СПУТНИКОВАЯ ГРАВИМЕТРИЯ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ТАЯНИЯ МЕРЗЛОТЫ И ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ КРИОЛИТОЗОНЫ
Authors: ХАРУК В.И. , ГОЛЮКОВ А.С. , ДВИНСКАЯ М.Л. , ИМ С.Т. , ПЕТРОВ И.А. , ШВЕЦОВ Е.Г. 
Published: January 2025

Изменения гидротермического режима почвогрунтов, обусловленные таянием мерзлотного слоя, представляют важнейший экологический фактор динамики растительного покрова в криолитозоне. Исследовалось воздействие таяния почвогрунтов на индекс прироста (ИП) лиственницы (Larix spp.) и на валовую и чистую первичную продуктивность (GPP, NPP) растительности Заполярья Средней Сибири (редколесья, тундра и лесотундра). Проверялись гипотезы: 1) данные гравиметрии позволяют оценить динамику водной массы в почвогрунтах; 2) таяние мерзлотных почвогрунтов стимулирует прирост древесных растений и продуктивность растительного покрова. В работе использованы методы дендрохронологии, данные полевых работ, спутниковой гравиметрии (съемка GRACE) и дистанционной оценки GPP (съемка Terra/MODIS). Анализ данных гравиметрии выявил значимый многолетний тренд снижения водной массы в почвогрунтах криолитозоны ( R 2 = 0,68). Величина стока высвобождаемой при таянии воды оценивается в 6,4 ± 2,3 кг∙м-2 в год. Установлена тесная связь ИП лиственницы и GPP с аномалиями влажности в почвогрунтах ( r = - 0,7 и r = - 0,9 соответственно). Возрастающая температура корнеобитаемого слоя и дефицит влажности водяного пара также положительно влияют на ИП лиственницы и величину GPP растительности в целом ( r = 0,6 и r = 0,6 … 0,9 соответственно). Установлено, что пирогенные потери углерода значительно (на два порядка) ниже величины NPP. В условиях переувлажнения почвогрунтов, типичного для Арктики, потепление климата сопровождается улучшением гидротермического режима произрастания растительного покрова, способствует возрастанию продуктивности растительности и сохранению криолитозоной статуса территории стока углерода.

Changes in the soil hydrothermal regime caused by the permafrost layer melting, represent the most important environmental factor in the dynamics of vegetation cover in the permafrost zone. The impact of soil melting on the growth index (GI) of larch ( Larix spp.) and on the gross and net primary productivity (GPP, NPP) of vegetation in the Arctic region of Central Siberia (open woodlands, tundra and forest-tundra) was studied. The following hypotheses were tested: (1) gravimetric data make it possible to estimate the water mass dynamics in soils; (2) thawing of frozen soils stimulates the growth of woody plants and the productivity of vegetation. The work used dendrochronology methods, field data, satellite gravimetry (GRACE survey) and GPP (Terra/MODIS survey). Analysis of gravimetry data revealed a significant long-term trend in water mass decreasing in soils of the permafrost zone (R2 = 0.68). The amount of water released during melting is estimated at 6.4 ± 2.3 kg/m-2 per year. A close connection was found between larch GI and GPP with moisture anomalies in soils (r = - 0.7 and r = - 0.9, respectively). The increasing temperature of the root layer and the moisture deficiency in water vapor also have a positive effect on the GI of larch and the vegetation GPP value in general (r = 0.6 and r = 0.6…0.9, respectively). It was found that pyrogenic carbon losses are significantly (by two orders of magnitude) lower than the NPP value. In conditions of waterlogging of soils, typical for the Arctic, climate warming is accompanied by an improvement in the hydrothermal regime of vegetation growth, promotes an increase in vegetation productivity and the permafrost zone maintains the status of a carbon sink area.