Разработаны базовые элементы технологии спутникового мониторинга процессов опустынивания аридных пастбищ России
25 декабря 2025 г.
Методику, позволяющую автоматически определять пастбища с утратой естественного растительного покрова вследствие опустынивания по данным дистанционного зондирования Земли разработали ученые Института космических исследований РАН и Дагестанского федерального исследовательского центра РАН. Они также оценили, как, с учетом сезонных вариаций, изменялись площади открытых песков в южных регионах России за несколько лет.
Опустынивание земель в результате их деградации угрожает сельскому хозяйству во всем мире. В России в зоне риска опустынивания расположены около 115 млн га сельскохозяйственных угодий в 36 субъектах страны. Очень важно вести постоянный мониторинг этих территорий, который возможен с помощью спутниковых данных.
Когда говорят об опустынивании, имеют в виду земли, продуктивность которых снижается или полностью утрачивается в результате водной эрозии или дефляции – так называют перенос почвы ветром. Площадь пастбищ, лишенных растительного покрова из-за дефляции, меняется в зависимости от сезона и погодных условий: в засушливые годы она растет, в более влажные – уменьшается. Но чтобы получать регулярные карты открытых песков и территорий, лишенных растительности, надо уметь выделять их по характерным «признакам» в спутниковых данных.
Для этого в ИКИ РАН и Дагестанском ФИЦ РАН предложили использовать два показателя – вегетационный индекс NDVI и коэффициент спектральной яркости (КСЯ) в красном диапазоне. Территории, лишенные растительности в течение всего года, имеют низкий вегетационный индекс и большой КСЯ. Таким образом, можно подобрать определенные пороговые значения для этих показателей, на основе которых строится обучающая выборка для алгоритмов классификации спутниковых данных дистанционного зондирования. Эти пороговые значения были выбраны на основе данных аэросъемки, которую исследователи провели в 2023 году с помощью беспилотных летательных аппаратов в Ногайской степи (Дагестан).
Следующим этапом работы стало исследование российской части Северного Прикаспия – обширного региона, где процессы опустынивания пастбищ наиболее интенсивны в Астраханской области, Ставропольском крае, республиках Дагестан, Калмыкия и Чечня. Ученые хотели определить, как изменилась площадь открытых песков и дефлированных территорий на юго-востоке европейской части России в 2020–2024 годах, когда наблюдались сильные пыльные бури, и как происходило зарастание перевеянных песков в более благоприятном 2025 году. Для работы использовались данные спутников Landsat-8 и -9 (США) и Sentinel-2 (Европейское космическое агентство).
В итоге впервые для наиболее подверженных опустыниванию регионов России были получены карты многолетних (2019–2025 годы) изменений подвижных песков с учетом их сезонной динамики. Полученные результаты показывают, что максимальная площадь открытых песков и дефлированных пастбищ (около 1,5 млн га) была отмечена в 2020–2021 годах. Это связано с экстремальной засухой, чрезмерным выпасом и сильными юго-восточными ветрами, вызвавшими катастрофические пыльные бури. Весной же 2025 года практически на всей исследуемой территории преобладали процессы восстановления.
Если говорить о числах, то весной 2024 года в этих областях было зафиксировано 240 тысяч га лишенных растительного покрова пастбищ. На большей части региона исследований летом и в начале осени 2024 года наблюдались неблагоприятные гидротермические условия, которые привели к масштабной пыльной буре в конце сентября. Из-за нее площадь перевеянных песков увеличилась почти до 700 тысяч га. Весной 2025 года зафиксировано около 200 тысяч га открытых песков и дефлированных территорий. Таким образом, примерно 500 тысяч га, лишенных растительного покрова пастбищ после пыльных бурь 2024 года, в разной степени покрылись растительностью весной 2025 года. Но следует учитывать, что восстановившаяся растительность – это, в основном, однолетники, и при неблагоприятных внешних условиях процессы дефляции могут усилиться.
Эта работа стала началом более масштабного исследования проблемы опустынивания и ляжет в основу будущей системы мониторинга состояния земель в зоне риска, которая разрабатывается совместно с Министерством сельского хозяйства России и ФГБУ «Росагрохимслужба».
Источник: ИКИ РАН.