АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КРИОГЕННЫХ
ЛАНДШАФТОВ ЗАПОЛЯРЬЯ В РАЙОНАХ АКТИВНОГО
ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ СПУТНИКОВОЙ
СЪЕМКИ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР РАНЕЕ ВЫПОЛНЕНН^1Х ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Обзор некоторых отечественных исследований
1.2. Обзор некоторых зарубежных исследований
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1
Источники данных ДЗЗ
Исследование криогенных ландшафтов с помощью спутниковых снимков
Методика анализа температурных изменений
Характеристика использованного программного обеспечения
ГЛАВА 4. COCTABH^IE ЧАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО АНАЛИЗА ...21
Методика получения и обработки данных температуры Методика получения, отбора и обработки данных ДЗЗ.. Пространственно-временной анализ
ГЛАВА 5. ФОРМАЛИЗАЦИЯ АНАЛИЗА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Одной из актуальных проблем, с которой сталкиваются компании и государства при
промышленном освоении районов Крайнего севера являются осложненные
геокриологические условия. Залегающие близко к поверхности толщи многолетнемерзлых
пород накладывают отпечаток на формирование ландшафтов, геологических и
геоморфологических условий и увеличивают риски для строительства капитальных
объектов и прокладки путей сообщения. Изменение этих геокриологических условий
визуально выражается в смене криогенных ландшафтов, а зависит в первую очередь от
глобальных изменений температур воздуха и климата, но своё влияние также вносят уже
созданные и эксплуатируемые техногенные объекты. Встаёт множество проблем при
исследовании подобных изменений, в том числе, необходимость выполнения
исследовательских работ в региональном масштабе. В качестве исходных данных для
анализа могут быть использованы архивные данные дистанционного зондирования Земли
(ДЗЗ). Однако сравнения состояния поверхности хоть и за один и тот же день в разные годы
– некорректное действие в силу изменчивости погодных и климатических условий.
Из вышеизложенного формируется цель данной научно-исследовательской работы:
разработать и апробировать методику подбора материалов ДЗЗ и последующего
проведения анализа и геоинформационного картографирования изменений ландшафтной
структуры Крайнего севера в районах промышленного освоения.
Объектом исследования являются криогенные ландшафты заполярной части
Западно-Сибирской равнины. Предмет исследования изменение пространственной
структуры криогенных ландшафтов и стабильности многолетнемерзлых пород.
Для достижения данной цели необходимо выполнить ряд задач:
1) Провести анализ предыдущих работ, имеющих аналогичные объект и предмет;
2) Подобрать данные для проведения исследования: о температуре воздуха, как
основного фактора влияния глобальную смену ландшафтов, и данные ДЗЗ на изучаемую
территорию (спутниковые системы Landsat 5, 7, 8);
3) Провести статистический анализ данных о температуре воздуха;
4) Разработать методику отбора наиболее корректных данных для анализа
изменений, учитывающий местоположение участков и наступление различных
температурных сезонов на выбранном участке;
5) Провести анализ изменений структуры ландшафтов с помощью ранее
выбранных методик.
В результате изучения совокупности работ прошлых лет, как зарубежных авторов,
так и представителей отечественной науки были сделаны выводы об актуальности
выбранной тематики, нуждах и возможностях современных технологических процессов, и
потенциалах из развития.
Составленное физико-географическое описание территории характеризует её как
территорию повышенного интереса для исследователей, по причинам постепенной её
деградации в аспектах растительного покрова и многолетнемёрзлых пород из-за
непрекращающегося развития нефтегазодобывающей промышленности. При этом крайне
критичными являются и аномальные скачки сезонных температур, которые угрожают
стабильности региона.
Сформировав план проведения анализа, удалось упорядочить и формализовать
процессы, воспроизводимые в нём, что в будущем позволит увеличить эффективность
подобных работ и способствовать разделению труда при выполнении подобных
комплексных исследований. Также подобная формализация даёт простор и возможности
для автоматизации некоторых представленных процессов.
Необходимо дополнительно изучить влияние других факторов климата на процесс
отбора наиболее подходящих для анализа снимков, однако это требует больше времени чем
даётся во время освоения магистерских программ.
Существующая проблема репрезентативности результатов анализа, а конкретно
малые различия в сравниваемых примерах снимков, существует исключительно ввиду
технической стороны вопроса: необходимо содержание и обслуживание физических
хранилищ данных более чем с 30-ти летним возрастом, а также их пополнение
продолжающей поступать информацией всё ещё находящихся на орбите КА. Однако эта
проблема решается при увеличении бюджетов исследований и времени, потраченного на
них.
Тем не менее, некоторые из найденных на одном из участков различия оказалась
весьма интересными по содержанию: быстрое образование хасырейного типа местности
оказалось единичным, но на площадях более пятидесяти гектар, а следы антропогенной
деятельности, сопровождающей нефтегазодобывающий комплекс – как легко заметными
глазу в качестве прямых признаков дешифрирования (развитие сети песчаных буровых
площадок), так и более скрытыми нарушениями растительного покрова (появление
проездов тяжёлой гусеничной техники).
1. Варламова Е.В., Соловьев В.С. Исследования вариаций индекса NDVI растительного покрова Восточной Сибири по многолетним спутниковым данным Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. 243-246 с.
2. Голубятников Л.Л. [и др.]. Анализ структуры ландшафтов тундровой зоны Западной Сибири на основе спутниковых данных // Исследование Земли из космоса. 2015. № 3.
3. Корниенко С.Г., Якубсон К.И. Исследование трансформации растительности в районах Тазовского полуострова по данным космической съемки // Арктика: экология и экономика. 2011. № 4. C. 46-57.
4. Лялько В.И. [и др.]. Особенности дистанционного зондирования Земли при исследовании глобальных и региональных изменений климата // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2005. № 2 (5). C. 23-27.
5. Медведков А.А. Среднетаежные геосистемы Приенисейской Сибири в условиях меняющегося климата / А.А. Медведков, Москва: ООО «МАКС Пресс», 2016. 144 с.
6. Облогов Г.Е., Коростелев Ю.В., Орехов П.Т. Межгодовая изменчивость
10. Тыртиков А.П. Влияние растительного покрова на промерзание и протаивание грунтов / А.П. Тыртиков, Москва: изд-во МГУ, 1969. 192 с.
11. Шишкин М.А. [и др.]. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Западно-Сибирская. Лист R- 42 - п-ов Ямал. Объяснительная записка. // 2015.
12. Шполянская Н.А. Мерзлая зона литосферы Западной Сибири и тенденция ее
развития / Н.А. Шполянская, Москва: МГУ, 1981.
13. Black R.F. Features Indicative of Permafrost // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 1976. № 1 (4). C. 75-94.
14. Boike J. [и др.]. Satellite-derived changes in the permafrost landscape of central Yakutia, 2000-2011: Wetting, drying, and fires // Global and Planetary Change. 2016. (139). C. 116-127.
15. Callaghan T.V. [и др.]. Multi-Decadal Changes in Tundra Environments and Ecosystems: Synthesis of the International Polar Year-Back to the Future Project (IPY-BTF) // AMBIO. 2011. № 6 (40). C. 705-716.
16. Cooper E.J. Warmer Shorter Winters Disrupt Arctic Terrestrial Ecosystems // Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 2014. № 1 (45). C. 271-295.
17. Hinzman L.D. [и др.]. Evidence and Implications of Recent Climate Change in Northern Alaska and Other Arctic Regions // Climatic Change. 2005. № 3 (72). C. 251-298.
18. Huemmrich K.. [и др.]. Remote sensing of tundra gross ecosystem productivity and light use efficiency under varying temperature and moisture conditions // Remote Sensing of Environment. 2010. № 3 (114). C. 481-489.
19. Kellogg W.W. Influences of Mankind on Climate // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 1979. № 1 (7). C. 63-92.
20. Langer M. [и др.]. Satellite-based modeling of permafrost temperatures in a tundra lowland landscape // Remote Sensing of Environment. 2013. (135). C. 12-24.
21. Nitze I., Grosse G. Detection of landscape dynamics in the Arctic Lena Delta with temporally dense Landsat time-series stacks // Remote Sensing of Environment. 2016. (181). C. 27-41.
22. Pastick N.J. [и др.]. Distribution of near-surface permafrost in Alaska: Estimates of present and future conditions // Remote Sensing of Environment. 2015. (168). C. 301-315.
23. Selkowitz D.J. A comparison of multi-spectral, multi-angular, and multi-temporal remote sensing datasets for fractional shrub canopy mapping in Arctic Alaska // Remote Sensing of Environment. 2010. № 7 (114). C. 1338-1352.
24. Stow D.A. [и др.]. Remote sensing of vegetation and land-cover change in Arctic Tundra Ecosystems // Remote Sensing of Environment. 2004. № 3 (89). C. 281-308.
25. Virtanena T. [и др.]. Satellite image analysis of human caused changes in the tundra vegetation around the city of Vorkuta, north-European Russia // Environmental Pollution. 2002. № 120. C. 647-658.
26. Westermann S., Langer M., Boike J. Spatial and temporal variations of summer surface temperatures of high-arctic tundra on Svalbard — Implications for MODIS LST based permafrost
55
monitoring // Remote Sensing of Environment. 2011. № 3 (115). C. 908-922.
27. Региональная криолитология: Учеб. пособие под ред. А.И. Попов, Москва: Изд- во МГУ, 1989. 256 с.
28. ArcGIS 9. ArcMap. Руководство пользователя. ESRI, 2000. 546 с.
29. ArcGIS 9. ArcCatalog. Руководство пользователя. ESRI, 2003. 266 с.