基于遥感的欧亚北方森林林火信息提取及其时空变化研究——以俄罗斯西伯利亚地区东南部为例

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火灾是陆地生态系统扰动的重要驱动因子,火烧迹地检测不仅可以反映火灾对森林植被的影响及其损失信息,还可以反映林火对生态环境的影响情况,并且为全球碳循环研究提供重要的数据支持。传统的火烧迹地检测主要采用地面调查与测量的方法,存在工作量大、成本高、效率低和实效性差等问题。利用遥感手段检测火烧迹地,则可以有效地避免这些问题,实现较大时空尺度的火烧迹地信息获取。  西伯利亚地区的泰加森林是全球重要林区之一,能为全球带来巨大的生态环境效益,而森林火灾是该区域的主要干扰因子之一。本文选择西伯利亚地区的一个典型区域作为研究区,利用MODIS影像进行了火烧迹地提取及分析研究,主要的研究内容及成果如下:  (1)利用基于火点的归一化燃烧率指数差分法(Hotspot and NBR DifferencingSynergy, HANDS),提取得到研究区2005-2012年的火烧迹地数据集。HANDS算法是在火点邻域范围内,对NBR差分值设置阈值来提取过火区。根据研究区的具体特点,对该算法进行了两点改进,其一是在对火点设置邻域时,利用MODIS土地覆盖数据,对林地和非林地的火点设置了不同的邻域;其二是在对dNBR指数设置阈值时,利用MODIS植被覆盖度数据,对不同的植被覆盖度区域设置不同的dNBR阈值。结果表明该算法的火烧迹地提取效果较好,空间精度优于MODIS火烧迹地产品(MCD45A1),而且利用植被覆盖度数据,可以减少误判,提高火烧迹地提取的精度。  (2)利用该火烧迹地数据集,分析了不同土地覆盖类型的火灾发生情况。草地、农用地、农用地/自然植被拼接、混交林、草林混杂地这5个地类的过火区面积占主体部分,约占总过火面积的90%。落叶针叶林、灌丛、常绿针叶林也有火灾发生,所占比例不超过10%。落叶阔叶林、永久湿地的过火面积非常小,总和不超过0.5%。研究区内林地的覆盖度最高,但过火面积所占比例较小,草地、农用地、农用地/自然植被拼接地的覆盖度较低,但过火面积所占比例较大。发生这种情况的原因,一方面是因为研究区内林地多位于北部,草地和农用地位于南部,南部的气温比北部高,更易发生火灾;另一方面是因为俄罗斯境内意外火(人为火)占50%左右,研究区的林地多位于较偏远区域,受人类影响较小,草地和农用地受人类影响较多,因此草地、农用地的过火区面积较大。  (3)从季节分布上来看,研究区的火灾仅发生在春、夏、秋季。春季由于温度上升快、天气干燥、降雨稀少等原因,发生火灾最多,全年火灾面积的最大峰值出现在春季。发生火灾次多的季节是秋季,除了2008年和2010年,其余6年的秋季都出现了小峰值。夏季虽然温度较高,但是降水也多,总体来说火灾较少。
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