uzakuescУченые записки Казанского университета. Серия Естественные наукиUchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki2542-064X2500-218XKazan (Volga Region) Federal University10.26907/2542-064X.2025.3.517-528uzakuesc-410Research ArticleСтатьиОценка повторяемости опустынивания пастбищ Калмыкии на основе дистанционных методовAssessing pasture desertification recurrence in Kalmykia using remote sensing methodshttps://orcid.org/0000-0002-1046-0196ЮферевВ. Г.YuferevV. G.

Валерий Григорьевич Юферев - доктор сельскохозяйственных наук, доцент, главный научный сотрудник – заведующий лабораторией геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов.

Волгоград

Valerij G. Yuferev - Dr. Sci. (Agriculture), Associate Professor, Chief Researcher – Head of Laboratory of Geoinformation Modeling and Mapping of Agroforestry Landscapes.

Volgograd

yuferevv@vfanc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3253-1132ДорошенкоВ. В.DoroshenkoV. V.

Валерия Витальевна Дорошенко - кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов.

Волгоград

Valeriya V. Doroshenko - Cand. Sci. (Agriculture), Researcher, Laboratory of Geoinformation Modeling and Mapping of Agroforestry Landscapes.

Volgograd

doroshenko-vv@vfanc.ruФедеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наукРоссияFederal Research Center of Agroecology, Complex Melioration, and Forest Reclamations, Russian Academy of SciencesRussian Federation2025101020251673517528Copyright © Юферев В.Г., Дорошенко В.В., 20252025Юферев В.Г., Дорошенко В.В.Yuferev V.G., Doroshenko V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://uzakuesc.elpub.ru/jour/article/view/410

Геоинформационное исследование ретроспективных материалов спутниковой съемки позволило установить пространственно-временную динамику изменения площади участков комплексного опустынивания и повторяемость опустынивания на территории Республики Калмыкия (за исключением распаханных земель). Оценка повторяемости проведена с использованием послойного анализа ячеек регулярной сетки площадью 100 га. Из результатов ежегодной оценки площади участков комплексного опустынивания (1984–2024 гг.) выбраны 17 ключевых лет, существенно отличающиеся по площади и количеству очагов опустынивания. Для определения пересечения суммарно установлено 67 тыс. участков комплексного опустынивания (площадь которых за 17 лет составила более 24 млн га), и с помощью регулярной сетки проведена оценка повторяемости опустынивания в эти годы. Нулевая повторяемость отмечается на 0.5 % площади исследований, повторяемость от 1 до 5 раз на 21.4 % площади и 6–10 раз на 47.5 % площади. Наиболее стабильные очаги опустынивания с повторяемостью 16–17 раз отмечены на 3.6 % площади.

A geoinformation analysis of the retrospective satellite images was performed to reconstruct the spatiotemporal dynamics of changes in the area of the complex desertification sites and the recurrence of desertification processes in the Republic of Kalmykia (excluding arable lands). The recurrence rates were quantified using a layered assessment within a 100-ha regular grid. From the annual assessments of the area of the complex desertification sites (1984–2024), 17 key years were selected, all differing significantly in the overall area affected and the number of desertification hotspots. A total of 67 000 complex desertification sites (spanning over 24 million ha over 17 key years) were identified in order to find intersections, and the recurrence rates of desertification over this period were determined using the grid approach. The desertification sites with zero recurrence accounted for 0.5 % of the territory, while 21.4 % and 47.5 % of the territory had the recurrence of 1–5 and 6–10 times, respectively. The most persistent desertification hotspots with the recurrence of 16–17 times covered 3.6 % of the territory.

геоинформационный анализдистанционное зондированиеопустыниваниеоткрытые пескиповторяемостьРеспублика Калмыкияgeoinformation analysisremote sensingdesertificationopen sandsrecurrenceRepublic of KalmykiaРабота выполнена в рамках государственного задания ФНЦ агроэкологии РАН НИР №124013000646-7 FNFE-2024-0009 «Опустынивание территорий аридных, субаридных и сухих субгумидных регионов, картографирование современного состояния и динамики опустынивания земель, моделирование и прогнозирование процессов опустынивания, для планирования восстановления деградированных земель с применением геоинформационных технологий и аэрокосмических методов в условиях усиливающихся засух, песчаных и пыльных бурь»This study was carried out as part of the state assignment to the Federal Research Center of Agroecology, Complex Melioration, and Forest Reclamations of the Russian Academy of Sciences (project no. 124013000646-7 FNFE-2024-0009, “Desertification in arid, subarid and dry subhumid regions, mapping of the current state and dynamics of land desertification, modeling and forecasting of desertification processes, to develop strategies for the restoration of degraded lands using geoinformation technologies and aerospace methods under the conditions of intensifying droughts, as well as sand and dust storms”)ReferencesДорошенко В.В. Оценка ежемесячной динамики площадей открытых песков на востоке Ставропольского края в 2023 г. // Геодезия и картография. 2024. Т. 85, № 4. С. 10–19. https://doi.org/10.22389/0016-7126-2024-1006-4-10-19.Doroshenko V.V. Assessing the monthly dynamics of open sand areas in the east of the Stavropol krai in 2023. Geod. Kartogr., 2024, vol. 85, no. 4, pp. 10–19. https://doi.org/10.22389/0016-7126-2024-1006-4-10-19. (In Russian)Кулик К.Н. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных ландшафтов. Волгоград: Изд. ВНИАЛМИ, 2004. 248 с.Kulik K.N. Agrolesomeliorativnoe kartografirovanie i fitoekologicheskaya otsenka aridnykh landshaftov [Agroforestry Mapping and Phytoecological Assessment of Arid Landscapes]. Volgograd, Izd. VNIALMI, 2004. 248 p. (In Russian)Шинкаренко С.С., Барталев С.А. Спутниковые наблюдения пыльных бурь на юге России в 2022 году // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19, № 6. С. 293–300. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-6-293-300.Shinkarenko S.S., Bartalev S.A. Satellite observations of dust storms in the south of Russia in 2022. Sovrem. Probl. Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli Kosmosa, 2022, vol. 19, no. 6, pp. 293–300. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-6-293-300. (In Russian)Шинкаренко С.С., Выприцкий А.А., Васильченко А.А., Берденгалиева А.Н. Анализ влияния антропогенных нагрузок на процессы опустынивания в северном Прикаспии по спутниковым данным // Исследование Земли из космоса. 2023. № 3. С. 44–57. https://doi.org/10.31857/S0205961423030065.Shinkarenko S.S., Vypritskiy A.A., Vasilchenko A.A., Berdengalieva A.N. Analysis of anthropogenic influence on desertification processes in the Northern Caspian region according to satellite data. Izv. Atmos. Ocean. Phys., 2023, vol. 59, no. 9, pp. 1115–1125. https://doi.org/10.1134/S0001433823090177.Дорошенко В.В. Влияние развития процессов опустынивания на распространение ландшафтных пожаров в Ставропольском крае // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2023. Т. 165, кн. 3. С. 486–498. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2023.3.486-498.Doroshenko V.V. Understanding the impact of desertification progress on the spread of landscape fires in the Stavropol region. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki, 2023, vol. 165, no. 3, pp. 486–498. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2023.3.486-498. (In Russian)Дорошенко В.В. Пыльные бури на востоке Ставропольского края в 2017-2022 гг. // Вопросы степеведения. 2023. № 3. С. 41–48. https://doi.org/10.24412/2712-8628-2023-3-41-48.Doroshenko V.V. Dust storms in the east of the Stavropol region for 2017–2022. Steppe Sci., 2023, no. 3, pp. 41–48. https://doi.org/10.24412/2712-8628-2023-3-41-48. (In Russian)Ильина В.Н. Пирогенное воздействие на растительный покров // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2011. Т. 20, № 2. С. 4–30.Ilyina V.N. Pyrogenic impact on vegetation cover. Samar. Luka: Probl. Reg. Global’noi Ekol., 2011, vol. 20, no. 2, pp. 4–30. (In Russian)Шинкаренко С.С. Изменение спектрально-отражательных характеристик зональных ландшафтов Северного Прикаспия при пирогенном воздействии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 3. С. 192–206. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-3-192-206.Shinkarenko S.S. Changes in spectral reflectance characteristics of the Northern Caspian zonal landscapes under pyrogenic influence. Sovrem. Probl. Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli Kosmosa, 2021, vol. 18, no. 3, pp. 192–206. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-3-192-206. (In Russian)Павлейчик В.М., Калмыкова О.Г., Сорока О.В. Особенности теплового режима и увлажнения постпирогенных степных ландшафтов // Изв. РАН. Сер. географическая. 2020. Т. 84, № 4. С. 541–550. https://doi.org/10.31857/S2587556620040111.Pavleichik V.M., Kalmykova O.G., Soroka O.V. Features of the thermal regime and humidification of post-pyrogenic steppe landscapes. Izv. Ross. Akad. Nauk. Ser. Geogr., 2020, vol. 84, no. 4., pp. 541–550. https://doi.org/10.31857/S2587556620040111. (In Russian)ГОСТ Р 70526-2022. Мелиорация земель. Почвы. Оценка степени деградации. М: Российский институт стандартизации, 2022. 12 с.State Standard R 70526-2022. Land reclamation. Soil. Assessment of degradation. Moscow, Ross. Inst. Stand., 2022. 12 p. (In Russian)Глушко А.Я., Разумов В.В., Рейхани М.Д. Деградация земель Юга европейской части России под воздействием пыльных бурь // Юг России: экология, развитие. 2010. Т. 5, № 1. С. 146–151. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2010-1-146-151.Glushko A.Ya., Rasumov V.V., Reikhany M.D. South European part of Russia land’s degradation under the influence of dusty storms. South Russ.: Ecol., Dev., 2010, vol. 5, no. 1, pp. 146–151. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2010-1-146-151. (In Russian)Кулик К.Н., Рулев А.С., Сажин А.Н. Глобальные процессы дефляции в степных экосистемах // Метеорология и гидрология. 2018. № 9. С. 72–80.Kulik K.N., Rulev A.S., Sazhin A.N. Global processes of deflation in steppe ecosystems. Russ. Meteorol. Hydrol., 2018, vol. 43, no. 9, pp. 607–612. https://doi.org/10.3103/S1068373918090078.Xu D., Kang X., Qiu D., Zhuang D., Pan J. Quantitative assessment of desertification using Landsat data on a regional scale – a case study in the Ordos Plateau, China // Sensors. 2009. V. 9, No 3. P. 1738–1753. https://doi.org/10.3390/s90301738.Xu D., Kang X., Qiu D., Zhuang D., Pan J. Quantitative assessment of desertification using Landsat data on a regional scale – a case study in the Ordos Plateau, China. Sensors, 2009, vol. 9, no. 3, pp. 1738–1753. https://doi.org/10.3390/s90301738.Dara A., Baumann M., Freitag M., Hölzel N., Hostert P., Kamp J., Müller D., Prishchepov A.V., Kuemmerle T. Annual Landsat time series reveal post-Soviet changes in grazing pressure // Remote Sens. Environ. 2020. V. 239. Art. 111667. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111667.Dara A., Baumann M., Freitag M., Hölzel N., Hostert P., Kamp J., Müller D., Prishchepov A.V., Kuemmerle T. Annual Landsat time series reveal post-Soviet changes in grazing pressure. Remote Sens. Environ., 2020, vol. 239, art. 111667. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111667.Миклашевич Т.С., Барталев С.А., Плотников Д.Е. Интерполяционный алгоритм восстановления длинных временных рядов данных спутниковых наблюдений растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16, № 6. С. 143–154. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-6-143-154.Miklashevich T.S., Bartalev S.А., Plotnikov D.E. Interpolation algorithm for the recovery of long satellite data time series of vegetation cover observation. Sovrem. Probl. Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli Kosmosa, 2019, vol. 16, no. 6, pp. 143–154. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-6-143-154. (In Russian)Юферев В.Г., Кулик К.Н., Рулев А.С., Бакурова К.Б. Способ определения состояния пастбищ, подверженных деградации Патент РФ на изобретение № 2327107. 2008. Бюл. ФИПС № 17.Yuferev V.G., Kulik K.N., Rulev A.S., Bakurova K.B. Method for determining the condition of pastures under degradation. Patent RF no. 2327107. Byull. FIPS, 2008, no. 17. (In Russian)Кулик К.Н., Юферев В.Г., Рулев А.С., Бакурова К.Б. Способ определения состояния почвы, подверженной деградации. Патент РФ на изобретение № 2265839. 2005. Бюл. ФИПС № 34.Kulik K.N., Yuferev V.G., Rulev A.S., Bakurova K.B. Method for determining the condition of soil under degradation. Patent RF no. 2265839. Byull. FIPS, 2005, no. 34. (In Russian)Виноградов Б.В., Кулик К.Н. Аэрокосмический мониторинг динамики опустынивания Черных земель Калмыкии по повторным съемкам // Проблемы освоения пустынь. 1987. № 4. С. 45–53.Vinogradov B.V., Kulik K.N. Aerospace monitoring of desertification dynamics in the Chernye Zemli of Kalmykia based on repeated surveys. Probl. Osvoeniya Pustyn’, 1987, no. 4, pp. 45–53. (In Russian)Виноградов Б.В. Аэрометоды изучения растительности аридных зон. М., Л.: Наука, 1966. 361 с.Vinogradov B.V. Aerometody izucheniya rastitel’nosti aridnykh zon [Aerial Methods of Studying Vegetation in Arid Zones]. Moscow, Leningrad, Nauka, 1966. 361 p. (In Russian)Кашницкий А.В., Бурцев М.А., Прошин А.А. Технология создания безоблачных композитных изображений по данным спутников серии Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19, № 5. С. 76–85. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-5-76-85.Kashnitskii A.V., Burtsev M.A., Proshin A.A. Technology to create cloud-free composites from Sentinel-2 satellite data. Sovrem. Probl. Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli Kosmosa, 2022, vol. 19, no. 5, pp. 76–85. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-5-76-85. (In Russian)Baetens L., Desjardins C., Hagolle O. Validation of Copernicus Sentinel-2 cloud masks obtained from MAJA, Sen2Cor, and FMask processors using reference cloud masks generated with a supervised active learning procedure // Remote Sens. 2019. V. 11, No 4. Art. 433. https://doi.org/10.3390/rs11040433.Baetens L., Desjardins C., Hagolle O. Validation of Copernicus Sentinel-2 cloud masks obtained from MAJA, Sen2Cor, and FMask processors using reference cloud masks generated with a supervised active learning procedure. Remote Sens., 2019, vol. 11, no. 4, art. 433. https://doi.org/10.3390/rs11040433.Юферев В.Г., Кулик К.Н., Пугачёва А.М., Кузепко А.И., Денисова Е.В., Берденгалиева А.Н., Дорошенко В.В., Синельникова К.П., Выприцкий А.А., Васильченко А.А., Мелихова А.В., Матвеев Ш. Геоинформационное картографирование опустынивания аридных, субаридных и сухих субгумидных регионов Российской Федерации на основе данных дистанционного зондирования и полевых исследований: тестовая модель методики. Волгоград: ФНЦ агроэкологии РАН, 2024. 271 с.Yuferev V.G., Kulik K.N., Pugacheva A.M. Kuzepko A.I., Denisova E.V., Berdengalieva A.N., Doroshenko V.V., Sinelnikova K.P., Vypritskiy A.A., Vasil’chenko A.A., Melikhova A.V., Matveev Sh. Geoinformatsionnoe kartografirovanie opustynivaniya aridnykh, subaridnykh i sukhikh subgumidnykh regionov Rossiiskoi Federatsii na osnove dannykh distantsionnogo zondirovaniya i polevykh issledovanii: testovaya model’ metodiki [Geoinformation Mapping of Desertification in Arid, Subarid, and Dry Subhumid Regions of the Russian Federation based on Remote Sensing and Field Surveys: A Test Methodological Model]. Volgograd, FNTs Agroekol. Ross. Akad. Nauk, 2024. 271 p. (In Russian)Манаенков А.С., Кулик А.К. Закрепление и облесение песков засушливой зоны. Волгоград: ФГБНУ ВНИАЛМИ, 2016. 55 с.Manaenkov A.S., Kulik A.K. Zakreplenie i oblesenie peskov zasushlivoi zony [Stabilization and Afforestation of Sands in Arid Zones]. Volgograd, FGBNU VNIALMI, 2016. 55 p. (In Russian)Национальный доклад «Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупреждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство)» / под ред. Эдельгериева Р.С.-Х. М: ООО «Издательство МБА», 2021. Т. 3. 700 с. https://doi.org/10.52479/978-5-6045103-9-1.Natsional’nyi doklad “Global’nyi klimat i pochvennyi pokrov Rossii: proyavleniya zasukhi, mery preduprezhdeniya, bor’by, likvidatsiya posledstvii i adaptatsionnye meropriyatiya (sel’skoe i lesnoe khozyaistvo)” [National Report “Global Climate and Soil Cover of Russia: Manifestations of Drought, Prevention, Control, Elimination of Consequences, and Adaptation Measures (Agriculture and Forestry)”]. Vol. 3. Edelgeriev R.S.-Kh. (Ed.). Moscow, OOO “Izd. MBA”, 2021. 700 p. https://doi.org/10.52479/978-5-6045103-9-1. (In Russian)Юферев В.Г., Беляев А.И., Синельникова К.П. Опустынивание земель сельскохозяйственного назначения в Черноземельском районе Калмыкии // Известия НВ АУК. 2022. № 4(68). С. 465–473. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2022-04-55.Yuferev V.G., Belyaev A.I., Sinelnikova K.P. Desertification of agricultural lands in the Chernozemelsky district of Kalmykia. Proc. Lower Volga Agro-Univ. Complex, 2022, no. 4(68), pp. 465–473. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2022-04-55. (In Russian)Кулик К.Н., Петров В.И., Юферев В.Г., Ткаченко Н.А., Шинкаренко С.С. Геоинформационный анализ опустынивания Северо-Западного Прикаспия // Аридные экосистемы. 2020. Т. 26, № 2(83). С. 16–24. https://doi.org/10.24411/1993-3916-2020-10091.Kulik K.N., Petrov V.I., Yuferev V.G., Tkachenko N.A., Shinkarenko S.S. Geoinformation analysis of desertification of the Northwestern Caspian. Arid Ecosyst., 2020, vol. 10, no. 2, pp. 98–105. https://doi.org/10.1134/S2079096120020080.Малиновская Е.А. Трансформация эоловых форм рельефа при ветровом воздействии // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 1. С. 54–64. https://doi.org/10.31857/S0002-351555154-64.Malinovskaya E.A. Transformation of aeolian relief forms under wind influence. Izv. Atmos. Ocean. Phys., 2019, vol. 55, no. 1, pp. 50–58. https://doi.org/10.1134/S0001433819010067.Виноградов Б.В., Кулик К.Н., Сорокин А.Д., Федотов П.Б. Картографирование зон экологического неблагополучия по динамическим критериям // Экология. 1988. № 4. С. 243–251.Vinogradov B.V., Kulik K.N., Sorokin A.D., Fedotov P.B. Mapping of ecological distress zones by dynamic criteria. Ekologiya, 1988, no. 4, pp. 243–251. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.