CC BY
80
УДК 528.8 А.Н. Пучнин СГГА, Новосибирск
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МОНИТОРИНГЕ ТЕРМОКАРСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ
A.N. Puchnin
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA) 10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
GEOINFORMATION TECHNOLOGIES IN MONITORING OF TERMOKARST PROCESSES IN CENTRAL YAKUTIYA
It is offered to use a method of remote sensing in practice of monitoring of termokarst formations in Central Yakutia. The alas-factor in the present research for the studied terrain at use of space snapshots has compounded 8,46 %.
Термокарст - это совокупность физико-геологических процессов, состоящих из таяния внутриземного льда, вытаивания ледяных включений и залежей (прослоек, прожилок, слоев, линз и жил), возникновения в толще пород полостей, просадок протаявшего грунта и образования отдельных форм микро-и мезорельефа (западин, воронок, котловин и других понижений) [1].
Вечная мерзлота оказывает существенное влияние на характер ландшафтов в районах своего распространения. Криогенез является одним из ведущих ландшафтообразующих факторов, и экологическое состояние ландшафтов во многом определяется характером проявления криогенных процессов -термокарста, солифлюкации, пучения и т. д. Функционирование ландшафтов зависит от состояния и свойств многолетнемерзлых пород (ММП) - льдистости отложений, температуры горных пород, мощности сезонноталого и защитного слоев [2].
В настоящее время, в связи ухудшением экологической ситуации во многих регионах, большое внимание уделяется вопросам устойчивости мерзлотных ландшафтов.
В Центральной Якутии в связи с общей засушливостью климата термокарстовые формы рельефа представлены аласами, поэтому подсчет суммарной площади аласов дает общую картину термокарстового разрушения ММП.
Аласы - это врезанные мезодепрессии среди тайги термокарстового происхождения. Центральная часть аласа занята обычно озером, вокруг которого поясами развиты болотная, луговая и остепненная растительность и соответствующие им почвы [3]. Глубина аласов колеблется от 2 до 30 м в зависимости от мощности вытаявшего ледового комплекса (рис. 1). Аласы занимают значительные площади в Центральной Якутии. Например, в Лено-Амгинском междуречье ими занято от 20 до 30 % общей площади. Благодаря высокой продуктивности аласов в Центральной Якутии еще в конце 1
тысячелетия н. э. сформировался один из самых северных очагов скотоводства на планете [4].
Рис. 1. Снимок аласа Хоту со спутника ТкопоБ (июль 2002 г.)
Своим образованием аласы обязаны ледовому комплексу, который является основой рельефа Якутии в подзонах средней и северной тайги. Этот комплекс сформировался как результат сурового и влажного климата плейстоцена и сохраняется благодаря современным экстраконтинентальным климатическим условиям. В верхнем плейстоцене и голоцене вследствие колебаний климата произошла частичная деградация ледового комплекса, связанная с его протаиванием и образованием отдельных термокарстовых котловин. В современных условиях вследствие аридизации климата Центральной Якутии развитие природного термокарста сильно замедлено. Но, в общем, аласный рельеф можно считать промежуточным типом рельефа, этапом превращения равнины, сложенной преимущественно ледовым комплексом, в ландшафт с незначительным содержанием ледового комплекса [4].
Для установления общей площади нарушения устойчивости ММП термокарстом в данной работе сделана попытка дать количественную оценку характера распространения термокарстовых котловин в пределах Лено-Вилюйского междуречья. Выбранный нами район общей площадью 3588,9 км2 представляет собой местность, типичную для Лено-Вилюйского междуречья.
Для выявления характеристик распространения аласов введен термин «аласность», под которым понимается отношение суммы площадей аласов к площади всей территории. Полученный результат выражается в процентах. Площадь аласа - это вся площадь дна котловины или долины, т. е. площадь поверхности озера вместе с площадью лугового пространства, которая показывает площадь разрушения ММП термокарстовыми процессами в голоценовое время [5].
Ранее для этой территории и по этой же методике, но с использованием аэрофотоснимков и карт масштаба 1 : 100 000, уже был рассчитан коэффициент аласности. Площадь аласов измеряли палеткой. Коэффициент аласности данной территории составил около 1 % [5].
Особенность работы с космическими снимками связана с отличительными свойствами самих космических снимков - их большой обзорностью и генерализованностью изображения, одновременным отображением на снимках всех компонентов ландшафта.
Рис. 2. Фрагмент космического снимка района исследования
Рис. 3. Фрагмент мерзлотно-ландшафтной картосхемы района исследования: (1
- водные объекты, 2 - термокарстовые понижения, 3 - территории с ненарушенной многолетней мерзлотой, 4 - населенные пункты, 5 - линейные
объекты (дороги и ЛЭП))
При составлении мерзлотно-ландшафтной карты был использован космический снимок высокого разрешения КА SPOT (20 м) от 18.08.2007 г. в проекции WGS - 84 (рис. 2), карты масштаба 1 : 200 000 и программа MapInfo. Общая площадь аласов рассчитывалась с использованием программы Excel.
На основе построенной мерзлотно-ландшафтной картосхемы (рис. 3) была рассчитана общая площадь дешифрированных объектов. На исследованной территории общая площадь аласов составила 303,8 км2, водных объектов - 25,1 км2. На основании этих расчетов был вычислен коэффициент аласности для данного района, который составил 8,46 %.
Глобальные изменения климата на планете проявляются и на территории Центральной Якутии. На протяжении последних 100 лет наблюдается устойчивая тенденция к увеличению среднемесячных температур воздуха. Наблюдается также незначительное общее увеличение суммарного количества осадков. При сохранении этих тенденций мы вправе ожидать увеличение скоростей деградации ледового комплекса и общую активизацию процессов, ведущих к развитию аласов: будет увеличиваться их площадь, глубина, будут появляться новые озера в таежных ландшафтах [6].
По прогнозам повышение температуры воздуха на севере России на 1,5-2,0 оС приведет к уменьшению современных размеров криолитозоны в результате отступания ее южной границы на север на 150-200 км и более. Произойти это может уже к середине XXI века [7].
Таким образом, мониторинг общего состояния и площадей термокарстовых образований в Центральной Якутии будет приобретать все большую актуальность. Проведенное исследование позволяет с уверенностью рекомендовать геоинформационные технологии для долговременного мониторинга термокарстовых процессов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Геокриологический прогноз для Западно-Сибирской газоносной провинции / С.Е. Гречищев, Н.Г. Москаленко, Ю.Л. Шур и др. / Новосибирск: Наука, 1983. - 179 с.
2. Влияние климата на мерзлотные ландшафты Центральной Якутии. - Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН - ассоциированный член изд-ва СО РАН, 1996. - 152 с.
3. Еловская Л.Г. Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии / Л.Г. Еловская. - Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1987. - 172 с.
4. Десяткин Р.В. Почвы аласов Лено-Амгинского междуречья / Р.В. Десяткин. -Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1984. - 168 с.
5. Аласные экосистемы: структура, функционирование, динамика / Д.Д. Савинов и др. - Новосибирск: Наука, 2005. - 264 с.
6. Пучнин А.Н. Изменения климата Центральной Якутии в XX веке и эволюция аласных экосистем / Пучнин А.Н., Якутин М.В. / ГЕО-Сибирь-2008. Т. 3. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды,
геоэкология. Ч. 2: сб. матер. IV Междунар. научн. конгресса. - Новосибирск: СГГА, 2008. -С.114-118.
7. Конищев, В.Н. Современные тенденции развития криолитозоны / Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т. 1. / В.Н. Конищев. - М.: Научный мир, 2006. - 696 с.
© А.Н. Пучнин, 2009
