Введение 3
Глава 1. Основные понятия и литературный обзор 5
1.1. Основные понятия 5
1.2. Исследования горных озёр в России и в мире 9
Глава 2. Методы оценки прорывоопасности горных озёр 14
2.1. Оценка по генетическим типам 14
2.2. Метод графической (балльной) оценки 17
2.3. Факторы, учитываемые при оценке прорывной опасности 20
Глава 3. Объекты исследования и физико-географические условия 23
3.1. Южно-Чуйский хребет 23
3.2. Горный узел Цамбагарав и массивы Хархираа и Тургэн 28
Глава 4. Используемые материалы и методы 35
4.1. Использование индекса MNDWI 35
4.2. Дистанционное определение глубины и объёма озера 37
4.3. Проведение полевых исследований 38
Глава 5. Результаты дешифрирования про помощи данных дистанционного зондирования 40
5.1. Систематизация приледниковых озёр 40
5.2. Изменения площади поверхности прорывоопасных озёр 46
5.2.1. Горные массивы Хархираа и Тургэн 47
5.2.2. Горный массив Цамбагарав 54
5.2.3. Южно-Чуйский хребет 58
5.3. Варианты по улучшению существующей методики 65
5.4. Результаты 67
Глава 6. Сравнение данных дешифрирования с полевыми данными на примере озёр «Таможенное» и Нурган 70
Заключение 76
Список источников 78
Приложения 86
В связи с изменением климатических условий происходит увеличение скорости отступания ледников, что способствует образованию большого числа озёр, подпруженных неустойчивыми естественными плотинами. Эти озёра распространены по всему миру и являются крайне опасными объектами с точки зрения возможности возникновения прорывов.
Под прорывом подразумевается быстрое опорожнение озёрной котловины, вызванное размывом плотины или переливом воды через неё, несущее за собой значительное повышение расхода воды в долине реки ниже по течению. Селевые потоки, образованные в результате прорыва озера считаются опасными гидрологическими явлениями, они обладают катастрофической мощностью и могут стать причиной гибели людей и разрушения хозяйственной инфраструктуры.
Озёра, склонные к прорыву, приурочены к ледниковым зонам на больших высотах. Актуальность исследования озёр Юго-Восточного Алтая связана с тем, что в данном районе в последнее время наблюдается рост туристической активности (строятся туристические базы, проводятся горные и пешие походы). Поскольку данный район характеризуется слабой гидрологической изученностью, а также является труднодоступным, проведение полевых исследований на интересующих объектах может быть затруднено. В связи с этим, особую актуальность приобретают дистанционные методы исследования.
Использование методов дистанционного зондирования Земли позволяет быстро изучить необходимые характеристики, поэтому они, в основном, используются на начальных этапах исследования в качестве вспомогательных методов.
Цель работы - оценить прорывоопасность приледниковых озёр на основе данных дистанционного зондирования, сравнить результаты этой оценки с результатами полевых работ, а также внести предложения по улучшению методики балльной оценки прорывоопасности.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Анализ литературы по теме работы;
2. Выявление приледниковых озёр в пределах исследуемых горных массивов по данным дистанционного зондирования Земли;
3. Определение характеристик озёр массивов Хархираа, Тургэн, Цамбагарав и Южно-Чуйского хребта по результатам дешифрирования;
4. Оценка прорывоопасности приледниковых озёр при помощи балльной методики;
5. Проведение полевых работ в районе ледника Некрасова (ЮжноЧуйский хребет, республика Алтай, июль 2022 года) - проведение стандартных наблюдений на оборудованных временных водомерных постах, выполнение батиметрических съёмок озёр и тахеометрических съёмок прибрежной территории, организация метеорологических наблюдений за температурой и влажностью воздуха, измерение скоростей течения на водотоках;
6. Сравнение результатов оценки с полевыми данными;
7. Разработка предложений по улучшению методики оценки прорывоопасности по данным дистанционного зондирования.
В данной работе на основе методов дистанционного зондирования Земли были выявлены приледниковые озёра четырёх горных массивов на территории Юго-Восточного Алтая (Южно-Чуйский хребет, горные массивы Хархираа, Тургэн, Цамбагарав), было проведено определение морфометрических характеристик выбранных озёр (151 объект) в соответствии с методикой балльной оценки прорывоопасности приледниковых озер Д.А. Петракова. Каждому из озёр была присвоена степень опасности прорыва (низкая, средняя, высокая) в зависимости от устойчивости подпруживающей плотины и воздействия внешнего триггера. Общее количество озёр со средней степенью прорывоопасности на территории четырёх массивов - 112, с высокой степенью - 39. Были выявлены озёра, которые теряют связь с ледником, за счёт чего сокращается их площадь, а также озёра, площадь которых растет из-за интенсивного таяния ледника. Помимо этого, были обнаружены водоёмы, которые меняют своё местоположение в пространстве - они перемещаются, «следуя» за ледником по мере его отступания.
В рамках работы были проведены полевые исследования (в июле 2022 года) в район Южно-Чуйского хребта (Центральный Алтай, Россия). В результате полевых работ были получены морфометрические характеристики озера «Таможенное», такие как: площадь и объём водной массы, максимальная глубина и конфигурация озёрной чаши по результатам батиметрической съёмки. Было проведено сравнение оценки прорывоопасности, полученной как на основе дистанционных методов, так и в результате полевых исследований, которое показало определённые расхождения полученных значений и недостатки использования дистанционных методов - параметры, которые можно оценить визуально (площадь, характер стока, и т.д.), определяются с высокой точностью, в то время как рассчитанные значения (глубина водоёма, объём водной массы) определяются с большой ошибкой.
Помимо этого, были сформулированы и внесены предложения по улучшению существующей методики оценки прорывоопасности - в частности, критерий объёма озера, определяющийся при помощи дистанционных методов с большими ошибками, был заменён на критерий «скорости приращения площади зеркала озера». Изменение площадей озёр рассматривалось за период с 2000 по 2022 года. Предлагается также дополнительно оценивать расстояние от рассматриваемого озера до ледника и учитывать средний уклон поверхности в пределах 100 метров вокруг озера в качестве количественной оценки возможности обвалов в озеро.
Методика с внесёнными изменениями была применена к шести выбранным озёрам исследуемых массивов, в результате чего была оценена применимость обновленной методики, а также влияние новых критериев на общую оценку устойчивости плотины по балльной методике.
