000 |
Aster - усовершенственный космический тепловой эмиссионный и отражательный радиометр (advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflector Radiometer). Датчик установлен на искусственном спутнике Terra, который запущен в декабре 1999 года. ASTER используется, чтобы получить детальные карты температуры поверхности земли, коэфициента излучения, отражательной способности и превышения. Радиометр был построен в Японии для Министерства экономики, торговли и промышленности (Ministry of Economy Trade and Industry – METI). Из всех датчиков, установленных на спутнике TERRA, ASTER – единственный радиометр с высоким пространственным разрешением. Он воспринимает излучения в видимом, ближнем, среднем ИК (или тепловом) диапазонах, размер сцены 60х60 км.
Американский спутник Landsat–7 (спроектирован и создан компанией Lockheed Martin Missiles and Space)был успешно выведен на солнечно–синхронную орбиту с временем нисходящего пересечения экватора 10ч. 00 мин. 15 апреля 1999 г. и имеет расчетный срок эксплуатации 5 лет. Спутник продолжает серию природно–ресурсных спутников Landsat (первый аппарат этой серии был запущен в 1972г.). Миссия Landsat-7 является совместным проектом трех крупнейших американских правительственных организаций: NASA, NOAA и USGS, и призвана обеспечивать национальных и зарубежных потребителей спутниковой информацией высокого разрешения. Установленная на спутнике съемочная аппаратура – сканирующий радиометр ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus), обеспечивает съемку земной поверхности в шести каналах с разрешением 30 м, в одном ИК канале – с разрешением 60 м и одновременную панхроматическую съемку с разрешением 15 м при ширине полосы обзора для всех каналов около 185 км. Основные параметры орбиты:
Номинальная высота: 705 км;
Периодичность повторения трассы: 16 сут.;
Наклонение: 98.2 град.
Сканирующий радиометр ETM+ создан по контракту NASA компанией Hughes Santa Barbara Remote Sensing. Этот прибор является усовершенствованным вариантом хорошо зарекомендовавших себя сканеров TM (Thematic Mapper), которые работали на борту предыдущих спутников серии Landsat. От предшественников его отличают следующие важные свойства:
· наличие панхроматического канала высокого (15м) разрешения
· наличие теплового ИК-канала
· погрешность абсолютной калибровки – 5%
Представленные радиометры различаются количеством каналов, пространственным разрешением и спектральными диапазонами. Характеристики последних представлены в табл. 2.
Таблица 2. Характеристики спектральных диапазонов радиометров ASTER и ETM+.
| Наименование сканера | № канала | Пространственное разрешение, м | Спектральные диапазоны, мкм | Полоса обзора, км |
ASTER | 1 | 15 | 0.51 - 0.60 | 60 |
| 2 | 15 | 0.63 - 0.69 | ||
| 3 | 15 | 0.76 - 0.86 | ||
| Стерео | 15 | 0.76 - 0.86 | ||
| 4 | 30 | 1.60 - 1.70 | ||
| 5 | 30 | 2.145 - 2.185 | ||
| 6 | 30 | 2.185 - 2.225 | ||
| 7 | 30 | 2.235 - 2.285 | ||
| 8 | 30 | 2.295 - 2.365 | ||
| 9 | 30 | 2.360 - 2.430 | ||
| 10 | 90 | 8.125 - 8.475 | ||
| 11 | 90 | 8.475 - 8.825 | ||
| 12 | 90 | 8.925 - 9.275 | ||
| 13 | 90 | 10.25 - 10.95 | ||
| 14 | 90 | 10.95 - 11.65 | ||
ETM+ | 1 | 30 | 0.45 - 0.515 | 185 |
| 2 | 30 | 0.525 - 0.605 | ||
| 3 | 30 | 0.63 - 0.690 | ||
| 4 | 30 | 0.75 - 0.90 | ||
| 5 | 30 | 1.55 - 1.75 | ||
| 6 | 60 | 10.40 - 12.5 | ||
| 7 | 30 | 2.09 - 2.35 | ||
| 8 | 15 | 0.52 - 0.90 (панхром.) |
В районе исследований растительные сообщества представлены преимущественно кустарниковыми тундрами (Salixlanata, S.phylicifolia), крупноерниковыми (Betulanana) тундрами, приуроченными преимущественно к ложбинам стока и плоскобугристыми болотами с кустарничково-мохово-лишайниковыми сообществами на буграх и осоковыми и пушициево-сфагновыми сообществами на плато водораздела.
Картирование нарушений растительного покрова проводили на основании анализа снимков спутника Landsat (TM и ETM) за 1987, 1988 и 2000 гг., полученные в середине вегетационного периода. Изображения были предварительно обработаны с помощью операции TasseledCap (TC) программного обеспечения ErdasImagine 8.5. Для выявления годичной динамики нарушений растительного покрова модельного участка было составлено комбинированное изображение (рис.2), рассчитанное как:
Красный канал = TC 1 канал 2000 г. – TC 1 канал 1987 г.
Зеленый канал = TC 2 канал 2000 г. – TC 2 канал 1987 г.
Синий канал = TC 3 канал 2000 г. – TC 3 канал 1987 г.
Рис.2. Динамика площадных нарушений на модельной территории
за период 1987 – 2000 гг.
На полученных изображениях 1987, 1988, 2000 годов нарушения растительного и почвенного покрова читаются достаточно хорошо. Как показывает комбинированное изображение, эти нарушения отмечаются на территории буровых скважин и прилегающих к ним земель, а также на участках расположения трубопровода и дорог. Различия спектральных характеристик на изображениях 1987 и 2000 годов позволяют предположить, что на многих участках, имеющих наиболее ранние по времени нарушения (1987 г.), происходят процессы естественного самовосстановления (демутации) растительного покрова. Отчетливые различия данных контуров с «естественным фоном» позволяют отнести «восстанавливающиеся» площади к участкам с мезогемеробной или полигемеробной степенью нарушенности (Новаковская, Акульшина, 1992).