Анализ и прогнозирование динамики наземного покрова Нукусского района Республики Каракалпакстан (Узбекистан) с использованием трендов и пространственного моделирования
Исследование динамики наземного покрова проводилось на примере южного Приаралья (Нукусский район Республики Каракалпакстан, Узбекистан). Для данной территории особенно актуальны вопросы деградации земель как ввиду уже имеющихся проблем с засолением почв, агроистощением, эрозией, наползанием песков и т.д., так и в связи с ожидаемым ростом количества деградированных земель вследствие аридизации климата, урезания используемых объёмов воды для орошения, ростом численности местного населения, повсеместного применения малоэкологичных практик земледелия. В представленной работе деградация земель рассматривается через призму динамики наземного покрова: переход земель из более продуктивных категорий в менее продуктивные может быть воспринят как снижение потока поставляемых экосистемных услуг и в этой связи наречён «деградацией земель» в прямом соответствии с определением КБО ООН («Деградация земель означает снижение или потерю биологической и экономической продуктивности … земель») [1]. Основное внимание уделено комплексной оценке трансформации землепользования в период 2001–2022 гг. и прогнозам до 2028 и 2042 гг. В качестве исходной информации использовались растровые данные о распределении наземного покрова по 7 категориям (покрытые деревьями, пастбищные, пахотные, водно-болотные, искусственные, пустынные и категория «нет данных») за период 2001-2022 гг. Проведённый на основании этих данных анализ показал устойчивое сокращение площадей пашни и пастбищ, а также пустынных земель на фоне значительного роста категории «искусственные земли». Особенно резкий скачок урбанизационного освоения зафиксирован в 2017 году и объясняется ростом строительства и жилищного фонда. Для выявления имеющихся тенденций и прогнозирования изменения наземного покрова использовались два подхода: краткосрочные прогнозы на основе ARIMA-моделей и долгосрочные сценарии пространственного моделирования с применением нейросетевого алгоритма CA-ANN в модуле MOLUSCE 5.0 для QGIS. Модели ARIMA выявили высокие темпы урбанизационного роста и подтвердили значимое снижение площади пахотных земель — до 727 км² к 2028 г., пастбищ — до 36,6 км², при одновременном росте искусственных территорий до 87,3 км². Пространственные прогнозы с иcпользованием MOLUSCE показали более консервативные оценки: к 2042 г. пашня сократится до 734 км², пастбища — до 35,9 км², искусственные земли достигнут 81,9 км². Оба подхода демонстрируют совпадение направленности процессов, но различаются по интенсивности прогнозируемых изменений. Сопоставление методов выявило, что нейросетевая модель недооценивает масштабы трансформаций, поскольку фокусируется на устойчивых пространственных закономерностях и в меньшей степени учитывает временную динамику. В связи с этим прогнозы на основе нейросетевого подхода модуля MOLUSCE рассматриваются как нижняя граница возможных изменений, тогда как реальные темпы урбанизации, вероятно, будут ближе к прогнозам ARIMA. Полученные результаты свидетельствуют о наличествующей и будущей деградации земельных ресурсов, так как сокращение продуктивных сельскохозяйственных угодий сопровождается ростом малопродуктивных урбанизированных территорий. Это создаёт риски для продовольственной безопасности и устойчивого функционирования агроэкосистем.
- Конвенция Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием в тех странах, которые испытывают серьезную засуху и/или опустынивание, особенно в Африке. 1994. [Электронный ресурс]. URL: https://www.unccd.int/sites/default/files/2022-02/UNCCD_Convention_text_RUS.pdf. 62 c.
1.9. Информационные технологии и математическое моделирование в почвоведении и науках о Земле
Стенд-холл 1 (коридор 3 этажа)