A significant contribution to the absorption of carbon dioxide is made by forest trees and other woody vegetation growing on peatlands. The results of observations indicate the processes of afforestation of open peat bogs in different regions of Russia. A systematic study of these processes for all of Russia was based on satellite monitoring data for the period of the years 2001–2022. It was estimated that the area of open peat bogs annually identified over the country varies in the range of 123.1–129.6 million hectares. At the same time, the dynamics of their area is characterized by a downward trend at about 220 000 hectares per year, and in the period of the years 2011–2022, the magnitude of this negative trend reached 404 000 hectares per year. The area of peat bogs covered with forests and sparse trees increased during this period by 8.24 million hectares, and its average annual increase was estimated at about 377 000 hectares per year.
This study is devoted to the research of the dependence of the degree of forest damage by fires on the characteristics of the intensity of their burning according to satellite monitoring data by the MODIS system. As a measure of fire intensity, the study uses the fire radiation power (FRP), normalized to the area of the observation element (FRPS). The study proposes an approach that allows us to construct dependences of the degree of forest damage on FRPS values. The approach was developed based on a comparison of FRPS information obtained using MODIS instrument data and information from a postfire assessment of the degree of forest damage. An analysis was performed of the data accumulated at the Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences throughout Russia for the period from 2006 to 2021. This made it possible to analyze a significant number of regions (more than 10 million pixels), in which there is information on FRPS and the degree of forest damage. At the same time, data on the time (season), in which the fire was active, and the prevailing type of forest cover were also analyzed for each region. The availability of this information and representative statistics made it possible to obtain estimates of the probability of forest death from the intensity of burning, taking into account the type of forest cover and the duration of the fire. The study presents the obtained dependences and a brief analysis of their features. Based on the use of the obtained dependences, a new method for the rapid assessment of the area of pyrogenic forest death is proposed.
Threat to human safety is the most dramatic conflict between humans and large carnivores. Although carnivore attacks are generally rare, bears are relatively often involved. Here, we reveal an association between human encroachment into the landscape, that is, increasing road density, and brown bear‐caused human casualties (injuries and fatalities) in Russia. In European Russia, the frequency of casualties correlated positively with bear population size and negatively with the presence of Siberian pine, a crucial bear food in the predenning period and a commonly gathered human resource. In Siberia, however, the number of casualties was not related to the number of bears, but it was positively associated with both road density and the presence of Siberian pine. Increasing casualties there were seemingly linked to increasing access to areas where both humans and bears concentrated simultaneously to harvest the same resource, edible pine seeds. The latter are more often collected commercially in Siberia than in European Russia. Our study shows the link between habitat degradation and human–wildlife conflict. Indeed, interacting effects of habitat change and coexistence with large carnivores deserve further attention, as we illustrate here for Russian forests; a wide boreal ecosystem where human encroachment can have severe repercussions for wildlife and ecosystem functioning at multiple spatial levels.
Статья посвящена описанию системы «Вега-Science», предназначенной для обеспечения работы с данными сверхбольших распределённых архивов Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных Института космических исследований РАН (ЦКП «ИКИ-Мониторинг», http://ckp.geosmis.ru/).Система была создана в 2012 г., в настоящее время её пользователями являются более ста научных и образовательных организаций.С её использованием выполнено и ведётся более 70 различных российских и международных проектов, по результатам которых уже вышло более 600 публикаций.В статье рассматривается актуальность задачи обеспечения доступа к сверхбольшим распределённым архивам спутниковых данных и её решение на основе новых технологий, разработанных ИКИ РАН.Представлено, как эти технологии реализованы в ЦКП «ИКИ-Мониторинг», в том числе для предоставления распределённым коллективам пользователей возможности интерактивного анализа и обработки данных на базе централизованных вычислительных ресурсов центра ЦКП «ИКИ-Мониторинг».В статье также описывается общая архитектура построения системы «Вега-Science».Особое внимание уделяется описанию современных подходов к организации работы со спутниковыми данными, развитие которых во многом стимулировалось научными и прикладными проектами, выполняющимися с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг».Кратко описываются основные возможности системы «Вега-Science», при этом акцент делается на интерактивные инструменты для анализа и обработки данных и примеры их использования.В статье также представлена информация об опыте использования системы «Вега-
Во многих работах уже отмечалось, что при оценке площадей, пройденных лесными пожарами, на основе использования данных о детектировании активного горения следует вводить коррекцию геометрических площадей пожаров (объединения детектированных «горячих точек» в одно наблюдаемое событие горения по пространству и времени).Это связано в первую очередь с тем, что используемые для детектирования данные имеют достаточно низкое пространственное разрешение, что может приводить к завышению оценок площадей, пройденных огнём.Настоящая работа посвящена вопросам построения такой коррекции при использовании оценок площадей, пройденных пожарами, на основе детектирования активного горения по данным шестой коллекции приборов MODIS (MC6).Указанная коллекция имеет свои особенности, проанализированные в настоящей работе, которые могут существенно влиять на оценку пройденных огнём площадей.В работе представлены результаты построения коррекции для данных коллекции MC6, которые получены на основе анализа выборки из 5474 пожаров, детектированных на территории России в период 2009-2020 гг.Для указанной выборки были получены данные о гарях (площадях, пройденных лесными пожарами), основанные на использовании изображений высокого пространственного разрешения (10-30 м).Общая площадь картографированных гарей составила 9,06 млн га.На основе сравнения информации о площадях гарей с данными о геометрических площадях пожаров была получена формула коррекции, обсуждаемая в настоящей работе.Показано, что оценка площадей, пройденных лесными пожарами на территории России, по данным детектирования активного горения с применением предложенной коррекции может производиться с точностью порядка 4 %.Подобная точность, по мнению авторов
RUSSIAN JOURNAL OF FOREST SCIENCE, 2021, No. 2, P. 115–122 AN ASSESSMENT OF THE FOREST STANDS DESTRUCTION BY FIRES BASEDON THE REMOTE SENSING DATA ON A SEASONAL DISTRIBUTION OF BURNT AREAS S. A. Bartalev 1,2 , F. V. Stytsenko 1,2 1 Space Research Institute, Russian Academy of Sciences Profsoyuznaya st. 84/32, Moscow, 117997 2 Center for Forest Ecology and Productivity of the RAS Profsoyuznaya st. 84/32 bldg. 14, Moscow, 117997, Russia E-mail: bartalev@d902.iki.rssi.ru Received 17 August 2020 The paper presents the results of the lethality assessment of forest fires (the proportion of the dead forests area in comparison to their total area affected by fire) in the Russian forests for the period of 2006-2019. according to remote sensing data. The determined dependence of the probability of forests’ pyrogenic destruction on the time of the fire starting and its overall impact during the season allow us to consider the factor of the seasonal distribution of the area of fires one of the informative predictors of their lethality. The SFLI (Seasonal Fire Lethality Index) suggested in the article makes it possible to estimate the scale of Russian forests’ pyrogenic destruction based on the information obtained from satellite monitoring of the area covered by fire distribution during a fire hazardous season. The results obtained demonstrate the presence of a linear correlation between the value of the proposed index and the values of the forest fires lethality index. At the same time, the determination coefficient of the correlation between the two above-mentioned characteristics reaches its maximum (R2 = 0.80) on July 19, which determines the choice of this calendar date as the culminating day of the forest fires’ lethality. The linear regression equation corresponding to this calendar date between the characteristics of the fires’ lethality for the forests of Russia provides the possibility of its annual remote assessment with a mean square error of ± 10.5%. To assess the lethality of forest fires on the basis of the proposed method, there are minimal requirements for input data, which include only information on the distribution of the forest area covered by fire during the fire-hazardous season, which makes it possible to use it promptly on a national scale. The results obtained can be of direct practical importance for optimizing the fire protection regimes of Russian forests, taking into account the fires’ potential lethality. Keywords: forest fires, pyrogenic destruction of forests, forest fires monitoring, remote sensing, Seasonal Fire Lethality Index. Acknowledgements: The work has been carried out with a financial support of the RSCF (19-77-30015). Infrastructure of the Shared Knowledge Centre “IKI-Monitoring”, developed and being maintained within the framework of the “Monitoring” program (state register code 01.20.0.2.00164) was used to carry out this research. Statistical processing of data was carried out within the framework of the State Contract with CEPF RAS АААА-А18-118052590019-7. DOI: 10.31857/S0024114821020029 REFERENCES Bartalev S.A., Egorov V.A., Efremov V.Y., Lupyan E.A., Stytsenko F.V., Flitman E.V., Otsenka ploshchadi pozharov na osnove kompleksirovaniya sputnikovykh dannykh razlichnogo prostranstvennogo razresheniya MODIS i Landsat-TM/ETM+ (Integrated burnt area assessment based on combine use of multi-resolution MODIS and Landsat-TM/ETM+ satellite data), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa , 2012, Vol. 9, No. 2, pp. 9–27. Bartalev S.A., Stytsenko F.V., Egorov V.A., Loupian E.A., Sputnikovaya otsenka gibeli lesov Rossii ot pozharov (Satellite-based assessment of Russian forest fire mortality), Lesovedenie. , 2015, No. 2, pp. 83–94. Bartalev S.A., Stytsenko F.V., Khvostikov S.A., Loupian E.A., Metodologiya monitoringa i prognozirovaniya pirogennoi gibeli lesov na osnove dannykh sputnikovykh nablyudenii (Methodology of post-fire tree mortality monitoring and prediction using remote sensing data), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa , 2017, Vol. 14, No. 6, pp. 176–193. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_129394 (August 15, 2020) Kharuk V.I., Ponomarev E.I., Pozhary i gari sibirskoi taigi (Fires and burns of the Siberian taiga), Nauka iz pervykh ruk , 2020, No. 2 (87), pp. 56–71. Lupyan E.A., Bartalev S.A., Balashov I.V., Egorov V.A., Ershov D.V., Kobets D.A., Sen'ko K.S., Stytsenko F.V., Sychugov I.G., Sputnikovyi monitoring lesnykh pozharov v 21 veke na territorii Rossiiskoi Federatsii (tsifry i fakty po dannym detektirovaniya aktivnogo goreniya) (Satellite monitoring of forest fires in the 21st century in the territory of the Russian Federation (facts and figures based on active fires detection)), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa , 2017, Vol. 14, No. 6, pp. 158–175. Podol'skaya A.S., Ershov D.V., Shulyak P.P., Primenenie metoda otsenki veroyatnosti vozniknoveniya lesnykh pozharov v ISDM-Rosleskhoz (Forest fire occurrence probability assessment: method and approach in Russian remote monitoring information system (ISDM-Rosleskhoz)), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa , 2011, Vol. 8, No. 1, pp. 118–126. Ponomarev E.I., Kharuk V.I., Yakimov N.D., Rezul'taty i perspektivy sputnikovogo monitoringa prirodnykh pozharov Sibiri (Сurrent results and perspectives of wildfire satellite monitoring in Siberia), Sibirskii lesnoi zhurnal , 2017, No. 5, pp. 25–36. Shvidenko A.Z., Shchepashchenko D.G., Climate change and wildfires in Russia, Contemporary Problems of Ecology , 2013, Vol. 6, No. 7, pp. 683–692. Solov'ev V.S., Kozlov V.I., Karimov R.R., Vasil'ev M.S., Kompleksnyi monitoring grozovoi aktivnosti i lesnykh pozharov po dannym nazemnykh i sputnikovykh nablyudenii (Simultaneous monitoring of thunderstorm activity and forest fires on data of ground-base and remote sensing observations), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa , 2010, Vol. 7, No. 4, pp. 218–222. Stytsenko F.V., Bartalev S.A., Egorov V.A., Loupian E.A., Metod otsenki stepeni povrezhdeniya lesov pozharami na osnove sputnikovykh dannykh MODIS (Post-fire forest tree mortality assessment method using MODIS satellite data), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa , 2013, Vol. 10, No. 1, pp. 254–266.
The paper presents the sample database of vegetation cover damaged by wildfires, obtained from high spatial resolution remote sensing data (up to 10 meters per pixel). At the time of publication, more than 6 thousand fires with a total area of more than 12 million ha were mapped and confirmed with the focus on forest fires. The database covers the period from 2009 to 2020 and is constantly being updated. The presented database may be of interest for various scientific wildfire researches and can be used as training basis for a fully automatic high-resolution fire mapping method development.
Abstract The paper describes the Vega-Les (“Les” is the Russian word meaning “forest”) information system developed in the Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IKI) for complex monitoring of the Russian forests with satellite data. The Vega-Les information system provides online access to continuously updated long term Earth remote sensing data and derived products archives and automated data processing, analysis and synthesis online tools for wide range of remote users for forest resources monitoring and research. The paper gives information about system’s main features, available satellite data and provides examples of data analysis and processing tools.
The results of experimental studies presented in this paper characterize the possibility of damaged forests quantitative state assessment in a few years after the fire according to multispectral satellite measurements.The necessary reference data on forest damage were collected during the ground surveys of test fire sites in the Republic of Komi and the Krasnoyarsk territory.The study showed that understory represented by grass and shrub vegetation has a significant impact on the values of vegetative indices during the active vegetation phase, and there is a need for local accounting of this factor.
Представленные в работе результаты исследований характеризуют возможности количественной оценки состояния повреждённых лесов через несколько лет после воздействия пожара по данным многоспектральных спутниковых измерений.Необходимые для исследований независимые опорные данные о повреждениях лесов были собраны в ходе наземных обследований тестовых участков в Амурской, Иркутской, Томской областях, республики Коми и Красноярского края.Выполненный анализ позволил сделать вывод о значительном влиянии процессов постпожарного восстановления напочвенного растительного покрова на измеренные в вегетационный период спектрально-отражательные характеристики повреждённых лесов и, как следствие, о необходимости учёта данного фактора при дистанционной оценке степени их повреждения.Проведённые исследования позволили сделать вывод о принципиальной возможности использования спутниковых изображений, полученных в зимний период с наличием снежного покрова на земной поверхности, для оценки степени повреждения огнём хвойных вечнозелёных лесов.Преимущества спутниковых данных зимнего времени съёмки обуславливаются маскирующим эффектом снежного покрова, минимизирующего влияние пространственно неоднородных спектрально-отражательных характеристик напочвенной растительности на значения вегетационных индексов повреждённых пожарами лесов
Abstract. The object of this work is to develop web tools, which provide remote services necessary for disaster management purposes in domain of satellite Earth observation (EO) of vegetation areal, primarily forest or agricultural areas damaged by wild fires. The main idea for application of developed web tools is to provide targeted users with estimation instrument that allows not only to predict future or to detect existed perturbations in vegetation canopy but to estimate damage extent caused by disasters as well. To estimate damage extent of future possible disaster the developed services use historical data on vegetation canopy parameter both with hydrometeorology data on current weather conditions. Specialized EO data routines produce a set of products, which are required to make reliable prediction of possible damage extent subject to current weather conditions. In addition, the tools for estimation consequences of actual disaster event in vegetation areal are developed. In this case, special service compares actual state of vegetation canopy, which is retrieved from actual EO information, with historical information, which is extracted from special database that contains information on vegetation canopy status immediately before disaster event. This comparison allows not only to estimate the extent of actual damage but also to forecast disaster effects on future consequences, i.e. to estimate finally expected damage extent. Developed tools incorporate both forecasting and nowcasting possibilities to estimate damage extents. All necessary supporting services are implemented in active satellite data information system (IS) incorporated with long-term EO data archive. This incorporation allows upgrading possibilities of information system in disaster management support, namely in fast and reliable estimation of current and eventual damages.
Работа посвящена обсуждению вопроса оценки площадей, пройденных лесными пожарами, с использованием данных детектирования активного горения на основе информации, получаемой спутниковыми системами низкого пространственного разрешения.На основе сравнения измерений площадей
Выполнена инструментальная оценка площади ежегодной гибели лесов России от пожаров на основе спутниковых данных. Полученные данные, охватывающие период 2006-2013 гг., впервые позволили объективно оценить масштабы и многолетнюю изменчивость пирогенной гибели лесов, которая, как показали результаты проведенных исследований, характеризуется устойчивым нарастанием в последние годы. Анализ выявленных сезонных различий в характере последствий воздействия лесных пожаров свидетельствует, что к наибольшим разрушениям лесов приводят летние пожары с достижением максимума степени повреждения насаждений в июле. При этом весенний период характеризуется наибольшим вкладом в общую пройденную огнем площадь лесов. Результаты исследований указывают на наличие существенных различий в масштабах пирогенных повреждений лесов в зависимости от древесной породы. Установлено, что в породной структуре площади погибших насаждений доминируют лиственничники, в то время как лиственные породы подвержены деструкции от воздействия огня в наименьшей степени. Оценка доли пирогенной гибели в пройденной огнем площади лесов различных пород, которая может служить критерием их пожароустойчивости, показала, что темнохвойные леса обладают наименьшим, а лиственные леса - наибольшим уровнями устойчивости к деструктивному воздействию огня. В силу того, что представленные в статье результаты характеризуют гибель насаждений непосредственно в год воздействия огня, т.е. без учета послепожарного отпада в лесах в последующие годы, они могут рассматриваться в качестве нижней консервативной оценки, требующей дальнейшего уточнения на основе данных многолетних спутниковых наблюдений за состоянием поврежденных пожарами лесов. Полученные результаты могут быть использованы для выработки оптимальных стратегий организации охраны лесов России от пожаров, направленной на минимизацию потенциального ущерба их ресурсному потенциалу, а также для проведения исследований в области влияния пирогенного фактора на биосферные функции лесов.