Моніторинг процесів опустелювання агроекосистем за супутниковими даними: досвід та перспективи
DOI:
https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2024.311183Ключові слова:
дистанційне зондування Землі, ерозія, супутникові дані, ГІС, індекси ґрунтів, агроландшафтАнотація
Опустелювання — це серйозна екологічна проблема, яка зачіпає мільйони людей у всьому світі. Для успішного розв’язання проблем, виникаючих унаслідок опустелювання в агроекосистемах, у локальному та регіональному масштабах важливим є отримання об’єктивної інформації щодо просторового розповсюдження цих процесів. Дистанційне зондування відіграє важливу роль у моніторингу опустелювання завдяки відносно низькій вартості, можливості охоплення великих територій та використання різних датчиків і методів аналізу даних. Інтегрований підхід із залученням ГІС, математичних моделей та наземних спостережень забезпечує більш точну оцінку деградації земель. Метою дослідження є узагальнення досвіду використання даних дистанційного зондування Землі для моніторингу та оцінки процесів опустелювання і деградації земель українськими і закордонними дослідниками у світовому та національному контекстах, визначення перспективи подальшого розвитку й удосконалення методик дистанційного зондування для комплексного моніторингу процесів опустелювання в агроекосистемах та деградації ґрунтів. У роботі проаналізовано досвід застосування даних супутникового дистанційного зондування, математичних моделей опустелювання та геоінформаційних систем для визначення територій, схильних до деградації земель, у різних регіонах світу. Розглянуто специфіку адаптації моделей до локальних умов із використанням додаткових параметрів. Висвітлено напрацювання українських учених щодо супутникового моніторингу агроландшафтів, їх класифікації та оцінки стану агроландшафтів за даними ДЗЗ. Окреслено перспективи подальших досліджень. Продемонстровано ефективність інтегрованого підходу із залученням геоінформаційних систем, супутникових даних, аналізу екологічних показників та математичних моделей опустелювання, адаптованих до регіональних особливостей. Пріоритетними напрямами залишаються адаптація моделей до регіональних особливостей, розробка прогнозних методик із використанням ДЗЗ, поглиблення міжнародного обміну даними та досвідом. Необхідно продовжувати вдосконалення методик дистанційного моніторингу для своєчасного виявлення деградаційних процесів та розширювати дослідження на національному рівні для вжиття відповідних заходів.
Посилання
Pro zatverdzhennia Zahalnoderzhavnoi prohramy borotby z opusteliuvanniam ta dehradatsiieiu gruntiv: Zakon Ukrainy vid 22.06.2022 [On approval of the National Program for Combating Desertification and Soil Degradation: Law of Ukraine dated June 22, 2022]. (2022). URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/61-IV#Text [in Ukrainian].
Konventsiia Orhanizatsii Obiednanykh Natsii pro borotbu z opusteliuvanniam u tykh krainakh, shcho poterpauit vid seryoznoi posukhy ta/abo opusteliuvannia, osoblyvo v Afrytsi vid 17.06.1994 r. [United Nations Convention to Combat Desertification in Countries Experiencing Serious Drought and/or Desertification, Particularly in Africa dated June 17, 1994]. (1994). URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_120#Text [in Ukrainian].
Rivera-Marin, D., Dash, J. & Ogutu, B. (2022). The use of remote sensing for desertification studies: A review. Journal of Arid Environments. 206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2022.104829 [in English].
Farajzadeh, M. & Nik Egbal, M. (2007). Evaluation of MEDALUS Model for Desertification Hazard Zonation Using GIS; Study Area: Iyzad Khast Plain, Iran. Pakistan. Journal of Biological Sciences, 10, 2622–2630. DOI: https://doi.org/10.3923/pjbs.2007.2622.2630 [in English].
Ali, R. & Baroudy, A.E. (2008). Use of GIS in Mapping the Environmental Sensitivity to Desertification in Wadi El Natrun Depression, Egypt. Australian Journal of Basic and Applied sciences, 2, 157–164 [in English].
Benabderrahmane, M.C. & Chenchouni, H. (2010). Assessing Environmental Sensitivity Areas to Desertification in Eastern Algeria using Mediterranean Desertification and Land Use «MEDALUS» Model. International Journal of Sustainable Water and Environmental Systems, 1, 5–10. DOI: https://doi.org/10.5383/swes.01.01.002 [in English].
Al-Khuzaie, M.M., Elnaggar, A., El-Mewafi, M. et al. (2015). Assessments of Environmental Sensitivity to Desertification in North Sinai, Egypt Using Remote Sensing and GIS Techniques. International Journal of Scientific and Engineering Research, 6, 799–806 [in English].
Ismael, H. (2015). Evaluation Of Present-Day Climate-Induced Desertification In El-Dakhla Oasis, Western Desert Of Egypt, Based On Integration Of MEDALUS Method, GIS And RS Techniques. Present Environment and Sustainable Development, 9. DOI: https://doi.org/10.1515/pesd-2015-0024 [in English].
Franklin, S.E. (2001). Remote Sensing for Sustainable Forest Management (1st ed.). CRC Press. DOI: https://doi.org/10.1201/9781420032857 [in English].
URL: https://www.isric.org/projects/global-assessment-human-induced-soil-degradation-glasod
Salvati, L., Bajocco, S., Ferrara, A. et al. (2013). Desertification Risk, Long-Term Land-Use Changes and Environmental Resilience: A Case Study in Basilicata, Italy. Scottish Geographical Journal, 129, 85–99. DOI: https://doi.org/10.1080/14702541.2013.781209 [in English].
Romero-Sanchez, M.E., Gonzalez-Hernandez, A. & Moreno-Sanchez, F. (2016). The Assessment of Land Degradation and Desertification in Mexico: Mapping Regional Trend Indicators with Satellite Data. Land Degradation and Desertification: a Global Crisis, 3–27. DOI: https://doi.org/10.5772/64241 [in English].
Costantini, E.A.C., L’Abate, G., Barbetti, R. et al. (2022). The soil province geodatabase of Italy, storing information of soil typological units and broad soil regions at the 1:1,000,000 and 1:10,000,000 scales [Data set]. Geoderma, Zenodo, 271, 243–253. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.7072306 [in English].
Ghebrezgabher, M.G., Yang, T., Yang, X. & Wang, C. (2019). Assessment of desertification in Eritrea: land degradation based on Landsat images. Journal of Arid Land, 11, 319–331. DOI: https://doi.org/10.1007/s40333-019-0096-4 [in English].
Gebru, B., Lee, W.-K., Khamzina, A. et al. (2021). Spatiotemporal multi-index analysis of desertification in dry Afromontane forests of northern Ethiopia. Environment, Development and Sustainability, 23, 423–450. DOI: https://doi.org/10.1007/s10668-020-00587-3 [in English].
Lakhankar, T., Ghedira, H., Temimi, M. et al. (2009). Effect of Land Cover Heterogeneity on Soil Moisture Retrieval Using Active Microwave Remote Sensing Data. Remote Sensing, 1, 80–91. DOI: https://doi.org/10.3390/rs1020080 [in English].
Peng, J. & Loew, A. (2017). Recent Advances in Soil Moisture Estimation from Remote Sensing. Water, 9, 530. DOI: https://doi.org/10.3390/w9070530 [in English].
Albalawi, E.K. & Kumar, L. (2013). Using remote sensing technology to detect, model and map desertification: A review. Armidale, Australia. Journal of Food, Agriculture and Environment, 11, 791–797 [in English].
Ghosh, A., Rakshit, S., Tikle, S. et al. (2022). Integration of GIS and Remote Sensing with RUSLE Model for Estimation of Soil Erosion. Land, 12 (1), 116. DOI: https://doi.org/10.3390/land12010116 [in English].
Moumane, A., Al Karkouri, J., Benmansour, A. et al. (2022). Monitoring long-term land use, land cover change, and desertification in the Ternata oasis, Middle Draa Valley, Morocco. Remote Sensing Applications Society and Environment, 26. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100745 [in English].
Blinkov, I., Trendafilov, A., Muaketov, D. et al. (2023). Atlas on Erosion, Drought and Desertification of the Republic of North Macedonia. DOI: https://doi.org/10.13140/RG.2.2.26208.05120 [in English].
Nguyen, B., Dai, G.D. & Le, L.B. (2024). Spatial and temporal-trend assessment of desertification-sensitive land using the desertification sensitivity index in the provincial Ninh Thuan, Vietnam. Environmental Monitoring and Assessment, 196. DOI: https://doi.org/10.1007/s10661-024-12707-x [in English].
Kalogeropoulos, K., Tsesmelis, D.E., Tsatsaris, A. et al. (2024). Geospatial Insights into Greece’s Desertification Vulnerability: A Composite Indicator Approach. GeoHazards, 5 (2), 374–392. DOI: https://doi.org/10.3390/geohazards5020020 [in English].
Yang, B., Wang, S., Wang, C. et al. (2019). Desertification hazard early warning method: Patent CN109166295A [in English].
Wu, L., Sun, S. & Fan, L. (2024). Ecological risk assessment method and early warning system based on ecological protection red line demarcation: Patent CN117522117A [in English].
Feng, H., Ye, S., Xie, L. et al. (2019). Stony desertification control effect multi-index monitoring and evaluating method based on multi-source remote sensing data: Patent CN110553980 [in English].
Weng, K. (2019). Desertification monitor system: Patent CN109359165A [in English].
Lialko, V.I., Yelistratova, L.O., Apostolov, O.A. & Chekhnii, V.M. (2017). Analiz gruntovo-eroziinykh protsesiv v Ukraini na osnovi zastosuvannia danykh dystantsiinoho zonduvannia Zemli [Analysis of soil erosion processes in Ukraine based on the application of remote sensing data]. Visnyk Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy — Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine, 10, 34–41 [in Ukrainian].
Apostolov, O.A., Yelistratova, L.O., Romanchuk, I.F. & Chekhnii, V.M. (2020). Vyiavlennia oseredkiv opusteliuvannia v Ukraini na osnovi rozrakhunkiv vodnykh indeksiv za danymy dystantsiinoho zonduvannia Zemli [Detection of desertification hotspots in Ukraine based on calculations of water indices from remote sensing data]. Ukrainskyi heohrafichnyi zhurnal — Ukrainian Geographical Journal, 1, 16–25. DOI: https://doi.org/10.15407/ugz2020.01.016 [in Ukrainian].
Tarariko, O.H., Syrotenko, O.V., Ilienko, T.V. & Kuchma, T.L. (2019). Ahroekolohichnyi suputnykovyi monitorynh [Agroecological satellite monitoring]. Kyiv [in Ukrainian].
Truskavetsky, S., Byndych, T., Sherstyuk, A. et al. (2015). Studying the condition of soil protection agrolandscape in Ukraine using remote sensing methods. Journal of Agricultural Science and Technology, 5 (4), 235–240 [in English].
Tarariko, O.H., Ilienko, T.V., Kuchma, T.L. et al. (2021). Eroziia gruntiv yak chynnyk opusteliuvannia ahrolandshaftiv Ukrainy [Soil erosion as a factor of desertification of agricultural landscapes in Ukraine]. Ahroekolohichnyi zhurnal — Agroecological journal, 3, 6–16. DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.3.2021.240316 [in Ukrainian].
Achasov, A.B. & Achasova, A.O. (2020). Osoblyvosti vizualnoho deshyfruvannia proiaviv vodnoi erozii za danymy dystantsiinoho zonduvannia [Features of visual interpretation of water erosion manifestations based on remote sensing data]. Liudyna ta dovkillia. Problemy neoekolohii — Human and Environment. Issues of Neoecology, 33, 145–154. DOI: https://doi.org/10.26565/1992-4224-2020-33-13 [in Ukrainian].
Tarariko, O.H., Zubov, A.O. & Zubov, O.R. (2019). Prystrii dlia vyvchen nia defliatsii gruntiv: Patent UA136545U [Device for studying soil deflation: Patent UA136545U] [in Ukrainian].
Achasov, A.B., Achasova, A.O., Seliverstov, O.Yu. et al. (2021). Sposib vyznachennia vtrat gruntu vnaslidok vodnoi erozii: Patent UA149430U [Method for determining soil losses due to water erosion: Patent UA149430U] [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право і ліцензування
Умови ліцензії: автори зберігають авторські права і надають журналу право першої публікації з роботою, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи і початкової публікації в цьому журналі.
Якщо стаття прийнята до публікації в «Агроекологічний журнал», автор повинен підписати угоду про передачу авторських прав. Угода відправляється на поштову (оригінал) або адресу електронної пошти (відсканована копія) редакції журналу.
Цією угодою автор підтверджує, що представлені матеріали:
- не порушують авторських прав інших осіб або організацій;
- раніше не публікувались в інших видавництвах і не були представлені для публікації в інших виданнях.
Автор передає редакції «Агроекологічного журналу» права на:
- публікації статті українською (англійською та російською) мовою і поширення її друкованої копії;
- поширення електронної копії статті, а також електронної копії перекладу статті на англійську мову (для статей українською та російською мовами), будь-якими електронними засобами (розміщення на офіційному сайті журналу, електронних баз даних, сховищ тощо) друкована копія перекладу.
Автор залишає за собою право без згоди редакції та засновників:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково в ознайомлювальних цілях.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез доповідей, доповідей конференцій, а також усних доповідей.
- Додати електронні копії статті (включаючи остаточну електронну копію, завантажену з офіційного сайту журналу) за адресою:
- персональні веб-ресурси всіх авторів (веб-сайти, веб-сторінки, блоги тощо);
- веб-ресурси установ, в яких працюють автори;
- некомерційні веб-ресурси відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
У всіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов'язковим.
