Оцінка індикаторів опустелювання регіону Олешківські піски за довготривалими часовими рядами даних супутникового знімання Landsat
DOI:
https://doi.org/10.36023/ujrs.2023.10.1.229Ключові слова:
опустелювання, супутниковий моніторинг, класифікація земних покривів, регресійний аналіз, спектральний індекс, біофізичний індикатор, кліматичні зміниАнотація
Космічний моніторинг земної поверхні з метою оцінки динаміки та картування індикаторів опустелювання на сьогодні є одним із пріоритетних напрямків досліджень в галузі дистанційного зондування. Окрім того, що опустелювання є серйозною глобальною загрозою для економічної, соціальної та продовольчої безпеки, ризики опустелювання став актуальним також для південної України. За останні роки в Україні процеси зміни клімату стають все більш помітними. Розмиваються часові рамки пір року, зсуваються межі природних зон, все частіше спостерігаються аномальні значення метеорологічних показників та посилюється інтенсивність стихійних природних явищ. Оскільки південна Україна є найбільш вразливою до негативних кліматичних та ландшафтних змін, в тому числі опустелювання, в статті були розглянуті довготривалі ландшафтні зміни правобережжя річки Дніпро в Херсонській області, переважно представленої піщаними масивами регіону Олешшя, які мають назву Олешківські піски. Аридні ландшафти, до яких відноситься переважна частина Олешшя, є особливо вразливими до деградаційних процесів, тому космічний моніторинг даної території є актуальною задачею враховуючи сучасні глобальні кліматичні зміни. В рамках представленого дослідження розглянута довготривала динаміка ряду індикаторів опустелювання в межах піщаних арен Олешківських пісків, картування яких виконано за серіями багатоспектральних космічних зображень, отриманих супутниками Landsat за період 1986-2020 рр. В якості індикаторів опустелювання було обрано ряд математичних перетворень значень спектрального відбиття в різних спектральних діапазонах, які характеризують ключові біофізичні аспекти аридних ландшафтів: ступінь зволоженості ґрунтів, густина рослинності та поширення пісків. Для характеристики динаміки кожного із індикаторів застосовано регресійний аналіз, який продемонстрував загальний приріст кожного індикатора за дослідний період. Для визначення зв’язку значень приросту індикаторів опустелювання та ландшафтними змінами, що відбулись на дослідних ділянках також виконано класифікацію кількох зображень за різні роки та охарактеризовано просторові та кількісні зміни розподілу класів земних покривів.
Посилання
Afrasinei, G. M., Melis, M. T., & Buttau, C. (2017). Classification methods for detecting and evaluating changes in desertification-related features in arid and semiarid environments. Euro-Mediterr. J. Environ. Integr., 2, 14. doi:10.1007/s41207-017-0021-1.
Al-Bakri, J. T., Brown, L., Gedalof, Z., Berg, A., Nickling, W., Khresat, S., Salahat, M. & Saoub, H. (2016). Modelling desertification risk in the north-west of Jordan using geospatial and remote sensing techniques. Geomatics Nat. Hazards Risk, 7(2), 531–549. doi:10.1080/19475705.2014.945102.
Apostolov, O. A., Yelistratova, L. A., Romanciuc, I. F., Chekhniy, V. M. (2020). Identification of of deserted areas in Ukraine based on calculations of water indices based on remote sensing of the Earth. Ukrainian Geographical Journal, 1, 16–25. doi:10.15407/ugz2020.01.016. (In Ukrainian).
Bakr, N., Weindorf, D. C., Bahnassy, M., & El-Badawi, M. M. (2012). Multi-temporal assessment of land sensitivity to desertification in a fragile agro-ecosystem: environmental indicators. Ecol. Indic., 15, 271–280. doi:10.1016/j.ecolind.2011.09.034.
Barzani, N. M. & Khairulmaini O. S. (2013). Desertification risk mapping of the Zayandeh Rood Basin in Iran. J. Earth Syst. Sci., 122(5), 1269–1282. doi:10.1007/s12040-013-0348-1.
Crist, E. P. & Cicone, R. C. (1984). A physically based transformation of Thematic Mapper data – The TM Tasseled Cap. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 22(3), 256–263. doi:10.1109/TGRS.1984.350619.
Dalezios, N. R. & Eslamian, S. (2017). Environmental Impacts of Drought to Desertification Classification. In: S. Eslamian, & F. Eslamian (Eds.). Handbook of Drought and Water Scarcity, 1st ed., (vol. 2), 45-63. Taylor and Francis: Boca Raton, FL, USA.
Dawelbait, M. & Morari, F. (2012). Monitoring desertification in a Savannah region in Sudan using Landsat images and spectral mixture analysis. J. Arid. Environ., 80, 45–55. doi:10.1016/j.jaridenv.2011.12.011.
Djeddaoui, F., Chadli, M. & Gloaguen, R. (2017). Desertification Susceptibility Mapping Using Logistic Regression Analysis in the Djelfa Area, Algeria. Remote Sens., 9(10), 1031. doi:10.3390/rs9101031.
Fathizad, H., Ali Hakimzadeh Ardakani, M., Taghizadeh Mehrjardi, R. & Sodaiezadeh, H. (2018). Evaluating desertification using remote sensing technique and object-oriented classification algorithm in the Iranian central desert. J. Afr. Earth. Sci., 145, 115–130. doi:10.1016/j.jafrearsci.2018.04.012.
Food and Agriculture Organization of the United Nations. United Nations Environment Programme. (1984). Provisional Methodology for Assessment and Mapping of Desertification. Rome, FAO, UNEP. ISBN: 9789251014424.
Gao, B. C. (1996). NDWI – A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sens. Environ., 58, 257–266. doi:10.1016/S0034-4257(96)00067-3.
Granovska L. M. (2019). Hydrological and hydrogeological features of formation and use of Nizhny Dnieper sands. Ecological Sciences, 3(26), 40–45. doi:10.32846/2306-9716-2019-3-26-8. (In Ukrainian).
Huete, A., Didan, K., Miura, T., Rodriguez E. P., Gao X. & Ferreira, L. G. Overview of the radiometric and biophysical performance of the MODIS vegetation indices (2002). Remote Sens. Environ., 83, 195–213. doi:10.1016/S0034-4257(02)00096-2.
Kim, K., Wang, M. C., Ranjitkar, S., Liu, S., Xu, L. C. & Zomer, R. J. (2017). Using leaf area index (LAI) to assess vegetation response to drought in Yunnan province of China. J. Mountain Sci., 14, 1863–1872. doi:10.1007/s11629-016-3971-x.
Kryvulchenko А. (2019). Oleshky sands as a hierarchically constructed natural system. Bulletin of Lviv University. The geographical series, 53, 197–209. URL: http://publications.lnu.edu.ua/bulletins/index.php/geography/article/view/10666. (In Ukrainian).
Laity, J. (2008). Deserts and Desert Environments. Wiley-Blackwell, Oxford.
Lauwaet, D., van Lipzig, N. P. M. & De Ridder, K. (2009). The effect of vegetation changes on precipitation and Mesoscale Convective Systems in the Sahel. Clim. Dyn., 33, 521–534. doi:10.1007/s00382-009-0539-2.
Li, B. L. (2001). Sandy desertification trend in western Northeast China Plain in the past 10 years. Acta Geographica Sinica, 2, 54–61. doi:10.1007/BF02888688.
Lyalko, V. I., Romanciuc, I. F., Yelistratova, L. A., Apostolov, A. A. & Chekhniy, V. M. (2020). Detection of Changes in Terrestrial Ecosystems of Ukraine Using Remote Sensing Data. Journal of Geology, Geography and Geoecology, 1(29), 102–110. doi:10.15421/112010.
Mariano, D. A., Santos, C. A. C., Wardlow, B. D., Anderson, M. C., Schiltmeyer, A. V., Tadesse, T. & Svoboda, M. D. (2018). Use of remote sensing indicators to assess effects of drought and human-induced land degradation on ecosystem health in Northeastern Brazil. Remote Sens. Environ., 231, 129–143. doi:10.1016/j.rse.2018.04.048.
Markham, B. L., Storey, J. C., Williams, D. L. & Irons, J. R. (2004). Landsat sensor performance: history and current status. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 42(12), 2691-2694. doi:10.1109/TGRS.2004.840720.
Middleton, N. & Thomas, D. (1997). World atlas of desertification. London, New York, Sydney, Auckland, Arnold, UNEP.
O'Leary, D. P. (1990). Robust regression computation using iteratively reweighted least squares. SIAM J. Matrix Anal. Appl., 11(3), 466–480. doi:10.1137/0611032.
Richards, J. (1999). Remote Sensing Digital Image Analysis. Berlin: Springer-Verlag.
Rivera-Marin, D., Dash, J. & Ogutu, B. (2022). The use of remote sensing for desertification studies: A review. J. Arid. Environ., 206, 104829. doi:10.1016/j.jaridenv.2022.104829.
Safriel, U. & Adeel, Z. (2005). Dryland systems. In Millennium Ecosystem Assessment, Chapter 22, World Resources Institute, Island Press, Washington, DC.
Zanchetta, A., Bitelli, G. & Karnieli, A. (2016). Monitoring desertification by remote sensing using the Tasselled Cap transform for long-term change detection. Nat. Hazard., 83, 223–237. doi:10.1007/s11069-016-2342-9.
Zeng, N. & Yoon, J. (2009). Expansion of the world's deserts due to vegetation-albedo feedback under global warming. Geophys. Res. Lett., 36(17), L17401. doi:10.1029/2009GL039699.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійні умови: автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації на твір, одночасно ліцензований за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, що дозволяє іншим поділитися твором з підтвердженням авторства твору та первинною публікацією в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис у редакцію «Українського журналу дистанційного зондування Землі», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції журналу матеріалу, в т. ч. такі об’єкти авторського права як фотографії автора, рисунки, схеми, таблиці тощо), в тому числі на відтворення у пресі та мережі Інтернет, на поширення, на переклад рукопису на будь-які мови, експорту та імпорту примірників журналу зі статтею авторів з метою розповсюдження, на доведення до загального відома. Зазначені вище права автори передають редакції без обмеження терміну і на території всіх країн світу без обмеження в т. ч. на території України.
Автори гарантують наявність у них виняткових прав на використання переданого редакції матеріалу. Редакція не несе відповідальності перед третіми особами за порушення даних авторами гарантій. За Авторами залишається право використання їх опублікованого матеріалу, його фрагментів і частин в особистих, у тому числи наукових і освітянських цілях. Права на рукопис вважаються переданими Авторами редакції з моменту підписання до друку випуску журналу, в якому він публікується. Передрук матеріалів, опублікованих у журналі, іншими фізичними та юридичними особами можливий тільки зі згоди редакції, з обов’язковим зазначенням випуску журналу, в якому було опубліковано матеріал.
