Ветровал – это деревья, поваленные ветром

За всё в ответе – не только ветер
Ботанический сад-институт ДВО РАН уже подготовился к весне. После субботника аллеи и деляны освобождены от остатков упавшей листвы и следов зимы. На опушках зацвели адонисы, в народе называемые подснежниками, показала голубые соцветья хохлатка. Начало апреля выдалось холодным, но весна берёт своё: набухли почки рододендронов, вот-вот готова порадовать жёлтыми цветами гостей сада форзиция, если посмотреть внимательней на магнолию, то тоже можно обнаружить бархатные почки. В воздухе витает запах хвои, который издают вечнозелёные сосны, ели, туи и тисы. От наступившего тепла и эти деревья словно оттаяли. Природа оживает…
А сотрудники научного учреждения набирают волонтёров для сезонной обрезки деревьев и кустарников, а также для патрулирования лесного массива: зима выдалась бесснежной, да и весна пока не дала обилия осадков, поэтому обстановка в лесу крайне пожароопасная. Но разговор наш сегодня не об этом. В частности, о том, какие важные работы провели сотрудники лаборатории геоботаники сада-института. Учёные работали в рамках поддержанного Российским научным фондом комплексного проекта «Режим нарушений и изменение закономерностей динамики лесных экосистем юга Дальнего Востока России в условиях усиления тропических циклонов». Они завершили часть работ по выявлению ветровальных участков в лесах Сахалинской области и оценили потери древесины.
Что такое ветровал? Если коротко – это деревья, поваленные ветром. И какой же может быть ветер, если он валит многометровые деревья? На этот вопрос может ответить статистика.
Ураганные ветра в октябре 2015 года на юг Сахалина и Курил обрушивались дважды. Причиной сильного ветра и обильных осадков 2 октября стало объединение над акваторией Татарского пролива экс-тайфуна «Дуцзюань» с внетропическим циклоном. На метеостанции «Мыс Крильон» была зафиксирована рекордная скорость ветра – свыше 60 м/c (220 км/ч). В Холмске порывы ветра достигали 45 м/c. Жителям областного центра циклон запомнился сорванными крышами, поврежденными опорами ЛЭП и поваленными деревьями на улицах, в скверах и в городском парке. Уже через неделю стихия вернулась на острова в виде тайфуна «Чой-Ван». Сильные ветра привели к появлению сплошных ветровалов в лесах Невельского, Холмского, Томаринского, Долинского, Корсаковского, Южно-Курильского и Курильского районов, в окрестностях Южно-Сахалинска. Столь масштабных нарушений древостоев ранее не отмечалось, в том числе не возникло их и при прохождении тайфуна «Филлис» в августе 1981 года. Ранее министерство лесного и охотничьего хозяйства Сахалинской области предпринимало попытки оценивать площади ветровалов при помощи визуальных авиаучетов. Однако такие устаревшие методики оценки не могут обеспечить высокий уровень точности, а кроме того их выполнение крайне дорогостояще. Не оставили исследователи без внимания и юг Дальнего Востока, в том числе и Приморье, где прошёл в 2016 году тропический циклон «Лайонрок». Это тоже привело к масштабному вывалу лесов и нанесло ущерб лесному фонду. В Приморье, в частности, команда лаборатории геоботаники работала совместно с сотрудниками Сихотэ-Алинского биосферного заповедника, что на севере края.
Да, геоботаники побывали лично в труднодоступных местах. Экспедиция, по словам учёных, была не простая: приходилось много ходить пешком в лесу, пробираясь по бурелому, порой до двух метров высоты, боясь споткнуться и упасть, а также, опасаясь, чтобы дерево само не свалилось на голову. То есть работали в условиях, где выживают – сильнейшие.
- Я и сам родом с Южно-Сахалинска, окончил Сахалинский государственный университет, поэтому с природой острова знаком хорошо, - говорит руководитель гранта и экспедиции молодой учёный, ведущий научный сотрудник Ботанического сада-института ДВО РАН кандидат биологических наук Кирилл Александрович Корзников, показывая полевые трофеи. В частности, спилы стволов с поваленных деревьев, древесные керны – извлеченные из стволов деревьев цилиндрики, по кольцам которых можно восстановить историю древостоя, причём не только возраст, но и условия жизни дерева, то, в каких экологических катаклизмах ему пришлось побывать.
Лабораторию геоботаники сада-института возглавляет доктор биологических наук, член-корреспондент РАН Павел Витальевич Крестов. И серьёзные работы в этом коллективе выполняют молодые. Кирилл Корзников уточнил, что к молодым здесь доверие особенное, а с Павлом Витальевичем свела судьба во время учёбы в аспирантуре Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. П.В. Крестов был оппонентом при защите кандидатской диссертации, после чего и пригласил работать в свою лабораторию в 2016 году.
О том, что стал жителем Приморского края и сотрудником БСИ ДВО РАН, Кирилл нисколько не жалеет, знакомя со своей командой. Команда не большая, всего, вместе с руководителем гранта, три человека, но мобильная. Научный сотрудник Анна Степановна Возмищева, кандидат биологических наук, летом изучала ветровалы и древостои Сихотэ-Алинского хребта. Кандидат физико-математических наук Дмитрий Евгеньевич Кислов в полевых работах непосредственно не участвовал – это мозговой центр геоботаников. Он занимается статистической обработкой материалов, программированием. И это ещё не вся команда.
- В Сахалинской экспедиции по гранту ещё работали со мной и коллеги из Москвы – Московского государственного университета и Института географии РАН. Помогали волонтёры – безвозмездные любители природы. В Приморье привлекали к полевым исследованиям студентов Дальневосточного федерального университета, - продолжает разговор Кирилл Корзников. – Кстати, по этой же тематике мы сотрудничаем ещё и с чешскими коллегами. Наша работа в этом плане не ограничивается лишь двумя годами, данными нам на воплощение проекта. Проблема ветровалов – только часть фундаментальной темы, касающейся глобальных климатических изменений.
В своей работе учёные активно использовали общедоступные открытые данные зондирования Земли из космоса. Существуют сервисы, которые предоставляют первичную информацию – бери и анализируй. Для верификации результатов дешифрирования применяли снимки сверхвысокого разрешения, которые размещают на своих платформах те же Яндекс и Google. И сами, конечно, побывали на многих ветровалах, поскольку проект комплексный – направлен, в том числе, на понимание изменений, которые произойдут в нарушенных лесах через условные 5, 20 и 100 лет. Учёным удалось очень точно определить границы ветровалов, разрешение созданных картографических материалов составляет 30 м на один пиксель изображения. Сегодня они могут утверждать, что октябрьские циклоны 2015 года на юге Сахалина привели к вывалу более чем 42.6 тыс. га лесов, с общей массой погибшей древесины более 4.7 млн. тонн. Реальная площадь ветровалов как минимум в полтора раза больше той, о которой ранее заявляло правительство Сахалинской области.
До начала полевых работ научная группа занимается улучшением точности определения буреломных участков в лесах Кунашира и Итурупа. На Курилах готовые алгоритмы дешифрирования, разработанные для оценки динамики лесного покрова по всей Земле, работают с искажениями. Поэтому решено разработать собственную систему идентификации ветровалов на основе спутниковых снимков высокого и сверхвысокого разрешения с использованием свёрточных нейросетей. Очень важно точно оценить размеры и расположение нарушенных территорий на Южных Курилах, ведь там находятся государственный природный заповедник «Курильский» и заказник «Островной». Разработанные методики пригодятся и для оценки ущерба лесов в Приморском крае, и вообще для выявления любых нарушений в лесах Дальнего Востока. Поскольку космические снимки обновляются чуть ли не ежедневно, обрабатывать информацию и оценивать ущерб нанесенный лесам теперь можно оперативно, а главное - без финансовых затрат.
Как сказал Кирилл Корзников, сегодня формируется экспедиция на остров Кунашир. И, конечно же, исследователи не забывают про Приморский край. Побывать в отдалённых местах острова Итуруп у исследователей пока нет возможности. А места, конечно же, интересные. Для геоботаников, в частности, важно проследить, как меняется растительный покров в местах ветровалов и буреломов, которые часто бывают на Курильских островах.
Ветровал – это стихия не подвластная человеку. Но как перестроить систему лесного хозяйства в условиях изменения климата, какие нужно культивировать растения на освобождённых участках, какие создавать плантации, в этом как раз может помочь людям наука.
Полученные результаты исследователи из Ботанического сада-института намерены в ближайшее время опубликовать в специализированных научных журналах. Они замечают, что существующие модели предсказывают увеличение частоты и усиление тропических циклонов в дальневосточных регионах России на фоне глобального изменения климата. Буреломы уже доставили немало неудобств туристам и охотникам, вызвали экономические потери у лесозаготовителей. Долговременные же последствия для лесных экосистем, в том числе и островов, пока неясны. Возможно, на Сахалине произойдет изменение породного состава древостоев – вместе с елью и пихтой будет произрастать гораздо больше деревьев теплолюбивых широколиственных пород, как на лежащем к югу Хоккайдо. Поэтому люди должны быть готовы ко всему. В частности, это касается, в первую очередь, структур, занимающихся лесным менеджментом, утверждением планов лесопользования. А научные разработки им, конечно, в помощь.
Елена Корнилова
На фото: ветровал в долине реки Рогатки, о. Сахалин; научный сотрудник БСИ ДВО РАН Анна Степановна Возмищева проводит полевые исследования в Сихотэ-Алинском заповеднике