Опустынивание земель вследствие их деградации – серьезная угроза мировому сельскому хозяйству. В России в зоне риска опустынивания находятся около 115 млн га сельхозугодий в 36 регионах страны. В сегодняшних условиях становится крайне важным вести постоянный мониторинг этих территорий, который возможен с помощью спутниковых данных.
Ученые отдела технологий спутникового мониторинга Института космических исследований (ИКИ) РАН и их коллеги из Дагестанского ФИЦ РАН разработали методику, которая позволяет автоматически определять сельхозугодья с утратой естественного растительного покрова вследствие опустынивания. Для этого используются данные дистанционного зондирования Земли. Кроме того, исследователи оценили, как с учетом сезонных вариаций изменялись площади открытых песков в южных регионах России в течение последних лет. Подробностями поделился портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу института.
Когда говорят об опустынивании, имеют в виду земли, продуктивность которых снижается или полностью утрачивается в результате водной эрозии или дефляции – переноса почвы ветром. Площадь пастбищ, лишенных растительного покрова из-за дефляции, меняется в зависимости от сезона и погодных условий: в засушливые годы она растет, в более влажные –уменьшается. Чтобы получать регулярные карты открытых песков и территорий, лишенных растительности, нужно уметь выделять их по характерным «признакам» в спутниковых данных.
Для этого ученые предложили использовать два показателя:
- вегетационный индекс NDVI и
- коэффициент спектральной яркости (КСЯ) в красном диапазоне.
Территории, лишенные растительности в течение всего года, имеют низкий вегетационный индекс и большой КСЯ. Таким образом, можно подобрать определенные 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 аэросъемки, которую исследователи провели в 2023 г. с помощью беспилотных летательных аппаратов в Ногайской степи (Дагестан).
Следующим этапом работы стало исследование российской части Северного Прикаспия, где процессы опустынивания пастбищ наиболее интенсивны в Астраханской области, Дагестане, Калмыкии, Чечне и на Ставрополье. Перед учеными стояли задачи – 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 исследования применяли данные спутников Landsat-8 и -9 (США) и Sentinel-2 (Европейское космическое агентство).
Впервые для наиболее подверженных опустыниванию регионов России были получены карты многолетних (2019-2025 гг.) изменений подвижных песков с учетом их сезонной динамики.
Полученные результаты показали, 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 лишенных 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 нее 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 лишенных растительного покрова пастбищ после пыльных бурь 2024 г. в разной степени покрылись растительностью весной 2025 г.
При этом следует учитывать, что восстановившаяся растительность – в основном однолетники, и при неблагоприятных внешних условиях процессы дефляции могут усилиться.
Данная работа стала началом масштабного исследования проблемы опустынивания и ляжет в основу будущей системы мониторинга состояния земель в зоне риска, которая разрабатывается совместно с Минсельхозом РФ и ФГБУ «Росагрохимслужба».
Работа «Разработаны базовые элементы технологии спутникового мониторинга процессов опустынивания аридных пастбищ РФ» под руководством заведующего лабораторией мониторинга наземных экосистем отдела технологий спутникового мониторинга ИКИ РАН, профессора Барталева Сергея Александровича вошла в список наиболее значимых результатов, полученных ИКИ РАН в 2025 г. и представленных в Отделение наук о Земле РАН.