Оценка растительности и динамики влажности в полузасушливых районах с помощью дистанционного зондирования

Почему высыхающие ландшафты важны

Полузасушливые районы по всему миру находятся в авангарде воздействия климатических изменений и антропогенной нагрузки. В водосборном бассейне Уэд-Луза в Алжире фермеры, пастухи и городские поселения зависят от скудных водных ресурсов и хрупкой растительности. В этом исследовании использованы десятилетия спутниковых снимков, чтобы показать, как быстро исчезают зелёный покров и влажность, и как растущие города и изменяющиеся осадки перестраивают ландшафт. Понимание этих тенденций жизненно важно для защиты почв, водных запасов и средств к существованию в сухих регионах.

Уменьшающийся зелёный покров

Исследователи сосредоточились на водосборе Уэд-Луза в провинции Сиди-Бель-Аббес на северо-западе Алжира — регионе с средиземноморским, полузасушливым климатом, характеризующимся влажными зимами и жарким, сухим летом. Используя спутниковые данные за 1987 и 2020 годы, они выделили четыре основных типа земель: леса, общая растительность (например, посевы и пастбища), естественные голые или редкокроющие поверхности и урбанизированные зоны. Картина резкая: общий покров растительности сократился с 42% площади в 1987 году до всего 10% в 2020 году. Лесной покров снизился с 21% до 17%, тогда как естественные голые участки расширились почти до половины водосбора. Наиболее заметно, что городские территории выросли примерно с 1% до 27%, что отражает быстрое расширение застроенных земель за счёт полей и природной растительности.

Чтение земли из космоса

Чтобы понять эти изменения, команда использовала спутниковые «индексы», которые переводят разные длины волн света в простые показатели состояния растений и воды. Нормализованный разностный вегетационный индекс (NDVI) и Вегетационный индекс, скорректированный по почве (SAVI), отслеживают, насколько густая или разреженная растительность, тогда как Нормализованный разностный водный индекс (NDWI) отражает, сколько воды удерживается в растениях и поверхностной влажности. Они также рассчитали Индекс топографической влажности (TWI) на основе данных о высоте, чтобы показать, где вода естественно скапливается в долинах и на низких склонах. Объединив все эти индикаторы и применив метод классификации с голосованием большинства, они получили детальные карты, которые намного надёжнее любого отдельного индекса по отдельности.

Климатический стресс и иссушающиеся почвы

Климатические записи за 1987–2020 годы показывают регион под растущим напряжением. Годовое количество осадков и влажность воздуха резко колеблются от года к году, с очень влажными периодами и выраженными засухами. В целом осадки сократились примерно на 23%, относительная влажность упала примерно на 7%, а температуры постепенно повысились. Спутниковые индексы отражают эту динамику. В 1987 году растительность демонстрировала более высокий водный запас, особенно в южных лесных зонах, с NDWI, указывающими на хорошо увлажнённые растения. К 2020 году максимальные значения NDWI значительно уменьшились, сигнализируя о повсеместном высыхании. Карты TWI показывают, что более влажные днища долин и впадины по‑прежнему удерживают больше влаги и поддерживают более густую растительность, тогда как крутые склоны быстро теряют воду и гораздо более уязвимы к засухе и деградации.

След человека на ландшафте

Антропогенная деятельность усиливает эти климатические напряжения. В исследовании связывают разрастание городов, расширение сельского хозяйства, перегруз пастбищ, вырубку лесов и частые лесные пожары с резкой потерей растительного покрова. По мере того как город и инфраструктура вокруг Сиди-Бель-Аббес расширяются на бывшие сельхозугодья и природные зоны, растительность вырубается, а почвы остаются более открытыми для эрозии и высыхания. Наложив карты покровов с индексами растительности и влажности, авторы показывают, что застроенные территории часто совпадают с зонами деградированной растительности и пониженной влажности, тогда как оставшиеся зелёные участки нередко расположены там, где рельеф способствует задержанию воды.

Что это значит для будущего

Для неспециалиста основной вывод ясен: в этом полузасушливом алжирском водосборе зелёный покров быстро сокращается, а земля становится суше под воздействием как меняющегося климата, так и антропогенного расширения. Исследование демонстрирует, что спутниковые снимки в сочетании с продуманными методами картирования способны надёжно отслеживать, где теряется растительность, где высыхают почвы и где распространяются поселения. Эти данные могут помочь планировщикам и принимающим решениям целенаправленно проводить лесовосстановление, защищать ключевые влажные участки, управлять выпасом и направлять более устойчивое городское развитие. Короче говоря, работа даёт мощную аэрофотодиагностику хрупкого ландшафта — и предупреждение о том, что без бережного управления природные системы региона могут быть доведены до состояния, обратимого с трудом или вовсе непоправимого.

Цитирование: Kreri, S., Farhi, N., Bennia, A. et al. Remote sensing assessment of vegetation and moisture dynamics in semi-arid regions. Sci Rep 16, 6549 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37781-8

Ключевые слова: полузасушливые экосистемы, дистанционное зондирование, потеря растительности, урбанизация, влажность почвы