Применение геоинформационных технологий для мониторинга состояния островов Евразийского сектора Арктики
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛЕДНИКОВ МЕТОДОМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ 6
§1.1 Становление ГИС-технологий в изучении ледников 6
§1.2 Современное ГИС-исследование ледников 10
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 14
ГЛАВА II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛИМАТ ОСТРОВОВ АРКТИЧЕСКОГО СЕКТОРА АРКТИКИ 15
§2.1 Архипелаг Земля Франца-Иосифа 20
§2.2Архипелаг Северная Земля 23
§2.3Архипелаг Новая Земля 25
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II 28
ГЛАВА III. МОНИТОРИНГ ОЛЕДЕНЕНИЯ ОСТРОВОВ 20
§3.1 Оледенение Земли Франца-Иосифа 32
§3.2 Оледенение Северной Земли 36
§3.3 Оледенение Новой Земли 40
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ 51
ГЛАВА I. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛЕДНИКОВ МЕТОДОМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ 6
§1.1 Становление ГИС-технологий в изучении ледников 6
§1.2 Современное ГИС-исследование ледников 10
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 14
ГЛАВА II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛИМАТ ОСТРОВОВ АРКТИЧЕСКОГО СЕКТОРА АРКТИКИ 15
§2.1 Архипелаг Земля Франца-Иосифа 20
§2.2Архипелаг Северная Земля 23
§2.3Архипелаг Новая Земля 25
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II 28
ГЛАВА III. МОНИТОРИНГ ОЛЕДЕНЕНИЯ ОСТРОВОВ 20
§3.1 Оледенение Земли Франца-Иосифа 32
§3.2 Оледенение Северной Земли 36
§3.3 Оледенение Новой Земли 40
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ 51
Актуальность исследования. В настоящее время евразийский сектор Арктики является центром внимания специалистов в различных областях, особенно российская территория. Потепление климата и связанное с ним таяние шельфовых ледников и паковых льдов, освоение шельфовой зоны, изучение состояния островов Арктики - это только малый перечень проблем и задач. Тема изучения оледенения стала очень перспективной с развитием ГИС-технологий. Применение данных космических снимков позволит в дальнейшем не просто фиксировать изменение рисунка островного оледенения, но и проводить мониторинг и прогнозирование состояния в свете имеющихся в базе данных.
Степень разработанности темы исследования. Тема дипломного исследования характеризуется невысокой степенью изученности в публикациях на русском языке. Иностранные исследования в области ГИС- мониторинга льдов Арктики и других регионов имеют более высокую степень отражения в литературных и Internet-источниках. Созданные базы данных разных стран переводятся на английский язык и объединяются в одну систему. Большой плюс таких систем заключается в том, что они имеют открытые доступ и любой желающий может найти необходимую информацию. В российском сегменте это более закрытая система, которая пополняется только благодаря российским исследованиям и исследованиям стран СНГ. В основном в Арктическом секторе изучается состояние морских паковых льдов, так как их легче изучить. Островные ледники имеют слабую степень изученности из-за более сложного их морфологического состояния и их расположения. Для накопления все больших знаний необходимо четко структурировать и выделить сферы деятельности всех служб, задействованных в мониторинге островов Арктики.
Объект исследования: Оледенение островов Евразийского сектора Арктики, на примере крупных архипелагов.
Предмет исследования: Состояние ледников на определенное время: в промежуток с 1984 по 2016 годы.
Цель. Оценка состояния оледенения на архипелагах Земля Франца- Иосифа, Северная Земля, Новая Земля с 1984 по 2016 года.
В процессе написания ВКР нами были выделены следующие проблемы:
- Низкое качество космических фотоснимков, что не позволяет проследить ежегодную тенденцию изменения ледников. Отдельная проблема связана с малодоступностью такой информации именно по российской территории. В связи с этим был выбран интервал с 1984 года по 2016 год;
- Отсутствие единой концепции применения ГИС-технологии, что влияет на некую разрозненность данных. Отсутствие международного стандарта представления информации в базах данных, приводит к сложностям при обработке информации.
Все выше изложенное позволило поставить следующие задачи исследования:
- Рассмотреть историю применения ГИС-технологии с начала развития по настоящее время;
- Выделить факторы, влияющие на островное оледенение евразийского сектора Арктики;
- Определить климатические особенности архипелагов: Земля Франца- Иосифа, Северная Земля, Новая Земля;
- Выполнить мониторинг оледенения архипелагов с 1984 по 2016 годы: Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Новая Земля;
- Выявить динамику изменения оледенения архипелагов.
Теоретическая значимость: Собранная нами база данных об
изменениях оледенения крупнейших арктических архипелагов может послужить основой для более серьезного исследования данной проблемы. Проведенное нами исследование выявило ряд проблем, которые должны быть учтены при проведении научных исследований.
Практическая значимость исследования: Развитие системы
мониторинга оледенения необходимо для планирования разного рода мероприятий в целях рационального природопользования в данном регионе. Прогнозирование изменения площади оледенения островов может способствовать хозяйственному развитию данной территории.
Кроме этого накопленный материал может быть применен как при подготовке специалистов, соответствующих специальностей, так и в более упрощенной форме - на занятиях по школьной программе и краеведческих кружках.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и картографического материала, частично вынесенного в приложение.
Первая глава посвящена истории изучения оледенения с применением ГИС-технологий. Рассмотрены работы российских и зарубежных авторов.
Вторая глава представляет собой физико-географическое описание основных архипелагов евразийского сектора Арктики, выбранных в качестве объекта исследования.
Материалы самостоятельного исследования динамики оледенения и результаты их обработки представлены в третьей главе.
Степень разработанности темы исследования. Тема дипломного исследования характеризуется невысокой степенью изученности в публикациях на русском языке. Иностранные исследования в области ГИС- мониторинга льдов Арктики и других регионов имеют более высокую степень отражения в литературных и Internet-источниках. Созданные базы данных разных стран переводятся на английский язык и объединяются в одну систему. Большой плюс таких систем заключается в том, что они имеют открытые доступ и любой желающий может найти необходимую информацию. В российском сегменте это более закрытая система, которая пополняется только благодаря российским исследованиям и исследованиям стран СНГ. В основном в Арктическом секторе изучается состояние морских паковых льдов, так как их легче изучить. Островные ледники имеют слабую степень изученности из-за более сложного их морфологического состояния и их расположения. Для накопления все больших знаний необходимо четко структурировать и выделить сферы деятельности всех служб, задействованных в мониторинге островов Арктики.
Объект исследования: Оледенение островов Евразийского сектора Арктики, на примере крупных архипелагов.
Предмет исследования: Состояние ледников на определенное время: в промежуток с 1984 по 2016 годы.
Цель. Оценка состояния оледенения на архипелагах Земля Франца- Иосифа, Северная Земля, Новая Земля с 1984 по 2016 года.
В процессе написания ВКР нами были выделены следующие проблемы:
- Низкое качество космических фотоснимков, что не позволяет проследить ежегодную тенденцию изменения ледников. Отдельная проблема связана с малодоступностью такой информации именно по российской территории. В связи с этим был выбран интервал с 1984 года по 2016 год;
- Отсутствие единой концепции применения ГИС-технологии, что влияет на некую разрозненность данных. Отсутствие международного стандарта представления информации в базах данных, приводит к сложностям при обработке информации.
Все выше изложенное позволило поставить следующие задачи исследования:
- Рассмотреть историю применения ГИС-технологии с начала развития по настоящее время;
- Выделить факторы, влияющие на островное оледенение евразийского сектора Арктики;
- Определить климатические особенности архипелагов: Земля Франца- Иосифа, Северная Земля, Новая Земля;
- Выполнить мониторинг оледенения архипелагов с 1984 по 2016 годы: Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Новая Земля;
- Выявить динамику изменения оледенения архипелагов.
Теоретическая значимость: Собранная нами база данных об
изменениях оледенения крупнейших арктических архипелагов может послужить основой для более серьезного исследования данной проблемы. Проведенное нами исследование выявило ряд проблем, которые должны быть учтены при проведении научных исследований.
Практическая значимость исследования: Развитие системы
мониторинга оледенения необходимо для планирования разного рода мероприятий в целях рационального природопользования в данном регионе. Прогнозирование изменения площади оледенения островов может способствовать хозяйственному развитию данной территории.
Кроме этого накопленный материал может быть применен как при подготовке специалистов, соответствующих специальностей, так и в более упрощенной форме - на занятиях по школьной программе и краеведческих кружках.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и картографического материала, частично вынесенного в приложение.
Первая глава посвящена истории изучения оледенения с применением ГИС-технологий. Рассмотрены работы российских и зарубежных авторов.
Вторая глава представляет собой физико-географическое описание основных архипелагов евразийского сектора Арктики, выбранных в качестве объекта исследования.
Материалы самостоятельного исследования динамики оледенения и результаты их обработки представлены в третьей главе.
В настоящее время евразийский сектор Арктики является центром внимания специалистов в различных областях, особенно российская территория. В своем исследования мы затронули только одну из малых проблем: состояние островного оледенения в промежуток с 1984 по 2016 года.
Задачи, поставленные в начале исследования, как нам кажется, были реализованы. В качестве объекта исследования были выбраны наиболее типичные архипелаги Арктики - Новая Земля, Земля Франца-Иосифа, Северная Земля .Космические снимки этих территорий имеют наиболее хорошее разрешение и затрагивают временной промежуток, показывающий динамику оледенения.
Из главы 1следует отметить высокую значимость применения ГИС- технологий как одного из методов изучения ледникового покрова. В совокупности с постоянными полевыми наблюдениями и все новыми ГИС- технологиями - Арктика представляет собой очень перспективную малоизученную территорию. Это говорит о том, что актуальность моей работы велика.
Из главы II можно сделать вывод, что физико-географическое положение в совокупности с климатом влияют на ледниковые покровы архипелагов. Но возникает сложность в изучении значимости отдельных факторов из-за отсутствия данных. Определенно, значение этих факторов велико, но достоверного фактического подтверждения на выбранный временной интервал нет.
За изучаемый промежуток времени ледниковый покров был подвижен и сокращался на всех архипелагах. Были и исключения на некоторых островах, когда ледники наоборот увеличивали свою площадь. За 32 года измерений площадь оледенения на трех архипелагах сократилась на 6,9% (3933,1 км2).
Основные выводы:
1) Интенсивнее всего деградация ледников на Северной Земле (на 1055 км2), Земле Франца-Иосифа (на 776,2 км2) и Новой Земле (на 420 км2) была с 1984 года по 2000 год.
2) Медленнее сокращение площади оледенения было с 2010 по 2016 года для Северной Земли (на 42,7 км2); для Земли Франца-Иосифа (на 187 км2) в промежуток с 2005 по 2010 года; а на Новой Земле с 2000 по 2005 года (на 75 км2).
3) Больше всего площадь оледенения изменилась на Земле Франца- Иосифа на 10%.
4) Если считать в км2, то большую часть с 1984 по 2016 года потерял архипелаг Северная Земля - 1735,7 км2.
Данные, полученные в нашей работе можно применять и в педагогической деятельности. Карты являются хорошим современным иллюстративным материалом для применения на уроках географии. В зависимости от возраста учащихся на примере этих карт можно разрабатывать занятия и проблемные задания, в которых они смогут сами создавать свои карты на различные темы.
В дальнейшем работа может быть проведена над остальными островами и архипелагами Арктики для пополнения базы данных. Кроме этого, при получении достоверных данных о климатических изменениях, происходящих на территории исследования, можно будет более детально выявить влияние климатических факторов на изменение площади островного оледенения и вести мониторинг в режиме реального времени.
Задачи, поставленные в начале исследования, как нам кажется, были реализованы. В качестве объекта исследования были выбраны наиболее типичные архипелаги Арктики - Новая Земля, Земля Франца-Иосифа, Северная Земля .Космические снимки этих территорий имеют наиболее хорошее разрешение и затрагивают временной промежуток, показывающий динамику оледенения.
Из главы 1следует отметить высокую значимость применения ГИС- технологий как одного из методов изучения ледникового покрова. В совокупности с постоянными полевыми наблюдениями и все новыми ГИС- технологиями - Арктика представляет собой очень перспективную малоизученную территорию. Это говорит о том, что актуальность моей работы велика.
Из главы II можно сделать вывод, что физико-географическое положение в совокупности с климатом влияют на ледниковые покровы архипелагов. Но возникает сложность в изучении значимости отдельных факторов из-за отсутствия данных. Определенно, значение этих факторов велико, но достоверного фактического подтверждения на выбранный временной интервал нет.
За изучаемый промежуток времени ледниковый покров был подвижен и сокращался на всех архипелагах. Были и исключения на некоторых островах, когда ледники наоборот увеличивали свою площадь. За 32 года измерений площадь оледенения на трех архипелагах сократилась на 6,9% (3933,1 км2).
Основные выводы:
1) Интенсивнее всего деградация ледников на Северной Земле (на 1055 км2), Земле Франца-Иосифа (на 776,2 км2) и Новой Земле (на 420 км2) была с 1984 года по 2000 год.
2) Медленнее сокращение площади оледенения было с 2010 по 2016 года для Северной Земли (на 42,7 км2); для Земли Франца-Иосифа (на 187 км2) в промежуток с 2005 по 2010 года; а на Новой Земле с 2000 по 2005 года (на 75 км2).
3) Больше всего площадь оледенения изменилась на Земле Франца- Иосифа на 10%.
4) Если считать в км2, то большую часть с 1984 по 2016 года потерял архипелаг Северная Земля - 1735,7 км2.
Данные, полученные в нашей работе можно применять и в педагогической деятельности. Карты являются хорошим современным иллюстративным материалом для применения на уроках географии. В зависимости от возраста учащихся на примере этих карт можно разрабатывать занятия и проблемные задания, в которых они смогут сами создавать свои карты на различные темы.
В дальнейшем работа может быть проведена над остальными островами и архипелагами Арктики для пополнения базы данных. Кроме этого, при получении достоверных данных о климатических изменениях, происходящих на территории исследования, можно будет более детально выявить влияние климатических факторов на изменение площади островного оледенения и вести мониторинг в режиме реального времени.