Fire-Fighting Capability of Forests in Water Protection Zone of Lake Baikal (Case Study of Baikal-Lena Nature Reserve)

• Published in: Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk Seriya Geograficheskaya
• Main Authors: A. Medvedkov A., M. Kotova V., А. Медведков А., М. Котова В.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya 2020
• Subjects: natural fire hazard factors;forest burning;Siberian taiga;transpiration potential;thermal infrared range;permafrost forest;Baikal natural territory; природные факторы пожароопасности;горимость леса;сибирская тайга;транспирационный потенциал;тепловой инфракрасный диапазон;лес на мерзлоте;Байкальская природная территория; permafrost; taiga
• Online Access: https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1158; https://doi.org/10.31857/S2587556620050118

The methodology of comparative assessment the fire-fighting capability of different forest types based on processing of thermal infrared imaging Landsat TM data and surface temperatures of forest landscapes with different bioproduction characteristics received on that basis is reviewed. This methodology has been applied to modal geosystems of Baikal-Lena Nature Reserve located in water protection zone of Lake Baikal. The opportunity to use surface temperatures for the assessment of fire-fighting role of different forest types is based on the equation of heat balance (R) of the Earth surface as the sum of heat of evaporation (i.e. a stream of latent heat) and turbulent flow from underlying surface. Thermal values were received by interpretation thermal infrared images and reflect the degree of the emission of obvious heat by a landscape. The more obvious heat flow emissions, the less latent heat flow in form of transpiration and physical evaporation from vegetation canopy and more near surface temperatures values. The values of surface temperatures and NDVI and NDMI indexes were analyzed and information about registered hot spots due to extremely hot summer periods from years 2011 till 2017 was applied to identify more vulnerable forest types between modal geosystems of Baikal-Lena Nature Reserve. Most fire vulnerable forest landscapes coincide with intermountain depressions valleys, lowlands, bottom of intermountain basins, submontane uplands and smooth hillsides. Those have different degree of waterlogged areas with islands of frozen rocks and low values of phytomass. These nature complexes are more fire-dangerous in periods of long droughts due to lower transpiration potential and less influence on micro- and mesoclimat as compared with forest on unfrozen rocks. Предложена методика оценки противопожарного потенциала разных типов леса, базирующаяся на обработке данных тепловой инфракрасной съемки со спутника Landsat TM и полученных на этой основе температур поверхности для лесных ландшафтов с разными биопродукционными характеристиками. Методика применена к условно-коренным лесам Байкало-Ленского государственного природного заповедника. Возможность использования температур поверхности для оценки противопожарной роли разных типов леса опирается на уравнение теплового баланса земной поверхности, учитывающее теплоту испарения (т.е. поток скрытого тепла) и турбулентный поток явного тепла от подстилающей поверхности. На основе анализа тепловых инфракрасных снимков получены термические значения, отражающие меру выброса ландшафтом потока явного тепла: чем он больше, тем меньше поток скрытого тепла в форме транспирации и физического испарения с растительного полога и, соответственно, выше значения приповерхностных температур, различающиеся по типам леса. Типы леса с наиболее высокой противопожарной ролью отличаются более высоким потенциалом влагообмена и наименьшими значениями приповерхностных температур. Их анализ вместе с показателями NDVI и NDMI и сведениями о зарегистрированных очагах пожаров за экстремально жаркие летние периоды с 2011 по 2017 гг. позволил выявить наиболее уязвимые к пожарам типы леса Байкало-Ленского заповедника. Наиболее пожароопасные лесные ландшафты в геоморфологическом отношении приурочены к долинам межгорных понижений, низинам, днищам котловин, предгорным возвышенностям и пологим склонам – в разной степени переувлажненным территориям с островами льдистых пород и низкими значениями фитомассы. Эти природные комплексы наиболее пожароопасны в периоды продолжительных засух, что обусловлено их пониженным транспирационным потенциалом в сравнении с лесами на талых породах.