SYSTEM ANALYSIS OF FOREST FIRES IN THE RUSSIAN FEDERATION

Aim. The dynamics of forest fires in Russia and its regions and CO2 emissions from 2001 to 2019 are investigated to assess the relationship between global warming and forest fires. Methodology. The published materials and statistical sources are analyzed and the databases on fires are studied. The dynamics of forest fires in Russia and its regions is examined on the basis of remote sensing data from the Earth (MODIS data). The datasets are processed using QGIS software and Python libraries. CO2 emissions are analyzed using the Global Fire Emissions Database fire datasets using system analysis and mathematical modeling. Mathematical modeling of the global CO2 cycle is carried out using the global spatial model of A. M. Tarko under two scenarios - taking into account industrial emissions and forest fires and taking into account industrial emissions and deforestation. Results. It is found that for the period from 2001 to 2019, the maximum increase in the empirical distribution functions of the areas of burnt forests in all federal districts is shifted towards the minimum values, which implies an increase in the annual areas of forest fires in Russia and its constituent entities, with a general decrease in their number. The largest number of statistically significant correlation coefficients is observed in the Central Federal District. The direct dependence of the areas of fires on the average annual temperature and inverse dependence on the average annual amount of precipitation is demonstrated. It is revealed that the burnt dry matter and CO2 emissions from fires increased by 90% in 2019 compared to 2001. An increase by 167% is found if forest fires are taken into account. Mathematical modeling of the global CO2 cycle in the biosphere demonstrates a positive feedback between global warming and forest fires. Research implications. The conducted research is an actual basis for the further study of the dynamics of forest fires in Russia, as well as for the ecological functions of forest communities.

forest fires, remote sensing, empirical distribution function, global warming, climate anomalies, mathematical modeling, global carbon dioxide cycle

1. Валендик Э. Н., Матвеев П. М., Софронов М. А. Крупные лесные пожары / под ред. Л. К. Поздняков. М.: Наука, 1979. 198 c.

2. Варламова Е. В., Соловьев В. С. Влияние глобального потепления на пространственно-временные тренды индекса NDVI растительности Восточной Сибири // Международная конференция по изменениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды. Якутск, 2018. С. 259-261.

3. Голятина М. А., Вахнина И. Л., Носкова Е. В. Оценка динамики площадей, пройденных пожарами, на территории Забайкальского края в условиях изменения климата по данным ДЗЗ // Географический вестник. 2018. № 3(46). С. 126-135.

4. Курбатова А. И., Тарко А. М. Пространственно-временная динамика углерода в нативных и нарушенных экосистемах мира. М.: РУДН, 2017. 234 с.

5. Медведков А., Котова М. В. Противопожарный потенциал лесов водоохранной зоны озера Байкал (на примере территории Байкало-Ленского заповедника) // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2020. № 5. С. 764-775.

6. Тарко А. М. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов. Математическое моделирование. М.: Физматлит. 2005. 232 с.

7. Тарко А. М. Устойчивость биосферных процессов и принцип Ле-Шателье // Доклады РАН. 1995. Т. 343. № 3. С. 393-395.

8. Тарко А. М. О настоящем и будущем России и мира. Тула, 2016. 196 с.

9. Тарко А. М. Мировое развитие и Парижское климатическое соглашение // Стратегические приоритеты. 2019. № 21 (1). C. 129-147.

10. Оценка влияния ожидаемых изменений климата на лесное хозяйство / И. О.Торжков, Е. А. Кушнир, А. В. Константинов, Т. С. Королева, С. В. Ефимов, И. М. Школьник // Метеорология и гидрология. 2019. № 3. С. 40-49.

11. Рамазанов Равшан Гасан Оглы. Оценка повторяемости по степени опасности лесных пожаров (на примере северо-восточного склона Кавказа) // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и Экология. 2020. № 7-18 (330-341). С. 115-124.

12. Carbon dioxide sequestration as a climate mitigation strategy criterion in tropical forests (Case study from central african region) / A. I. Kurbatova, A. M. Tarko, H. A. Qdais, E. A. Grigorets, P. V. Kozhevnikova // International Multidisciplinary Scientific Geoconference, 2019. C. 633-640.

13. Chugunkova A. V., Pyzhev A. I. Impacts of global climate change on duration of logging season in siberian boreal forests // Forests. 2020. № 7 (11). C. 1-18.

14. Evaluation of spatial and temporal dynamics of forest fires in Indonesia using satellite data / A. I. Kurbatova, A. V. Orlovsky, V. Lobanov, P. V. Kozhevnikova // Test Engineering and Management. 2020. № (83). C. 15429-15435.

15. Fossil CO2 & GHG emissions of all world countries / Janssens-Maenhout G. et al. // Earth System Science Data Discussions [Электронный ресурс]. URL: http://edgar.jrc.ec.europa.eu/overview.php?v=CO2andGHG1970-2016&dst=CO2pc (дата обращения: 21.07.2020).

16. Is subarctic forest advance able to keep pace with climate change? / Rees W.G., Hofgaard A., Boudreau S., Cairns D.M., Harper K., Mamet S., Mathisen I., Swirad Z., Tutubalina O. // Global Change Biology. 2020. № 7 (26). C. 3965-3977.