Спеціалізовані індекси вмісту хлорофілу як інструмент моніторингу стану агроекосистем за кліматичних змін

Анотація

Дослідження присвячене розробці методологічного підходу до моніторингу змін рослинного покриву України в умовах кліматичних трансформацій із застосуванням супутникових технологій. На прикладі полігону у Вишгородському р-ні Київської обл. проведено аналіз різнотипних об’єктів — водних, аграрних, лісових, лучних та урбанізованих територій — із використанням мультиспектральних даних Sentinel-2 (рівень L2А) за 2018 р. та 2025 р. Розраховано низку спеціалізованих індексів хлорофілу: CVI (Chlorophyll Vegetation Index), CARI (Chlorophyll Absorption Ratio Index), MTVI2 (Modified Triangular Vegetation Index), MCARI (Modified Chlorophyll Absorption Reflectance Index) та GNDVI. Геопросторову обробку та візуалізацію здійснено в програмному середовищі QGIS за допомогою розрахункових формул для кожного індексу з урахуванням спектральних каналів Sentinel-2. Застосовано аналітичний метод порівняльного аналізу індексів з використанням функції Elevation Profile для візуалізації змін значень та отримання точних кількісних показників, що дало можливість оцінити їхню чутливість до фізіологічних параметрів рослинності та локальних відмінностей між типами землекористування. Порівняльний аналіз показав, що індекси хлорофілу забезпечують більш деталізоване відображення фотосинтетичної активності та пігментного складу рослин порівняно з узагальненим NDVI. Встановлено їхню здатність диференціювати хвойні та широколистяні деревостани, а також виявляти вплив урбанізації та аграрної діяльності. Валідація результатів за кліматичними даними NASA Giovanni (AIRS) за 2015–2022 рр. підтвердила кореляцію між підвищенням температури, зростанням концентрації CO₂ та змінами індексних значень, що відображають подовження вегетаційного періоду та посилення рівня хлорофілу. Наукова новизна роботи полягає у комплексному застосуванні спектральних індексів для багатокомпонентного середовища, що включає водні, аграрні, лісові та урбанізовані ділянки, що допомагає отримати більш точну картину екологічних процесів. Практичне значення дослідження — у можливості використання запропонованої методики для моніторингу продуктивності агроекосистем, оцінки стійкості лісових масивів та прогнозування ризиків деградації земель, що створює підґрунтя для розробки адаптивних стратегій управління природними та агроекосистемами України в умовах глобальних кліматичних викликів, а також для інтеграції результатів у національні системи екологічного моніторингу та плануванні сталого розвитку.