Районы потенциальной аккумуляции голубого углерода в российской Арктике, выявляемые по данным Landsat
Исследования выполнены при поддержке проекта «Потенциал поглощения углерода прибрежными водно-болотными угодьями при изменениях климата» в рамках Соглашения с Министерством науки и высшего образования РФ № 075-15-2024-656 от 11 сентября 2024 г.
DOI:
https://doi.org/10.52575/2712-7443-2025-49-4-794-813Ключевые слова:
голубой углерод, Landsat 8-9, зона периодического затопления, Северный Ледовитый океан, вегетационный индекс NDVIАннотация
Баланс прибрежного голубого углерода во многом определяется растительностью, процессами, протекающими в прибрежной периодически затапливаемой зоне (ПЗБЗ) и потоками вещества с суши в море в результате водной и ветровой эрозии и разрушения береговой линии. В этом свете важное значение имеет как выделение самой ПЗБЗ, так и оценка ее состояния с точки зрения присутствия растительности и потенциала развития эрозии на прилегающих почвах берегов. С использованием архива спутниковых данных Landsat 8-9 за период с 2014 по 2024 годы проведен анализ динамичности береговой линии российского сектора Северного Ледовитого океана. Выделена территория периодического затопления. Проведена оценка потенциального количества надземной фитомассы в ПЗБЗ и выявлены участки с ее отсутствием и наибольшим содержанием. Анализ смежных прибрежных почв позволил выявить участки, на которых существует высокий потенциал выноса органического вещества на прибрежную территорию в результате эрозии почв и разрушения берегов. Согласно полученным данным площадь ПЗБЗ в российском секторе Северного Ледовитого океана (без учета подобных участков в островной части региона) превышает 46 тыс. км2. Всего выявлено 24 наиболее крупных зон, которые распределены по побережью достаточно равномерно. Лишь на самой восточной части побережья они отсутствуют. Учитывая потенциальное поступление углерода с прибрежных почв, было установлено, что наибольшим потенциалом аккумуляции голубого берегового углерода обладают ПЗБЗ в районе Чешской губы, устья Печеры (Баренцево море) и Оби (Карское море), Тазовской губы (Карское море) и устья Колымы (Восточно-Сибирское море). Наименьший потенциал характерен для заливов Фаддея, Терезы Клавенес (Море Лаптевых) и у острова Вайгач (Карское море). Полученные результаты послужат основой для более детального моделирования углеродного баланса береговой зоны территории исследований, а также для определения участков для постоянного мониторинга баланса голубого прибрежного углерода.
Скачивания
Библиографические ссылки
Список литературы
Алексеев Г.В. 1991. Климатический режим Арктики на рубеже ХХ и ХХI вв. СПб., Гидрометеоиздат, 256 с.
Арэ Ф.Э. 1985. Основы прогноза термоабразии. Новосибирск, Наука. Сибирское отделение, 172 с.
Васильев А.А., Остроумов В.Е., Губин С.В., Сороковиков В.А. 2007. Моделирование и прогноз термоабразии морских берегов Российской Арктики на ближайшие десятилетия. Криосфера Земли, 11(2): 60–67.
Балдина Е.А., Ширшова В.Ю., Романенко Ф.А., Луговой Н.Н., Жданова Е.Ю. 2022. Динамика береговой линии и состояния поверхности малых арктических островов (Визе и Ушакова) по разновременным оптическим и радиолокационным снимкам. Вестник Московского университета. Серия 5. География, 1: 107–121.
Григорьев М.Н., Разумов С.О., Куницкий В.В., Спектор В.Б. 2006. Динамика берегов восточных арктических морей России: основные факторы, закономерности и тенденции. Криосфера Земли, 10(4): 74–94.
Губин С.В., Лупачев А.В. 2023. Разнообразие строения и экологические функции почв побережий арктических морей. В кн.: Мерзлотные почвы в антропоцене. Всероссийская научно-практическая конференция, Салехард-Лабытнанги, 20–26 августа 2023. Сыктывкар, Коми научный центр УрО РАН: 10–11.
Единый государственный реестр почвенных ресурсов России. Версия 1.0. 2014. М., Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 768 с.
Каплин П.А., Леонтьев О.К., Лукьянова С.А., Никифоров Л.Г. 1991. Берега. М., Мысль, 479 с.
Лавриненко И.А. 2012. Дистанционный мониторинг растительности маршей побережья Баренцева моря. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 9(2): 67–72.
Лукьянова С.А., Сафьянов Г.А., Соловьева Г.Д., Шипилова Л.М. 2008. Типы арктических берегов России. Океанология, 48(2): 290–296.
Мартынов С.В. 2024. Природные условия прибрежной тундры Варандея. Трансформация естественных ландшафтов при антропогенном воздействии. Арктика и инновации, 2(3): 15–53. https://doi.org/10.21443/3034-1434-2024-2-3-15-53
Матвеева H.В., Лавриненко О.В. 2011. Растительность маршей северо-востока Малоземельской тундры. Растительность России, 17–18: 45–69.
Огородов С.А. 2010. Критерии стабильности (устойчивости) арктических берегов. Естественные и технические науки, 6(50): 356–358.
Разумов С.О. 2010. Мерзлота как фактор динамики береговой зоны восточных арктических морей России. Океанология, 50(2): 285–291.
Разумов С.О. 2018. Особенности реакции берегов восточных арктического морей России на климатические изменения. Наука и мир, 9–1(61): 70–72.
Сидорова В.А., Святова Е.Н., Цейц М.А. 2015. Пространственное варьирование свойств маршевых почв и их влияние на растительность (Кандалакшский залив). Почвоведение, 3: 259–267. https://doi.org/10.7868/S0032180X15030119
Смирнов И.П. 2015. Динамика прибрежных ландшафтов на северо-востоке острова Северный архипелага Новая Земля. Известия Русского географического общества, 147(3): 30–41.
Тишков А.А., Добрянский А.С., Кренке А.Н., Гнеденко А.Е. 2023. Изменение площади суши российской Арктики для освоения биотой. Арктика: экология и экономика, 13(2): 188–200. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2023-2-188-200
Шамрикова Е.В., Денева С.В., Кубик О.С. 2019. Распределение углерода и азота в почвенном покрове прибрежной территории Баренцева моря (Хайпудырская губа). Почвоведение, 5: 558–569. https://doi.org/10.1134/S0032180X19030092
Шумовская Д.А. 2024. Разрушение берегов в морях российской Арктики. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 3: 180–187. https://doi.org/10.36535/0235-5019-2024-03-6
Bertram C., Quaas M., Reusch T.B., Vafeidis A.T., Wolff C., Rickels W. 2021. The Blue Carbon Wealth of Nations. Nature Climate Change, 11(8): 704–709. https://doi.org/10.1038/s41558-021-01089-4
Chmura G.L., Anisfeld S.C., Cahoon D.R., Lynch J.C. 2003. Global Carbon Sequestration in Tidal, Saline Wetland Soils. Global biogeochemical cycles, 17(4): 11. https://doi.org/10.1029/2002GB001917
Couture N.J., Irrgang A., Pollard W., Lantuit H., Fritz M. 2018. Coastal Erosion of Permafrost Soils Along the Yukon Coastal Plain and Fluxes of Organic Carbon to the Canadian Beaufort Sea. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 123(2): 406–422. https://doi.org/10.1002/2017JG004166
Elmahdy S.I., Ali T.A., Mohamed M.M., Howari F.M., Abouleish M. Simonet D. 2020. Spatiotemporal Mapping and Monitoring of Mangrove Forests Changes From 1990 to 2019 in the Northern Emirates, UAE Using Random Forest, Kernel Logistic Regression and Naive Bayes Tree Models. Frontiers in Environmental Science, 8: 102. https://doi.org/10.3389/fenvs.2020.00102
Gorelick N., Hancher M., Dixon M., Ilyushchenko S., Thau D., Moore R. 2017. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sensing of Environment, 202: 18–27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.031
Kuenzer C., Bluemel A., Gebhardt S., Quoc T.V., Dech S. 2011. Remote Sensing of Mangrove Ecosystems: A Review. Remote Sensing, 3(5): 878–928. https://doi.org/10.3390/rs3050878
Lovelock C.E., Reef R. 2020. Variable Impacts of Climate Change on Blue Carbon. One Earth, 3(2), 195–211. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.07.010
Marachtanov V.P. 2019. Storm Erosion of Arctic Coasts Under the Combined Action of Thermal and Mechanical Factors. Norwegian Journal of development of the international science, 30: 21–26.
Mcleod E., Chmura G.L., Bouillon S., Salm R., Björk M., Duarte C.M., Lovelock C.E., Schlesinger W.H., Silliman B.R. 2011. A Blueprint for Blue Carbon: Toward an Improved Understanding of the Role of Vegetated Coastal Habitats in Sequestering CO2. Frontiers in Ecology and the Environment, 9(10): 552–560. https://doi.org/10.1890/110004
Mcowen C., Weatherdon L.V., Bochove J., Sullivan E., Blyth S., Zockler C., Stanwell-Smith D., Kingston N., Martin C.S., Spalding M., Fletcher S. 2017. A Global Map of Saltmarshes (v6.1). Biodiversity Data Journal, 5: e11764. https://doi.org/10.3897/BDJ.5.e11764.
Murray N.J., Phinn S.R., Clemens R.S., Roelfsema C.M., Fuller R.A. 2012. Continental Scale Mapping of Tidal Flats Across East Asia Using the Landsat Archive. Remote Sensing, 4(11): 3417–3426. https://doi.org/10.3390/rs4113417
Nascimento Jr W.R., Souza-Filho P.W.M., Proisy C., Lucas R.M., Rosenqvist A. 2013. Mapping Changes in the Largest Continuous Amazonian Mangrove Belt Using Object-Based Classification of Multisensor Satellite Imagery. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 117: 83–93. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2012.10.005
Qiu S., Zhu Z., He B. 2019. Fmask 4.0: Improved Cloud and Cloud Shadow Detection in Landsats 4-8 and Sentinel-2 Imagery. Remote Sensing of Environment, 231: 111205. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.05.024.
Quevedo J.M.D., Uchiyama Y., Kohsaka R. 2021. A Blue Carbon Ecosystems Qualitative Assessment Applying the DPSIR Framework: Local Perspective of Global Benefits and Contributions. Marine Policy, 128: 104462. https://doi.org/10.1016/j.marpol.2021.104462
Sergienko L.A. 2013. Salt Marsh Flora and Vegetation of the Russian Arctic Coasts. Czech Polar Reports, 3(1): 30–37.
Souza-Filho P.W.M., Paradella W.R., Rodrigues S.W., Costa F.R., Mura J.C., Gonçalves F.D. 2011. Discrimination of Coastal Wetland Environments in the Amazon Region Based on Multi-Polarized L-band Airborne Synthetic Aperture Radar Imagery. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 95(1): 88–98. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2011.08.011
Spalding M., Kainuma M., Collins L. 2010. World Atlas of Mangroves. London, Routledge, 336 p.
Giri C., Ochieng E., Tieszen L., Zhu Z., Singh A., Loveland T. 2011. Status and distribution of mangrove forests of the world using earth observation satellite data. Global Ecology and Biogeography, 20, 154–159.
Suardana A.A.M.A.P., Anggraini N., Nandika M.R., Aziz K., As-syakur A.R., Ulfa A., Wijaya A.D., Prasetio W., Winarso G., Dewanti R. 2023. Estimation and Mapping Above-Ground Mangrove Carbon Stock Using Sentinel-2 Data Derived Vegetation Indices in Benoa Bay of Bali Province, Indonesia. Forest and Society, 7(1): 116–134. https://doi.org/10.24259/fs.v7i1.22062
Thomas S. 2014. Blue Carbon: Knowledge Gaps, Critical Issues, and Novel Approaches. Ecological Economics, 107: 22–38. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2014.07.028
Vonk J.E., Sánchez-García L., Van Dongen B.E. 2012. Activation of Old Carbon by Erosion of Coastal and Subsea Permafrost in Arctic Siberia. Nature, 489(7414): 137–140.
Zhang Y., Guo L., Chen Y., Shi T., Luo M., Ju Q., Zhang H., Wang S. 2019. Prediction of Soil Organic Carbon based on Landsat 8 Monthly NDVI Data for the Jianghan Plain in Hubei Province, China. Remote Sensing, 11(14): 1683. https://doi.org/10.3390/rs11141683.
References
Alekseyev G.V. 1991. Klimaticheskiy rezhim Arktiki na rubezhe ХХ i XXI vv [Climatic Regime of the Arctic at the Turn of the 20th and 21st Centuries]. Saint Petersburg, Pabl. Gidrometeoizdat, 256 p.
Are F.E. 1985. Osnovy prognoza termoabrazii [Basics of Thermal Abrasion Forecasting]. Novosibirsk, Pabl. Nauka. Sibirskoe otdelenie, 172 p.
Vasiliev A.A., Ostroumov V.E., Gubin S.V., Sorokovikov V.A. 2007. Modelling and Prediction of Coastal Dynamics in Russian Arctic for Next Decades. Earth’s Cryosphere, 11(2): 60–67 (in Russian).
Baldina E.A., Shirshova V.Yu., Romanenko F.A., Lugovoi N.N., Zhdanova E.Yu. 2022. Dynamics of Coastline and Surface Conditions of the Small Arctic Islands (Vize and Ushakova) from Multitemporal Optical and Radar Images. Moscow University Bulletin. Series 5, Geography, 1: 107–121 (in Russian).
Grigoriev M.N., Razumov S.O., Kunitzkiy V.V., Spektor V.B. 2006. Dynamics of the Russian East Arctic Sea Coast: Major Factors, Regularities and Tendencies. Earth’s Cryosphere, 10(4): 74–94 (in Russian).
Gubin S.V., Lupachev A.V. 2023. Raznoobraziye stroyeniya i ekologicheskiye funktsii pochv poberezhiy arkticheskikh morey [Diversity of Structure and Ecological Functions of Soils on the Coasts of the Arctic Seas]. In: Merzlotnyye pochvy v antropotsene [Permafrost Soils in the Anthropocene]. All-Russian Scientific and Practical Conference, Salekhard-Labytnangi, 20–26 August 2023. Syktyvkar, Pabl. Komi nauchnyy tsentr UrO RAN: 10–11.
Yedinyy gosudarstvennyy reyestr pochvennykh resursov Rossii. Versiya 1.0 [Unified State Register of Soil Resources of Russia. Version 1.0]. 2014. Moscow, Pabl. Pochvennyy institut im. V.V. Dokuchayeva, 768 p.
Kaplin P.A., Leontyev O.K., Lukyanova S.A., Nikiforov L.G. 1991. Berega [Shores]. Moscow, Pabl. Mysl, 479 p.
Lavrinenko I.A. 2012. Distantsionnyy monitoring rastitel'nosti marshey poberezh'ya Barentseva morya [Remote Monitoring of Coastal Marsh Vegetation in the Barents Sea]. Sovremennyye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 9(2): 67–72.
Luk'yanova S.A., Saf'yanov G.A., Solov'yova G.D., Shipilova L.M. 2008. Types of Arctic Coasts of Russia. Oceanology, 48(2): 268–274 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S0001437008020148
Martynov S.V. 2024. Natural conditions of Varandey coastal tundra. Anthropogenic transformation of natural landscapes. Arctic and Innovations, 2(3): 15–53 (in Russian). https://doi.org/10.21443/3034-1434-2024-2-3-15-53
Matveyeva N.V., Lavrinenko O.V. 2011. Marsh Vegetation in the North-East of Malozemelskaya Tundra. Vegetation of Russia, 17–18: 45–69 (in Russian).
Ogorodov S.A. 2010. Kriterii stabil'nosti (ustoychivosti) arkticheskikh beregov [Stability Criteria for the Arctic coasts]. Natural and technical sciences, 6(50): 356–358.
Razumov S.O. 2010. Permafrost as a Factor of the Dynamics of the Coastal Zone of the Russian East Arctic Seas. Oceanology, 50(2): 285–291 (in Russian).
Razumov S.O. 2018. Peculiarities of Reaction of Coast in the East Arctic Seas of Russia on Climatic Changes. Science and World, 9–1(61): 70–72 (in Russian).
Sidorova V.A., Svyatova E.N., Tseyts M.A. 2015. Spatial Variability of the Properties of Marsh Soils and Their Impact on Vegetation. Eurasian Soil Science, 48(3): 223–230 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S1064229315030114
Smirnov I.P. 2015. Dynamics of Coastal Landscapes in the North-East of Northern Island of Novaya Zemlya Archipelago. Proceedings of the Russian Geographical Society, 147(3): 30–41 (in Russian).
Tishkov A.A., Dobryansky A.S., Krenke A.N., Gnedenko A.Ye. 2023. Changes in the Land Area of the Russian Arctic for the Biota Development. Arctic: Ecology and Economy, 13(2): 188–200 (in Russian). https://doi.org/10.25283/2223-4594-2023-2-188-200
Shamrikova E.V., Deneva S.V., Kubik O.S. 2019. Spatial Patterns of Carbon and Nitrogen in Soils of the Barents Sea Coastal Area (Khaypudyrskaya Bay). Eurasian Soil Science, 52(5): 507–517 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S1064229319030098
Shumovskaya D.A. 2024. Shore Destruction in the Sea of the Russian Arctic. Problemy okruzhayushchey sredy i prirodnykh resursov, 3: 180–187 (in Russian). https://doi.org/10.36535/0235-5019-2024-03-6
Bertram C., Quaas M., Reusch T.B., Vafeidis A.T., Wolff C., Rickels W. 2021. The Blue Carbon Wealth of Nations. Nature Climate Change, 11(8): 704–709. https://doi.org/10.1038/s41558-021-01089-4
Chmura G.L., Anisfeld S.C., Cahoon D.R., Lynch J.C. 2003. Global Carbon Sequestration in Tidal, Saline Wetland Soils. Global biogeochemical cycles, 17(4): 11. https://doi.org/10.1029/2002GB001917
Couture N.J., Irrgang A., Pollard W., Lantuit H., Fritz M. 2018. Coastal Erosion of Permafrost Soils Along the Yukon Coastal Plain and Fluxes of Organic Carbon to the Canadian Beaufort Sea. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 123(2): 406–422. https://doi.org/10.1002/2017JG004166
Elmahdy S.I., Ali T.A., Mohamed M.M., Howari F.M., Abouleish M. Simonet D. 2020. Spatiotemporal Mapping and Monitoring of Mangrove Forests Changes From 1990 to 2019 in the Northern Emirates, UAE Using Random Forest, Kernel Logistic Regression and Naive Bayes Tree Models. Frontiers in Environmental Science, 8: 102. https://doi.org/10.3389/fenvs.2020.00102
Gorelick N., Hancher M., Dixon M., Ilyushchenko S., Thau D., Moore R. 2017. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sensing of Environment, 202: 18–27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.031
Kuenzer C., Bluemel A., Gebhardt S., Quoc T.V., Dech S. 2011. Remote Sensing of Mangrove Ecosystems: A Review. Remote Sensing, 3(5): 878–928. https://doi.org/10.3390/rs3050878
Lovelock C.E., Reef R. 2020. Variable Impacts of Climate Change on Blue Carbon. One Earth, 3(2), 195–211. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.07.010
Marachtanov V.P. 2019. Storm Erosion of Arctic Coasts Under the Combined Action of Thermal and Mechanical Factors. Norwegian Journal of development of the international science, 30: 21–26.
Mcleod E., Chmura G.L., Bouillon S., Salm R., Björk M., Duarte C.M., Lovelock C.E., Schlesinger W.H., Silliman B.R. 2011. A Blueprint for Blue Carbon: Toward an Improved Understanding of the Role of Vegetated Coastal Habitats in Sequestering CO2. Frontiers in Ecology and the Environment, 9(10): 552–560. https://doi.org/10.1890/110004
Mcowen C., Weatherdon L.V., Bochove J., Sullivan E., Blyth S., Zockler C., Stanwell-Smith D., Kingston N., Martin C.S., Spalding M., Fletcher S. 2017. A Global Map of Saltmarshes (v6.1). Biodiversity Data Journal, 5: e11764. https://doi.org/10.3897/BDJ.5.e11764.
Murray N.J., Phinn S.R., Clemens R.S., Roelfsema C.M., Fuller R.A. 2012. Continental Scale Mapping of Tidal Flats Across East Asia Using the Landsat Archive. Remote Sensing, 4(11): 3417–3426. https://doi.org/10.3390/rs4113417
Nascimento Jr W.R., Souza-Filho P.W.M., Proisy C., Lucas R.M., Rosenqvist A. 2013. Mapping Changes in the Largest Continuous Amazonian Mangrove Belt Using Object-Based Classification of Multisensor Satellite Imagery. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 117: 83–93. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2012.10.005
Qiu S., Zhu Z., He B. 2019. Fmask 4.0: Improved Cloud and Cloud Shadow Detection in Landsats 4-8 and Sentinel-2 Imagery. Remote Sensing of Environment, 231: 111205. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.05.024.
Quevedo J.M.D., Uchiyama Y., Kohsaka R. 2021. A Blue Carbon Ecosystems Qualitative Assessment Applying the DPSIR Framework: Local Perspective of Global Benefits and Contributions. Marine Policy, 128: 104462. https://doi.org/10.1016/j.marpol.2021.104462
Sergienko L.A. 2013. Salt Marsh Flora and Vegetation of the Russian Arctic Coasts. Czech Polar Reports, 3(1): 30–37.
Souza-Filho P.W.M., Paradella W.R., Rodrigues S.W., Costa F.R., Mura J.C., Gonçalves F.D. 2011. Discrimination of Coastal Wetland Environments in the Amazon Region Based on Multi-Polarized L-band Airborne Synthetic Aperture Radar Imagery. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 95(1): 88–98. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2011.08.011
Spalding M., Kainuma M., Collins L. 2010. World Atlas of Mangroves. London, Routledge, 336 p.
Giri C., Ochieng E., Tieszen L., Zhu Z., Singh A., Loveland T. 2011. Status and distribution of mangrove forests of the world using earth observation satellite data. Global Ecology and Biogeography, 20, 154–159.
Suardana A.A.M.A.P., Anggraini N., Nandika M.R., Aziz K., As-syakur A.R., Ulfa A., Wijaya A.D., Prasetio W., Winarso G., Dewanti R. 2023. Estimation and Mapping Above-Ground Mangrove Carbon Stock Using Sentinel-2 Data Derived Vegetation Indices in Benoa Bay of Bali Province, Indonesia. Forest and Society, 7(1): 116–134. https://doi.org/10.24259/fs.v7i1.22062
Thomas S. 2014. Blue Carbon: Knowledge Gaps, Critical Issues, and Novel Approaches. Ecological Economics, 107: 22–38. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2014.07.028
Vonk J.E., Sánchez-García L., Van Dongen B.E. 2012. Activation of Old Carbon by Erosion of Coastal and Subsea Permafrost in Arctic Siberia. Nature, 489(7414): 137–140.
Zhang Y., Guo L., Chen Y., Shi T., Luo M., Ju Q., Zhang H., Wang S. 2019. Prediction of Soil Organic Carbon based on Landsat 8 Monthly NDVI Data for the Jianghan Plain in Hubei Province, China. Remote Sensing, 11(14): 1683. https://doi.org/10.3390/rs11141683.
Просмотров аннотации: 17
Поделиться
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Copyright (c) 2025 Региональные геосистемы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
