vfuzemlВестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Vestnik of North-Eastern Federal University. Серия «Науки о Земле». Earth SciencesVestnik of North-Eastern Federal University Series "Earth Sciences"2587-8751Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова10.25587/2587-8751-2024-3-38-50vfuzeml-270Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ И БИОГЕОГРАФИЯ, ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ И ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВPHYSICAL GEOGRAPHY AND BIOGEOGRAPHY, SOIL GEOGRAPHY, AND LANDSCAPE GEOCHEMISTRYДистанционная оценка влияния температурного режима на NDVI растительности Башкирского государственного природного заповедникаRemote assessment of the temperature regime impact on the vegetation NDVI at the Bashkir State Nature ReserveБогданЕ. А.BogdanE. A.

Богдан Екатерина Александровна – к.э.н., в.н.с.; доцент

г. Уфа

Ekaterina A. Bogdan – Candidate of Economic Sciences, leading researcher; Associate Professor

Ufa

eavolkova@bk.ruБеланЛ. Н.BelanL. N.

Белан Лариса Николаевна – д.г.-м.н., директор Центра технологий декарбонизации; профессор

г. Уфа

Larisa N. Belan – Doctor of Geological and Mineralogical Sciences; Director of the Center for Decarbonization Technologies, Professor

Ufa

belan77767@mail.ruВитценкоА. Ю.VitsenkoA. Y.

Витценко Анастасия Юрьевна – лаборант

г. Уфа

Anastasia Y. Vitsenko – laboratory assistant

Ufa

nastya-vitcenko@mail.ruТуктароваИ. О.TuktarovI. O.

Туктаровa Ирэн Ольвертовна – к.т.н., доцент, заведующий кафедрой

г. Уфа

Iren O. Tuktarova – Candidate of Technical Sciences, Docent, Head of department, Docent

Ufa

umrko@mail.ruШагалиевР. Д.ShagalievR. D.

Шагалиев Руслан Данифович – к.т.н., начальник межвузовской лаборатории

г. Уфа

Ruslan D. Shagaliev – Candidate of Technical Sciences, Head of the Iteruniversity

Ufa

shagaliev@rambler.ruУфимский государственный нефтяной технический университет; Уфимский университет науки и технологииРоссияUfa State Petroleum Technological University; Ufa University of Science and TechnologyRussian FederationУфимский государственный нефтяной технический университетРоссияUfa State Petroleum Technological UniversityRussian Federation202425092024033850Copyright © Богдан Е.А., Белан Л.Н., Витценко А.Ю., Туктарова И.О., Шагалиев Р.Д., 20242024Богдан Е.А., Белан Л.Н., Витценко А.Ю., Туктарова И.О., Шагалиев Р.Д.Bogdan E.A., Belan L.N., Vitsenko A.Y., Tuktarov I.O., Shagaliev R.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vnzsvfu.ru/jour/article/view/270

Изменение климата влияет на особенности продуктивности растительности. Для севера России и запада Сибири отмечено увеличение продуктивности и показателя NDVI в связи с увеличением значения средней аобратный эффект: увеличение температуры воздуха приводит к снижению значений NDVI. Башкирский государственный природный заповедник (БГПЗ) находится в переходной зоне и представляет собой фоновую территорию, лишенную антропогенного воздействия. Для получения цельной картины по всей территории заповедника использованы методы анализа данных дистанционного зондирования Земли. Используя данные сенсора MODIS, скорректированные по данным метеостанции Уфа-Дёма построены карты распределения ночных и дневных температур воздуха. Также определены средние значения NDVI. Выявлено значимое влияние дневных температур на показатель NDVI: r = 0,87, R2 = 0,75.

Для оценки территориального распределения взаимосвязей температуры воздуха и NDVI в программе SAGA GIS с использованием инструмента Regression: Multiply Regression Analysis (Grid and Predictor Grids) построена карта пространственного распределения коэффициента детерминации (R2) для территории БГПЗ.

Анализ территориального распределения влияния температуры воздуха на NDVI за период 2019-2023 гг. показал, что наибольшие корреляционные связи демонстрируют древостои хребта Урмантау (R2 = 0,82), в то время как остепенённые участки хребта Южный Крака показывают более слабые связи с температурой воздуха (R2 = 0,62). Таким образом, наблюдается бóльшая устойчивость степных сообществ БГПЗ к повышениям температур воздуха, нежели сосново-березовых древостоев. Растительность БГПЗ демонстрирует переходное состояние между условиями Казахстана и более северными территориями России, при котором растительность лесов заповедника находится в большем угнетении от повышения температур, чем растительность степей.

Climate change affects the characteristics of vegetation productivity. For the north of Russia and west Siberia, an increase in productivity and NDVI index was noted due to an increase in temperature. For Kazakhstan and southeast Russia, the opposite effect is observed: an increase in temperature leads to a decrease in the NDVI value. The Bashkir State Nature Reserve (BSNR) is located in the transition zone and is a background area devoid of anthropogenic impact. To obtain a complete picture of the entire for territory of the reserve, methods of analyzing Earth remote sensing data were used. Using data from the MODIS sensor, adjusted according to data from the Ufa weather station, maps of the distribution of night and daytime temperatures were built. The average NDVI values were also determined. A significant influence of daytime temperatures on the NDVI index was revealed: r = 0.87, R2 = 0.75.

To assess the territorial distribution of temperature and NDVI relationships in the SAGA GIS program using the Regression: Multiply Regression Analysis (Grid and Predictor Grids) tool, a map of the spatial distribution of the coefficient of determination (R2) for the territory of the BPPZ was built.

An analysis of the territorial distribution of the temperature effect on NDVI showed that the stands of the Urmantau ridge demonstrate the greatest correlations (R2 = 0.82), while the settled sections of the Southern Kraka ridge show weaker links with temperature (R2 = 0.62). Thus, there is a greater resistance of the steppe communities of the BSNR to temperature increases than pine-birch stands. Thus, the vegetation of the BSNR demonstrates a transitional state between the conditions of Kazakhstan and the more northern territories of Russia, in which the vegetation of forests of the reserve is more oppressed by rising temperatures than the vegetation of the steppes.

изменение климатагеоинформационная системадистанционное зондирование Землиприродный заповедниксреднегодовые температурыдневные температурыночные температурысреднесуточные температурыNDVIclimate changegeoinformation systemremote sensing of the Earthnature reservedaytime temperaturesnight temperaturesaverage daily temperaturesNDVIReferencesSirotenko, O.D. Current Climate Change In Biosphere Productivity In Russia And Adjacent Countries / O.D. Sirotenko, E.V. Abashina. – Text : unmediated // Russ. Meteorol. Hydrol. – 2008. – Vol. 4. – P. 101-107.Sirotenko, O.D. Current Climate Change In Biosphere Productivity In Russia And Adjacent Countries / O.D. Sirotenko, E.V. Abashina. – Text : unmediated // Russ. Meteorol. Hydrol. – 2008. – Vol. 4. – P. 101-107.Шиятов, С.Г. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации / С.Г. Шиятов, Е.А. Ваганов. – Красноярск: КрасГУ, 2000. – 80 с.Shijatov, S.G. Osnovy dendrohronologii. Sbor i poluchenie drevesno-kol'cevoj informacii / S.G. Shijatov, E.A. Vaganov. – Krasnojarsk: KrasGU, 2000. – 80 s.Frost, G.V. Regional and landscape-scale variability of Landsat-observed vegetation dynamics in northern Siberian tundra / G.V. Frost, H.E. Epstein, D.A. Walker. – Text : unmediated // Environ. Res. Lett. – 2014. – Vol. 9.Frost, G.V. Regional and landscape-scale variability of Landsat-observed vegetation dynamics in northern Siberian tundra / G.V. Frost, H.E. Epstein, D.A. Walker. – Text : unmediated // Environ. Res. Lett. – 2014. – Vol. 9.Зуев, В.В. Комплексные исследования отклика фотосинтетического аппарата ели сибирской (Picea obovata Ledeb.) на воздействие УФ-В-радиации / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, А.П. Зотикова, О.Г. Бендер, В.Л. Правдин // Журнал Сибирского федерального университета. – 2010. – № 3(4). – С. 391-406.Zuev, V.V. Kompleksnye issledovanija otklika fotosinteticheskogo apparata eli sibirskoj (Picea obovata Ledeb.) na vozdejstvie UF-V-radiacii / V.V. Zuev, N.E. Zueva, A.P. Zotikova, O.G. Bender, V.L. Pravdin // Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. – 2010. – № 3(4). – S. 391-406.Зуев, В.В. Климатически обусловленные изменения растительного покрова тайги и тундры Западной Сибири в 1982-2015 гг. по данным спутниковых наблюдений / В.В. Зуев, Е.М. Короткова, А.В. Павлинский // Исследование Земли из космоса. – 2019. – № 6. – С. 66-76.Zuev, V.V. Klimaticheski obuslovlennye izmenenija rastitel'nogo pokrova tajgi i tundry Zapadnoj Sibiri v 1982-2015 gg. po dannym sputnikovyh nabljudenij / V.V. Zuev, E.M. Korotkova, A.V. Pavlinskij // Issledovanie Zemli iz kosmosa. – 2019. – № 6. – S. 66-76.Широких, П.С. Закономерности лесовосстановительных сукцессий на заброшенных сельскохозяйственных землях Башкирского Предуралья / П.С. Широких, Н.И. Федоров, И.Р. Туктамышев, И.Г. Бикбаев, В.Б. Мартыненко // Экобиотех. – 2023. – № 3. – С. 179-187.Shirokih, P.S. Zakonomernosti lesovosstanovitel'nyh sukcessij na zabroshennyh sel'skohozjajstvennyh zemljah Bashkirskogo Predural'ja / P.S. Shirokih, N.I. Fedorov, I.R. Tuktamyshev, I.G. Bikbaev, V.B. Martynenko // Jekobioteh. – 2023. – № 3. – S. 179-187.Oh, J. Competing effects of vegetation on summer temperature in North Korea / J. Oh, E. Lee. – Text : unmediated // Theor. Appl. Climatol. Springer Vienna. – 2023. – Vol. 152(3-4). – P. 913-931.Oh, J. Competing effects of vegetation on summer temperature in North Korea / J. Oh, E. Lee. – Text : unmediated // Theor. Appl. Climatol. Springer Vienna. – 2023. – Vol. 152(3-4). – P. 913-931.Реестр особо охраняемых природных территорий Республики Башкортостан / А.М. Волков, Л.А. Едренкина, А.А. Мулдашев и др. – Уфа: Издательство «Гилем», 2006. – 414 с.Reestr osobo ohranjaemyh prirodnyh territorij Respubliki Bashkortostan / A.M. Volkov, L.A. Edrenkina, A.A. Muldashev i dr. – Ufa: Izdatel'stvo «Gilem», 2006. – 414 s.Мартыненко, В.Б. Леса Башкирского государственного природного заповедника: синтаксономия и природоохранная значимость / В.Б. Мартыненко, А.И. Соломещ, Т.В. Жирнова // Институт биологии Уфимского научного центра РАН, Отделение биологических наук Академии наук Республики Башкортостан. – Уфа: Издательство «Гилем», 2003. – 203 с.Martynenko, V.B. Lesa Bashkirskogo gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika: sintaksonomija i prirodoohrannaja znachimost' / V.B. Martynenko, A.I. Solomeshh, T.V. Zhirnova // Institut biologii Ufimskogo nauchnogo centra RAN, Otdelenie biologicheskih nauk Akademii nauk Respubliki Bashkortostan. – Ufa: Izdatel'stvo «Gilem», 2003. – 203 s.Мартыненко, В.Б. Синтаксономический анализ лесов Башкирского государственного природного заповедника: специальность 03.00.05: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Мартыненко Василий Борисович. – Уфа, 1999. – 16 с.Martynenko, V.B. Sintaksonomicheskij analiz lesov Bashkirskogo gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika: special'nost' 03.00.05: avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni kandidata biologicheskih nauk / Martynenko Vasilij Borisovich. – Ufa, 1999. – 16 s.Zhang, P. Using enhanced vegetation index and land surface temperature to reconstruct the solar-induced chlorophyll fluorescence of forests and grasslands across latitude and phenology / P. Zhang [et al.]. – Text : unmediated // Front. For. Glob. Chang. – 2023. – Vol. 6. – P. 1257287.Zhang, P. Using enhanced vegetation index and land surface temperature to reconstruct the solar-induced chlorophyll fluorescence of forests and grasslands across latitude and phenology / P. Zhang [et al.]. – Text : unmediated // Front. For. Glob. Chang. – 2023. – Vol. 6. – P. 1257287.Abubakar, I.M. MODIS data assessment of the relationship between vegetation and land surface temperature for central vegetation zone of Adamawa State, Nigeria / I.M. Abubakar, B.Y. Idi. – Text : unmediated // Dutse J. Pure Appl. Sci. – 2023. – Vol. 9(2a). – P. 332-343.Abubakar, I.M. MODIS data assessment of the relationship between vegetation and land surface temperature for central vegetation zone of Adamawa State, Nigeria / I.M. Abubakar, B.Y. Idi. – Text : unmediated // Dutse J. Pure Appl. Sci. – 2023. – Vol. 9(2a). – P. 332-343.Ajay, K. Literature Survey for Land Surface Temperature Using Parameters that Include the Normalised Differential Vegetation Index and the Impervious Surface Area / K. Ajay, N. Bikaram, K.R. Rupesh. – Text : unmediated // Am. J. Sci. Learn. Dev. – 2023. – Vol. 2(8). – P. 221-223.Ajay, K. Literature Survey for Land Surface Temperature Using Parameters that Include the Normalised Differential Vegetation Index and the Impervious Surface Area / K. Ajay, N. Bikaram, K.R. Rupesh. – Text : unmediated // Am. J. Sci. Learn. Dev. – 2023. – Vol. 2(8). – P. 221-223.Wang, B. Dryness limits vegetation pace to cope with temperature change in warm regions / B. Wang [et al.]. – Text : unmediated // Glob. Chang. Biol. – 2023. – Vol. 29(17). – P. 4750-4757.Wang, B. Dryness limits vegetation pace to cope with temperature change in warm regions / B. Wang [et al.]. – Text : unmediated // Glob. Chang. Biol. – 2023. – Vol. 29(17). – P. 4750-4757.Zhou, S. Identifying the Effects of Vegetation on Urban Surface Temperatures Based on Urban-Rural Local Climate Zones in a Subtropical Metropolis / S. Zhou [et al.]. – Text : unmediated // Remote Sens. – 2023. – Vol. 15(19).Zhou, S. Identifying the Effects of Vegetation on Urban Surface Temperatures Based on Urban-Rural Local Climate Zones in a Subtropical Metropolis / S. Zhou [et al.]. – Text : unmediated // Remote Sens. – 2023. – Vol. 15(19).Arabi Aliabad F. Improving the Accuracy of Landsat 8 Land Surface Temperature in Arid Regions by MODIS Water Vapor Imagery / F. Arabi Aliabad [et al.]. – Text : unmediated // Atmosphere (Basel). – 2023. – Vol. 14(10).Arabi Aliabad F. Improving the Accuracy of Landsat 8 Land Surface Temperature in Arid Regions by MODIS Water Vapor Imagery / F. Arabi Aliabad [et al.]. – Text : unmediated // Atmosphere (Basel). – 2023. – Vol. 14(10).Li, S. Evaluation of Landsat 8-like land surface temperature by fusing Landsat 8 and Modis land surface temperature product / Li, S. et al. – Text : unmediated // Processes. – 2021. – Vol. 9(12). – P. 1-19.Li, S. Evaluation of Landsat 8-like land surface temperature by fusing Landsat 8 and Modis land surface temperature product / Li, S. et al. – Text : unmediated // Processes. – 2021. – Vol. 9(12). – P. 1-19.Адамович, Т.А. Использование различных комбинаций спектральных каналов космических снимков спутника Landsat 8 для оценки природных сред и объектов (обзор) / Т.А. Адамович, Т.Я. Ашихмина, Г.Я. Кантор. – Текст : непосредственный // Теоретическая и прикладная экология. – 2017. – № 2. – С. 9-18.Adamovich, T.A. Ispol'zovanie razlichnyh kombinacij spektral'nyh kanalov kosmicheskih snimkov sputnika Landsat 8 dlja ocenki prirodnyh sred i ob#ektov (obzor) / T.A. Adamovich, T.Ja. Ashihmina, G.Ja. Kantor. – Tekst : neposredstvennyj // Teoreticheskaja i prikladnaja jekologija. – 2017. – № 2. – S. 9-18.Адамович, Т.А. Анализ сезонной и многолетней динамики вегетационного индекса NDVI на территории государственного природного заповедника «Нургуш» / Т.А. Адамович, Г.Я. Кантор, Т.Я. Ашихмина, В.П. Савиных. – Текст : непосредственный // Теоретическая и прикладная экология. – 2018. – № 1. – С. 18-24.Adamovich, T.A. Analiz sezonnoj i mnogoletnej dinamiki vegetacionnogo indeksa NDVI na territorii gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika «Nurgush» / T.A. Adamovich, G.Ja. Kantor, T.Ja. Ashihmina, V.P. Savinyh. – Tekst : neposredstvennyj // Teoreticheskaja i prikladnaja jekologija. – 2018. – № 1. – S. 18-24.Рыгалова, Н.В. Связь вегетационного индекса степных сообществ и радиального прироста сосны ленточных боров Юга Западной Сибири / Н.В. Рыгалова, Т.Г. Плуталова, Я.В. Мартынова. – Текст : непосредственный // Степи Северной Евразии: материалы девятого международного симпозиума, Оренбург, 07-11 июня 2021 года. – Оренбург: Оренбургский государственный университет. – 2021. – С. 685-690.Rygalova, N.V. Svjaz' vegetacionnogo indeksa stepnyh soobshhestv i radial'nogo prirosta sosny lentochnyh borov Juga Zapadnoj Sibiri / N.V. Rygalova, T.G. Plutalova, Ja.V. Martynova. – Tekst : neposredstvennyj // Stepi Severnoj Evrazii: materialy devjatogo mezhdunarodnogo simpoziuma, Orenburg, 07-11 ijunja 2021 goda. – Orenburg: Orenburgskij gosudarstvennyj universitet. – 2021. – S. 685-690.Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации: общее резюме / Е.М. Акентьева, О.А. Анисимов, М.Ю. Бардин и др. – Санкт-Петербург: Издательство «Наукоемкие технологии». – 2022. – 124 с. – Текст : непосредственный.Tretij ocenochnyj doklad ob izmenenijah klimata i ih posledstvijah na territorii Rossijskoj Federacii: obshhee rezjume / E.M. Akent'eva, O.A. Anisimov, M.Ju. Bardin i dr. – Sankt-Peterburg: Izdatel'stvo «Naukoemkie tehnologii». – 2022. – 124 s. – Tekst : neposredstvennyj.Kamalova, R. Assessment of Changes in Agroclimatic Resources of the Republic of Bashkortostan (Russia) under the Context of Global Warming / R. Kamalova, E. Bogdan, L. Belan [et al.]. – Text : unmediated // Climate. – 2024. – vol. 12(1). – P. 11.Kamalova, R. Assessment of Changes in Agroclimatic Resources of the Republic of Bashkortostan (Russia) under the Context of Global Warming / R. Kamalova, E. Bogdan, L. Belan [et al.]. – Text : unmediated // Climate. – 2024. – vol. 12(1). – P. 11.Шинкаренко, С.С. Многолетняя динамика NDVI аридных пастбищных ландшафтов Европейской России и сопредельных территорий / С.С. Шинкаренко, С.А. Барталев. – Текст : непосредственный // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2022. – Т. 19. – № 6. – С. 108-123.Shinkarenko, S.S. Mnogoletnjaja dinamika NDVI aridnyh pastbishhnyh landshaftov Evropejskoj Rossii i sopredel'nyh territorij / S.S. Shinkarenko, S.A. Bartalev. – Tekst : neposredstvennyj // Sovremennye problemy distancionnogo zondirovanija Zemli iz kosmosa. – 2022. – T. 19. – № 6. – S. 108-123.Пропастин, П.A. Анализ многолетних рядов NOAA/AVHRR/NDVI и гидрометрических условий южной части Казахского мелкосопочника / П.A. Пропастин, Н.P. Муратова. – Текст : непосредственный // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2006. – Т. 3. – № 2. – С. 366-374.Propastin, P.A. Analiz mnogoletnih rjadov NOAA/AVHRR/NDVI i gidrometricheskih uslovij juzhnoj chasti Kazahskogo melkosopochnika / P.A. Propastin, N.P. Muratova. – Tekst : neposredstvennyj // Sovremennye problemy distancionnogo zondirovanija Zemli iz kosmosa. – 2006. – T. 3. – № 2. – S. 366-374.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.