Anna Kozlova

У статті розглянуто потенціал дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) для розвитку системи моніторингу біорізноманіття України та визначено основні виклики його практичного впровадження. Проаналізовано сучасний стан моніторингу біорізноманіття в Україні, а також розглянуто концептуальні підходи до використання даних ДЗЗ у дослідженнях біорізноманіття. Особливу увагу приділено досвіду Фінляндії, де інтеграція супутникових та наземних спостережень забезпечує системний моніторинг стану довкілля. Обґрунтовано доцільність адаптації цього досвіду в Україні з урахуванням національних потреб, доступності даних та сучасних викликів, зокрема наслідків війни. Запропоновано ключові напрями розвитку дистанційного моніторингу, що передбачають: 1) розробку національних дистанційних індикаторів біорізноманіття на основі концепції Основних змінних біорізноманіття (EBVs); 2) впровадження стандартизованих методів обчислення показників біорізноманіття та валідації результатів, в тому числі через мережу наземних тестових полігонів; 3) а також створення централізованого хабу для інтеграції дистанційних і наземних спостережень біорізноманіття у єдиний інтероперабельний просторово-часовий куб геопросторових даних. Реалізація такого підходу сприятиме формуванню в Україні сумісної з європейськими вимогами системи моніторингу біорізноманіття національно рівня. Внесок авторів: Концептуалізація – А.О. Козлова; пошук, аналіз та систематизація наукових джерел – А.О. Козлова, К. Бьоттхер, М. Тьормя; дослідження – А.О. Козлова, К. Бьоттхер; підготовка тексту статті – А.О. Козлова; рецензування та редагування – А.О. Козлова. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Представлене дослідження здійснене в рамках проєкту «Підтримка України в оцінці шкоди довкіллю та розвитку моніторингу якості поверхневих вод і біорізноманіття» (UFEM), що реалізується за участі Інституту довкілля Фінляндії (SYKE) у співпраці з Міністерством економіки та довкілля України. Розкриття інформації про ШІ: Під час підготовки рукопису використовувалася мовна модель GPT-4 як допоміжний інструмент для уточнення назви статті, перевірки логічної послідовності викладу та виявлення й коригування граматичних, пунктуаційних і синтаксичних помилок. Подяки: Автори вдячні Міністерству закордонних справ Фінляндії, Міністерству економіки та довкілля України та Інституту довкілля Фінляндії (SYKE) за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи. Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів

Land degradation (LD) is one of the most pressing environmental problems on a global scale, directly threatening ecosystem resilience, food security, and sustainable land use. Traditional methods used to assess land degradation are often limited by high labor intensity and insufficient integration of heterogeneous geospatial datasets. In this study, we propose an evidence-based approach to LD mapping that integrates multi-source Earth observation (EO) data products with the Dempster–Shafer theory of evidence. A geospatial data cube was constructed based on precipitation, soil moisture, terrain slope, land surface temperature, land cover transitions, vegetation productivity, and soil organic carbon indices. Our classification workflow combined expert knowledge with probabilistic evidence weighting to define LD classes at a regional scale, and our methodology was tested in the Kryvyi Rih Iron Ore Basin (Ukraine), a region under intense anthropogenic and natural pressure. Field-based validation demonstrated the high reliability of the proposed approach, achieving a Kendall rank correlation coefficient of 0.832, which outperforms alternative methods based on Support Vector Machines (SVMs) and Trends.Earth.

Водно-болотні угіддя (ВБУ) є важливими для забезпечення екологічної стабільності та збереження біорізноманіття, що безпосередньо впливає на добробут людини. Проте останнім часом ці екосистеми зазнають деградації внаслідок кліматичних змін, а для України ще одним фактором також стали воєнні дії, зокрема підрив Каховської ГЕС. В таких умовах методи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) є оптимальним інструментом для оцінювання таких змін, оскільки дозволяють виконувати аналіз великих територій та отримувати актуальні дані навіть в тих випадках, коли проведення наземних досліджень є неможливим через воєнні дії.У роботі запропоновано підхід до оцінювання просторово-часової динаміки водної поверхні на основі показника частоти її наявності (Surface Water Occurrence, SWO), за яким формуються відповідні карти (SWOM). На основі цього підходу розроблено веб-орієнтований геоінформаційний інструмент, реалізований на платформі Google Earth Engine, що забезпечує швидку обробку значних обсягів даних без потреби у потужних обчислювальних ресурсах з боку користувача. В якості вхідних даних використовуються продукти класифікації типів земного покриву Dynamic World та шар Scene Classification Layer (SCL), що входить до складу кожного супутникового знімка Sentinel-2. Даний інструмент дозволяє виконувати розрахунок SWOM та його класифікацію на три класи — «Суходіл (No Water)», «Тимчасові водні поверхні (Temporary Water)» та «Постійні водні поверхні (Permanent Water)», а також отримувати статистичні показники площ цих класів. Розроблений інструмент є кросплатформеним, тому може використовуватися на різних типах пристроїв, зокрема на комп’ютерах, планшетах та навіть мобільних пристроях. Практична апробація інструменту була проведена на прикладі Рамсарського угіддя «Дельта р. Дніпро» за період 2024–2025 років. Розраховані карти SWOM та відповідні статистичні показники дозволили встановити, що постійні водні поверхні займають 136.14 км² (39.55%), тоді як тимчасові — 26.81 км² (7.79%) від загальної площі дослідження. Проведений експеримент демонструє можливості інструменту щодо аналізу просторового розподілу водної поверхні. Отже, запропонований інструмент може бути використаний для вирішення прикладних задач екологічного моніторингу, а також застосований для інших територій дослідження. Внесок авторів: Концептуалізація – А.О. Козлова та А.А. Андреєв; методологія –А.А. Андреєв та А.О. Козлова; формальний аналіз та оброблення даних –А.А Андреєв; дослідження – А.О. Козлова; підготовка тексту статті – А.А. Андреєв та А.О. Козлова; рецензування та редагування – А.О. Козлова та А.А. Андреєв. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження не отримало зовнішнього фінансування. Розкриття інформації про ШІ: під час підготовки цього рукопису генеративні інструменти штучного інтелекту не використовувались. Доступність даних: Розроблений веб-орієнтований геоінформаційний інструмент доступний за посиланням: https://artemaandreev.users.earthengine.app/view/swomdniprodelta. Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів

Після руйнування греблі Каховського водосховища 6 червня 2023 р. відбувся швидкий скид води і масштабне оголення його ложа. Просторово-часові трансформації ложа колишнього водосховища продовжуються і досі, формуючи нові природні комплекси з неоднорідними умовами зволоження. Динаміка розподілу водного покриву в ложі залежить від багатьох чинників не лише від геоморфологічних особливостей території, але й від кліматичних чинників – сезонних змін температури повітря, кількості опадів та рівня випаровування. Оцінювання цих показників є важливим для прогнозування подальших змін ландшафту та визначення перспектив його використання. Проте в умовах ведення активних воєнних дій наземні дослідження неможливі на обраній території, тому були використані дані дистанційного зондування Землі. Для аналізу просторово-часових трансформацій ложа водосховища розроблено алгоритм побудови карти частоти присутності води (КЧПВ) на основі супутникових багатоспектральних знімків Sentinel-2. Побудова КЧПВ відбувається в чотири кроки: 1) відбір знімків відповідно до зазначених вимог; 2) розрахунок спектрального індексу NDWI для кожного з відібраних знімків; 3) конвертація кожного отриманого шару індексу в бінарну маску води; 4) об’єднання всіх отриманих масок в КЧПВ, яка відображає частоту, з якою вода була присутня в кожному пікселі. Таким чином, відповідно до розробленого алгоритму було побудовано КЧПВ ложа колишнього Каховського водосховища на основі відібраних 12 безхмарних супутникових знімків Sentinel-2, отриманих за період з 20 червня 2023 до 23 вересня 2024. Для візуалізації і оцінки результатів отримана КЧПВ була розподілена на 6 класів, де 1 клас відповідає пікселям, які ніколи не були вкриті водою, тобто відносяться до суходолу, тоді як 6 клас містить пікселі, в яких вода була присутня протягом всього періоду дослідження. Тоді як 2-5 класи містять проміжні значення частоти присутності води та відповідають пікселям, де вода була присутня, але не постійно. Для кожного з цих класів було обчислено їхню площу та детально описано екотопи, що їм відповідають, та рослинність, яка там формується. Враховуючи, що метеорологічні умови (опади та температура повітря) також впливають на водний режим, також було проаналізовано дані з метеостанцій міст Запоріжжя, Нікополь та Херсон і показано відповідність цих даних змінам площі водної поверхні ложа водосховища. Отже, отримана КЧПВ допомагає прогнозувати режим подальшого формування та розвитку екосистем. Внесок авторів: Концептуалізація – Л.П. Ліщенко та А.О. Козлова; методологія –А.А. Андреєв; формальний аналіз та оброблення даних –А.А Андреєв; дослідження – А.А. Андреєв, Л.П. Ліщенко, підготовка тексту статті – А.А. Андреєв, та Л.П. Ліщенко; рецензування та редагування – А.О. Козлова Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження виконано в рамках НДР “ Дистанційні методи вирішення задач сталого розвитку і раціонального природокористування, засновані на комплексному аналізі гетерогенних геопросторових даних”, РК 0224U000990 Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом. Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі,...

Полезахисні лісові смуги вважаються ключовим елементом сталого землекористування, виконуючи такі функції, як запобігання ерозії ґрунтів, зменшення впливу суховіїв і пилових бур, покращення водного балансу, а також вони є осередками біорізноманіття в агроландшафтах. Проте під час бойових дій лісосмуги зазнають масштабних пошкоджень або навіть повного знищення, що створює серйозні довгострокові загрози для довкілля та сільськогосподарських територій. Враховуючи, що методи отримання наземних даних є небезпечними та мають певні обмеження в оперативності та масштабуванні, саме використання методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) є найбільш доцільним. Оцінювання стану лісосмуг потребує використання великої кількості даних та значних розрахункових витрат, тому доречним є залучення хмарних платформ для геопросторового аналізу, зокрема Google Earth Engine (GEE). Отже, метою даної роботи є розробка геоінформаційного інструменту для оцінювання стану лісосмуг після воєнних дій на основі платформи GEE. Основою даного інструмента є методика, алгоритм якої полягає в порівнянні станів лісосмуг до та після пошкодження на основі біофізичних індикаторів, інформація про які одержується з даних ДЗЗ. Методика є гнучкою, адже дозволяє змінювати використовувані спектральні індекси залежно від обраних біофізичних індикаторів. Розроблений геоінформаційний інструмент використовує супутникові знімки Sentinel-2, на основі яких оцінюються три біофізичні індикатори за відповідними спектральних індексами: біомаса (спектральний індекс – EVI), вміст хлорофілу (S2REP) та вміст вологи (NDMI). Оскільки геоінформаційний інструмент базується на платформі GEE то він, відповідно, використовує та надає користувачеві засоби GEE для введення, завантаження та візуалізації даних, а обробка є швидкою завдяки використанню комп’ютерних потужностей хмарних серверів Google. Розроблений геоінформаційний інструмент було протестовано на 2 територіях дослідження в межах Донецької області, які перебували в зоні активних бойових дій у 2022–2023 роках. Візуальний аналіз підтвердив ефективність розробленого інструменту, показавши відповідність між позначеними на картах зонами пошкоджень та фактичним станом лісосмуг. Таким чином, даний геоінформаційний інструмент може бути використаний для моніторингу стану лісосмуг у зонах бойових дій і планування їхнього відновлення. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на залучення додаткових джерел даних, застосування нових біофізичних індикаторів, а також – на оцінюванні впливу кожного з індикаторів для надання рекомендацій щодо експертних оцінок вагових коефіцієнтів спектральних індексів при побудові об’єднаної карти стану лісосмуг. Внесок авторів: Концептуалізація – С.А. Станкевич та А.О. Козлова; методологія – С.А. Станкевич та А.А Андреєв; формальний аналіз – А.О. Козлова, А.А Андреєв та Л.М. Артюшин; дослідження – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; оброблення даних – А.А. Андреєв, С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; підготовка тексту статті: авторський рукопис – А.А. Андреєв, С.І. Голубов та А.Р. Лисенко; рецензування та редагування – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко; візуалізація – С. І. Голубов та А.Р. Лисенко. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження профінансоване...

Полезахисні лісові смуги є важливим елементом сталого землекористування, виконуючи такі загальноекологічні функції, як захист від ерозії ґрунтів, збереження водного балансу, пом’якшення впливу суховіїв і пилових бур, а також підтримка біорізноманіття. Проте, війна в Україні призвела до суттєвих пошкоджень лісосмуг або навіть до їхнього повного знищення. Оскільки наземні дослідження є небезпечними внаслідок воєнних дій, а також не дають змоги оперативно оцінити великі території, необхідно використовувати дані дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Отже, метою цієї статті є оцінювання стану лісосмуг після воєнних дій на основі даних ДЗЗ. Запропонований підхід має забезпечувати інформацію про стан лісосмуг, зокрема про рівень їхніх пошкоджень, що може бути використано для планування повоєнного відновлення. Стан лісосмуг оцінюється на основі супутникових знімків Sentinel-2 за трьома біофізичними індикаторами та відповідними спектральними індексами – біомаса (EVI), вміст хлорофілу (S2REP) та вміст вологи (NDMI). Також на основі поєднання цих індексів створено об’єднану карту стану лісосмуг. У рамках експерименту оцінено стан лісосмуг між селом Клинове (Бахмутський район) і Вугледарською ТЕЦ, які опинилася в зоні активних воєнних дій у травні–серпні 2022 року. Згідно з отриманою об’єднаною картою стану лісосмуг, 96.61% території дослідження зазнали пошкоджень, зафіксованих щонайменше в одному з індикаторів. Основна частина цих пошкоджень належить до низького та середнього рівнів, тоді як найбільший відсоток високого рівня пошкоджень (15.99%) виявлено за індексом NDMI. Візуальна валідація отриманих карт за знімками високого просторового розрізнення із середовища Google Earth підтвердила відповідність визначених пошкоджень їхньому реальному стану, що свідчить про достовірність отриманих карт. Таким чином, згідно з отриманими результатами, переважна частина лісосмуг зазнала низького або середнього рівня пошкоджень, що свідчить про можливість їхнього повоєнного відновлення. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на залучення радарних знімків, що дасть змогу отримати безперервний часовий ряд незалежно від погодних умов, а також на застосування методів класифікування для виявлення та картування лісосмуг, що дасть змогу масштабувати застосування розробленого підходу. Внесок авторів: Концептуалізація – С. А. Станкевич та А. О. Козлова; методологія – С. А. Станкевич та А. А. Андреєв; формальний аналіз – А. О. Козлова та А. А. Андреєв; дослідження – А. А. Андреєв, С. І. Голубов та А. Р. Лисенко; оброблення даних – А. А. Андреєв, С. І. Голубов та А. Р. Лисенко; підготовка тексту статті: авторський рукопис – А. А. Андреєв, С. І. Голубов та А. Р. Лисенко; рецензування та редагування – С. І. Голубов та А. Р. Лисенко; візуалізація – С. І. Голубов та А. Р. Лисенко. Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження профінансоване грантом НАН України дослідницьким лабораторіям / групам молодих вчених НАН України для проведення досліджень за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки у 2025–2026 рр. у рамках проєкту “Розробка набору геоінформаційних інструментів для дистанційного оцінювання стану лісосмуг, пошкоджених внаслідок воєнних дій”. Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за...

Aim. To determine the patterns of the climate change impact on the transformation of agricultural production and the ecosystem of Ukrainian Polissia in terms of time and space. Methods. Satellite and statistical data for the last 40 years (1982–2022) were used. The mean temperature for the vegetation period was defined by the sum of radiation temperatures of the terrestrial surface, calculated using the data of the infrared range (10.3–11.3; 11.4–12.4 μm) of the high-precision AVHRR radiometer of artificial meteorological Earth's satellites, NOAA, and the precipitation dynamics – using the data of ERA5 ECMWF/Copernicus Climate Change Service. The impact of climate change on the vegetation state and phenological parameters, including the beginning, end, and duration of the vegetation season, was determined by the normalized difference vegetation index (NDVI), obtained using the data of the infrared (0.72–1.1 μm) and red (0.58–0.68 μm) ranges of the AVHRR radiometer on the website of STAR NESDIS NOAA. Crop yields and the dynamics of sown areas were determined by the data from the State Statistics Service of Ukraine. The information about the dynamics of the forest cover was obtained using the Global Forest Watch satellite data. To evaluate the impact of climate change on Ukraine's forests, the investigation was conducted on burnt forest areas, using the MCD64A1 6.1 index, developed on the basis of the MODIS satellite data. Results. According to the satellite data, the radiation temperature of the terrestrial surface during the growing period increased by 2.2 ºС on average in the territory of Ukrainian Polissia over the last 40 years. There is a regional difference in the temperature regime observed in the direction from west to east. In the territory of western Polissia, the increase in the temperature of the terrestrial surface in recent decades was within the range of 1.2–1.6, and in the central and eastern parts – within 2.3–2.9 ºС. Due to the warming, the duration of the growing period was extended by 21–35 days, mostly because of earlier spring onset. There is a descending trend in the average annual precipitation amount down to 20–30 mm, which is especially notable for central and eastern Polissia. The warming was the reason for the introduction of the crops, new for this region, into the structure of sown areas, especially corn and sunflower, which had a generally positive effect on the vegetation state by the NDVI index, which increased from 0.30 in 1982–1992 to 0.36 in 2012–2022 on average. The crop yield increased accordingly, and according to the statistical data for the recent years, amounted to: corn – 7.0–9.5 t/ha, winter wheat – 4.5–5.0, and sunflower – 1.5–2.0 t/ha, which is close to the level of their yield on chornozem. At the same time, due to climate change and the transformation of agricultural activity, there has been a higher risk of deterioration in the ecological state of typical Polissia landscapes, droughts, and soil degradation. According to the results of the analysis of twenty-two years of the dynamics in forest fires, the largest areas of burnt forests were registered in 2012 (694.30 sq.km), 2015 (1,078.81 sq.km), and 2020 (776.27 sq.km), which demonstrated the increase in fires during the recent decade along with the tendency towards longer fire hazard period. Conclusions. The increase in the temperature of the terrestrial surface of the Ukrainian Polissia during the growing period and the lengthening of the growing period created the conditions for corn and sunflower to be introduced into the arable areas, which had a positive impact on the vegetation state index, NDVI. As a result of these transformations both in the sown area of these crops and their yield, Polissia is becoming a new grain-oil belt of Ukraine. Concurrently, there are higher risks associated with maintaining high performance of agroecosystems and the increase in the risks for soil degradation processes, the deterioration of the ecological state of wetlands and forests, as well as drying-out of small rivers and lakes. Balancing the high yield of modern agroecosystems and safe nature management requires systemic measures in adapting the agricultural activity and nature management to new climatic conditions, which requires implementing the management of soil, water, and bio-resources, achieving optimal parameters of fertility for mineral and peaty-swampy soils. Reconstructing current land reclamation systems to optimize water regimes for the agricultural lands and protect typical Polissia ecosystem is needed.