Вегетационный индекс NDVI как показатель динамики мерзлотных процессов и техногенеза на Чукотском полуострове

Современные климатические изменения, происходящие в Арктике, оказывают существенное влияние на мерзлотные условия региона, которые, в свою очередь, определяют условия произрастания напочвенных покровов. Данная работа посвящена выявлению пространственных закономерностей условий произрастания тундровой растительности, рельефа, поверхностных отложений и мерзлотных условий для ключевого участка в пределах Чукотского полуострова. Результаты маршрутных наблюдений, подкрепленные анализом долгосрочных трендов изменения вегетационного индекса NDVI и сопоставленные с ранее опубликованными данными многолетнего мониторинга сезонно талого слоя (СТС) и проективного покрытия растительности, позволили выявить картину современной эволюции растительного покрова в результате изменений климата и техногенного воздействия. Получен ряд растительных сообществ, отражающий спектр значений NDVI в пределах района исследований. Выявлено небольшое (до 0,3 за 20 лет), но устойчивое повышение значений NDVI, характерное для всей территории ключевого участка. Показано, что на равнинных участках повышение интенсивности вегетации за последние 20 лет характерно в целом для отрицательных форм рельефа, образованных как вследствие естественной деградации многолетней мерзлоты, так и при антропогенном воздействии. Последнее в долгосрочной перспективе является фактором увеличения биопродуктивности, поскольку увеличивает шероховатость дневной поверхности. Полученные результаты показывают, что в условиях потепления климата Арктики динамика мерзлотных условий в криолитозоне является ведущим фактором, определяющим изменение условий произрастания тундровой растительности Чукотского полуострова.

1. Анненская Г.Н., Видина А.А., Жучкова В.К. и др. Морфологическая структура географического ландшафта. М.: Изд-во МГУ, 1962. 55 с.

2. Афанасенко В.Е., Замолотчикова С.А., Тишин М.И. и др. Северо-Чукотский регион // Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток / под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1989. С. 280–293.

3. Васильчук Ю.К., Буданцева Н.А., Маслаков А.А. и др. Пластовые льды внутригрунтового генезиса на восточном побережье Чукотки: возраст и изотопный состав // Арктика: экология и экономика. 2025. Т. 15. № 1. С. 4–16. DOI: 10.25283/2223-4594-2025-1-4-16.

4. Видина А.А. Методические указания по полевым крупномасштабным ландшафтным исследованиям (для целей с.-х. производства в средней полосе Русской равнины) / под ред. Н.А. Солнцева. М.: МГУ, географический факультет, 1962. 120 с.

5. Жильцова Е.Л., Анисимов О.А. Эмпирико-статистическое моделирование растительной зональности в условиях изменения климата на территории России // Проблемы экологического моделирования и мониторинга экосистем. М.: Планета, 2013. С. 360–374.

6. Жучкова В.К., Раковская Э.М. Методы комплексных физико-географических исследований. М.: Академия, 2004. 368 с.

7. Красная книга Чукотского автономного округа. Т. 2: Растения и грибы / отв. ред. М.Г. Хорева, Д.И. Литовка. Н. Новгород: Тексотел, 2022. 240 с.

8. Кузякин Л.П., Маслаков А.А., Семенов П.Б. и др. Метан в пластовых льдах Восточной Чукотки как индикатор их генезиса // Лед и Снег. 2024. Т. 64. № 3. С. 447–463. DOI: 10.31857/s2076673424030106.

9. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: учеб. пособие для студентов вузов. М.: Аспект Пресс, 2004. 181 с.

10. Маслаков А.А., Стрелецкий Д.А., Замолодчиков Д.Г. Многолетний мониторинг осадки почв и верхней толщи многолетнемерзлых пород на площадке научного полигона «Приморские равнины Восточной Чукотки» // Криосфера Земли. 2025. Т. XXIX. № 5. С. 3–19. DOI: 10.15372/KZ20250501.

11. Москаленко Н.Г., Джоергенсон Т., Каневский М.З. и др. Взаимосвязи растительности и сезонного протаивания многолетнемерзлых пород в арктических тундрах Ямала и Аляски // Известия Русского географического общества. 2014. Т. 146. № 3. С. 64–79.

12. Нешатаев Ю.Н. Методы анализа геоботанических материалов: учеб. пособие. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. 192 с.

13. Тыртиков А.П. Влияние растительного покрова на промерзание и протаивание грунтов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1969. 192 с.

14. Юнатов А.А. Типы и содержание геоботанических исследований // Полевая геоботаника. Л.: Наука, 1964. Т. 3. С. 9–36.

15. Abramov A., Davydov S., Ivashchenko A. et al. Two decades of active layer thickness monitoring in northeastern Asia, Polar Geography, 2021, vol. 44(3), p. 186–202, DOI: 10.1080/1088937X.2019.1648581.

16. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J. et al. Permafrost is warming at a global scale, Nature communications, 2019, vol. 10(1), article ID: 264, DOI: 10.1038/s41467-018-08240-4.

17. Fokeng R.M., Fogwe Z.N. Landsat NDVI-based vegetation degradation dynamics and its response to rainfall variability and anthropogenic stressors in Southern Bui Plateau, Cameroon, Geosystems and Geoenvironment, 2022, vol. 1, iss. 3, DOI: 10.1016/j.geogeo.2022.100075.

18. Frost G.V., Bhatt U.S., Epstein H.E. et al. Arctic Report Card 2020: Tundra Greenness (NOAA, 2020), DOI: 10.25923/46rm-0w23.

19. Frost G.V., Bhatt U.S., Macander M.J. et al. The changing face of the Arctic: four decades of greening and implications for tundra ecosystems, Frontiers in Environmental Science, 2025, vol. 13, 1525574, DOI: 10.3389/fenvs.2025.1525574.

20. Frost G.V., Epstein H.E. Tall shrub and tree expansion in Siberian tundra ecotones since the 1960s, Global change biology, 2014, vol. 20, no. 4, p. 1264–1277, DOI: 10.1111/gcb.12406.

21. Guo W.C., Liu H.Y., Anenkhonov O.A. et al. Vegetation can strongly regulate permafrost degradation at its southern edge through changing surface freeze-thaw processes, Agricultural and Forest Meteorology, 2018, vol. 252, p. 10–17, DOI: 10.1016/j.agrformet.2018.01.010.

22. Heijmans M M., Magnússon R.Í., Lara M.J. et al. Tundra vegetation change and impacts on permafrost, Nature Reviews Earth & Environment, 2022, vol. 3(1), p. 68–84, DOI: 10.1038/s43017-021-00233-0.

23. Kaverin D., Malkova G., Zamolodchikov D. et al. Long-term active layer monitoring at CALM sites in the Russian European North, Polar Geography, 2021, vol. 44, iss. 3, p. 203–216, DOI: 10.1080/1088937X.2021.1981476.

24. Kokelj S.V., Jorgenson M.T. Advances in thermokarst research, Permafrost and Periglacial Processes, 2013, vol. 24, no. 2, p. 108–119, DOI: 10.1002/ppp.1779.

25. Lloyd A.H., Yoshikawa K., Fastie C.L. et al. Effects of permafrost degradation on woody vegetation at arctic treeline on the Seward Peninsula, Alaska, Permafrost and Periglacial Processes, 2003, vol. 14, no. 2, p. 93–101.

26. Maslakov A., Grishchenko M., Grigoryan A. et al. Long-term effect of warming-induced permafrost thawing on tundra vegetation ‒ the evidence from the Chukchi Peninsula (Russian northeast), Journal of the Geographical Institute “Jovan Cvijić” SASA, 2024, vol. 74, iss. 3, p. 291– 309, DOI: 10.2298/IJGI2403291M.

27. Maslakov A.A., Nyland K.E., Komova N.N. et al. Community ice cellars in eastern Chukotka: Climatic and anthropogenic influences on structural stability, Geography, Environment, Sustainability, 2020, vol. 13, no. 3, p. 49–56, DOI: 10.24057/2071-9388-2020-71.

28. Maslakov A., Zotova L., Komova N. et al. Vulnerability of the Permafrost Landscapes in the Eastern Chukotka Coastal Plains to Human Impact and Climate Change, Land, 2021, vol. 10, no. 5, article ID: 445, p. 1–15, DOI: 10.3390/land10050445.

29. Nyland K.E., Shiklomanov N.I., Streletskiy D.A. et al. Longterm circumpolar active layer monitoring (CALM) program observations in Northern Alaskan tundra, Polar Geography, 2021, vol. 44, iss. 3, p. 167–185, DOI: 10.1080/1088937X.2021.1988000.

30. Rantanen M., Karpechko A.Y., Lipponen A. et al. The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979, Communications Earth & Environment, 2022, vol. 3, DOI: 10.1038/s43247-022-00498-3.

31. Rudy A.C., Lamoureux S.F., Treitz P. et al. Identifying permafrost slope disturbance using multi-temporal optical satellite images and change detection techniques, Cold Regions Science and Technology, 2013, vol. 88, p. 37–49, DOI: 10.1016/j.coldregions.2012.12.008.

32. Streletskiy D.A., Maslakov A., Grosse G. et al. Thawing permafrost is subsiding in the Northern Hemisphere-review and perspectives, Environmental Research Letters, 2024, vol. 20, no. 1, DOI: 10.1088/1748-9326/ada2ff.

33. Valentini R., Zamolodchikov D., Reyer C. et al. Climate change in Russia – past, present and future, Russian forests and climate change. What science can tell us, European Forest Institute, 2020, vol 11, p. 45–52, DOI: 10.36333/wsctu11.

34. Vasiliev A.A., Drozdov D.S., Gravis A.G. et al. Permafrost degradation in the western Russian arctic, Environmental Research Letters, 2020, vol. 15, no. 4, DOI: 10.1088/1748-9326/ab6f12.

35. Yang Y., Wang X., Wang T. Permafrost degradation induces the abrupt changes of vegetation NDVI in the Northern Hemisphere, Earth’s Future, 2024, vol. 12, iss. 10, DOI: 10.1029/2023EF004309.