Разработаны базовые элементы технологии спутникового мониторинга процессов опустынивания аридных пастбищ России

Опустынивание земель в результате их деградации угрожает сельскому хозяйству во всём 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, лишённых растительного покрова из-за дефляции, меняется в зависимости от сезона и погодных условий: в засушливые годы она растёт, в более влажные — уменьшается. Но чтобы получать регулярные карты открытых песков и территорий, лишённых 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, лишённые растительности в течение всего года, имеют низкий вегетационный индекс и большой КСЯ. Таким образом, можно подобрать определённые 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 аэросъёмки, которую исследователи провели в 2023 г. 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. Учёные хотели определить, как изменилась площадь открытых песков и дефлированных территорий на юго-востоке европейской части России в 2020–2024 гг., когда наблюдались сильные пыльные бури, и как происходило зарастание перевеянных песков в более благоприятный 2025 г. 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 гг.) 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 гг. Это связано с экстремальной засухой, чрезмерным выпасом и сильными юго-восточными ветрами, вызвавшими катастрофические пыльные бури. Весной же 2025 г. практически на всей исследуемой территории преобладали процессы восстановления.

Если говорить о числах, то весной 2024 г. в этих областях было зафиксировано 240 тыс. га лишённых растительного покрова пастбищ. На большей части региона исследований летом и в начале осени 2024 г. наблюдались неблагоприятные гидротермические условия, которые привели к масштабной пыльной буре в конце сентября. Из-за неё площадь перевеянных песков увеличилась почти до 700 тыс. га. Весной 2025 г. зафиксировано около 200 тыс. га открытых песков и дефлированных территорий. Таким образом, примерно 500 тыс. га, лишённых растительного покрова пастбищ после пыльных бурь 2024 г., в разной степени покрылись растительностью весной 2025 г. 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 РФ и ФГБУ «Росагрохимслужба».

Работа «Разработаны базовые элементы технологии спутникового мониторинга процессов опустынивания аридных пастбищ Российской Федерации» под руководством заведующего лабораторией мониторинга наземных экосистем отдела технологий спутникового мониторинга ИКИ РАН профессора Барталёва Сергея Александровича вошла в список наиболее значимых результатов, полученных ИКИ РАН в 2025 г. и представленных в Отделение наук о Земле Российской академии наук. Исследование выполнено в рамках темы ИКИ РАН «Мониторинг» (госрегистрация № 122042500031-8) с использованием сервиса «Вега-Science» и инфраструктуры Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг».