CC BY
23
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2013, том 19, № 4 (57), с. 86-90
- ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ ——==
УДК 528.8:556.1/5+551.4+ 631.4/6+911.5
ИЗМЕНЕНИЕ ДЕЛЬТЫ ДУНАЯ ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ СПУТНИКОМ ЛАНДСАТ
© 2013 г. В.М. Стародубцев
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины Украина, 03041 г. Киев, ул. Героев Обороны, д. 15. E-mail: [email protected]
Поступила 25.05.2013
Выявлены общие тенденции изменений ландшафтов дельты Дуная вследствие хозяйственной деятельности по результатам сравнительного анализа материалов дистанционного зондирования спутниками Ландсат. А пространственная и временная динамика природных процессов (абразия, аккумуляция, заболачивание или иссушение) исследована на 7 ключевых участках дельты по данным спутника Ландсат-5 за 1986-2011 гг. Для анализа космических снимков использованы результаты наземных исследований в украинской части дельты. Ключевые слова: дельта, космический снимок, дистанционное зондирование, абразия, заболачивание, иссушение.
Изменения уникальных дельтовых ландшафтов (преимущественно - их деградация) вследствие регулирования стока рек и хозяйственной деятельности во всем речном бассейне становятся чрезвычайно важной и актуальной проблемой во всем мире (Михайлов, 2002; Стародубцев, 2008; Olli Varis et al., 2012; Starodubtsev, Petrenko, 2007; Starodubtsev, Bogdanets, 2010 и др.). Уже во второй половине прошедшего века многие дельты в пустынных и полупустынных регионах, бывшие в течение тысячелетий колыбелью цивилизации, стали терять свое биоразнообразие и продуктивность под влиянием гидротехнического строительства и чрезмерного использования водных ресурсов для промышленного, сельскохозяйственного и коммунального водопотребления (Кузьмина, Трешкин, 2008; Стародубцев, Трускавецкий, 2011; Стародубцев и др., 2013; Novikova et al., 1998; Starodubtsev, Petrenko, 2007 и др.). В самых экстремальных случаях на месте богатой природы образовались настоящие солевые или песчаные пустыни, во многих дельтах природный потенциал был существенно нарушен (дельты рек Колорадо, Инд, Тарим, Хуанхэ, Сырдарья, Амударья, Чу, Или и многие другие). В менее засушливых регионах деградация дельтовых ландшафтов менее глубокая (Черой, Лихоша, 2007; Новикова и др., 2011; Стародубцев и др., 2012; Mikhailova, 2006; Starodubtsev, 2010 и др.), но эти дельты служат бесценными водно-болотными угодьями, в которых сосредоточена богатая флора и фауна. Часто такие дельты расположены на путях миграции птиц и признаны Рамсарскими угодьями, охраняемыми государствами и ЮНЕСКО. Одним из ярких примеров является огромная дельта Дуная (рис. 1), в которой создан международный Дунайский биосферный заповедник, часть которого находится на территории Украины.
Материалы и методы исследований
Наличие открытого доступа к фондам НАСА предоставило неоценимую возможность использовать космические снимки Ландсат для изучения многолетней динамики ландшафтов дельты Дуная. Были использованы снимки Ландсат-5 за период 1986-2011 гг. как наиболее качественные. Снимки Ландсат-2 доступны за более ранние годы (1972-1973 гг.), но они не отличались высоким качеством. А снимки Ландсат-7 имеют с 2003 г. существенные недостатки из-за повреждения сенсора. Анализ снимков проводился при помощи программы ERDASimagineс использованием так называемой «неуправляемой классификации» (unsupervisedclassification). Для большей достоверности анализа космических снимков в августе 2012 г. был проведен наземный маршрут в украинскую часть дельты Дуная (Килийскую дельту) с достаточно точным (±2-3 м) позиционированием точек наблюдений GPS-приемником(Стародубцев и др., 2012). Полученные результаты считаем «первым
приближением», требующим дальнейших уточнений методами дистанционного зондирования и
наземными исследованиями.
Рис. 1. Дельта Дуная с ключевыми участками 1-7. Fig. 1. The Danube Delta with the key sections 1-7.
Результаты исследований
Анализ многолетних материалов дистанционного зондирования региона, многочисленных опубликованных научных работ и наших полевых исследований позволяет утверждать, что зарегулирование стока реки Дунай и ведение хозяйственной деятельности в ее бассейне привело к существенным экологическим изменениям в дельте.
Во-первых, сократился объем водного стока в дельту и море, а также изменилось внутригодовое распределение стока. Расходы воды в разные периоды года различаются все меньше, весеннее половодье значительно ослабело. Эти изменения нарушаются лишь в годы экстремальной водности.
С уменьшением стока воды изменился и сток наносов (Михайлова, 2001). Основной причиной сокращения твердого стока послужило завершение строительства водохранилищ «Железные вороты 1 и 2», которые задерживают взвешенные наносы и не дают им проходить к дельте реки, а также местное регулирование стока многочисленными водохранилищами и прудами на притоках Дуная.
Во вновь сложившихся гидрологических условиях выдвижение дельты в море почти прекратилось, усилилась абразия морского края дельты волнами и вдольбереговыми течениями, а также аккумуляция наносов баров в устьях протоков, в том числе и в русле Быстрое (Глубоководный судовой ход). А в самой дельте усилилось зарастание и заиление водоемов.
Для общей оценки изменений экологической ситуации в дельте Дуная были проанализированы космические снимки Ландсат-5 всей дельты за 1986 и 2009 гг., а также Ландсат-2 за 70-е годы с помощью программы ERDASimagine. Выделялись 6 классов земной и водной поверхности методом неуправляемой классификации, определялись площади этих классов и диагностировались типы поверхности (или угодья). Визуализация космических изображений осуществлялась обычно в комбинации каналов 7-5-3 («truecolor»).
По результатам этого анализа было установлено, что абразионные процессы на побережье моря, а также «ренатурализация» некоторых ранее освоенных земель в водно-болотные угодья приводит к уменьшению площади наземных экосистем со скоростью 400-500 га/год. Но в то же время в пределах дельты около 800-900 га/год водной поверхности озер превращается в сушу или в водно-болотные угодья из-за заиления водоемов и хозяйственной деятельности. Следовательно, общий баланс в дельте складывается в направлении уменьшения водной поверхности и увеличения площадей наземных, гигрофильных и гидрофильных экосистем. Но эти изменения крайне динамичны в годы разной водности и проявляются неодинаково в разных частях дельты. Поэтому были выбраны 7 ключевых участков в характерных местах дельты Дуная (рис. 1) для более детального изучения за период с 1986 до 2011 года по материалам только снимков Ландсат-5, то есть сделанных одним и тем
же сенсором. В дальнейшем запланировано сделать такой анализ поэтапным (через каждые 5 лет) для получения динамичной картины процессов определенной ксеротизации дельты Дуная и уточнения основных факторов таких процессов.
Исследование ключевых участков в дельте Дуная показывает, что, в целом, в дельте Дуная происходят как аккумулятивные, так и абразионные процессы. В Килийском устье (ключ 1, рис. 2) идут процессы зарастания, в основном, за счет камышово-рогозовой растительности, а также водной растительности с плавающими листьями. Украинская часть дельты здесь выдвигается в море в юго-восточном направлении, а между Килийским и Сулинским устьями образовался остров, названный «Новой землей». В пределах этого ключа площадь водной поверхности уменьшилась на 1463.0 га, зато увеличилась площадь камышово-рогозовых зарослей с участками песчаных кос, баров и застроенной территории (порт) на 790.1 га. Увеличилась и площадь мелководий на 673.0 га.
а) б)
Рис. 2. Ключевой участок 1 в устье Килийского и Сулинского русел в 1986 (а) и в 2011 (б) гг. Fig. 2. Key section 1 in the mouths of the Kiliya and Sulina channels in 1986 (а) and in 2011 (б).
В приморской части дельты, около Георгиевского устья (гирла) четко выражены абразионные процессы совместно с зарастанием водной поверхности в средине контура и определённой ксеротизацией ландшафтов (рис. 3, ключ 2). Общая площадь водной поверхности здесь увеличилась на 316.5 га, но сильно увеличилась площадь глубоководной акватории за счет исследования мелководий.
а) б)
Рис. 3. Ключевой участок 2 в Георгиевском устье в 1986 (а) и в 2011 (б) гг. Fig. 3. The key section 2 in the mouth f the St. George channel in 1986 (а) and in 2011 (б).
В устье Быстрое (ГСХ) изменения происходили, в основном, за счет антропогенной деятельности (рис. 4, ключ 3). Искусственное углубление русла для судоходства и ускорение течения привели к уменьшению площадей болот и формированию прирусловых валов.
а) б)
Рис. 4. Ключевой участок 3 в гирле Быстрое (Глубоководный судовой ход) в 1986 (а) и в 2011 (б) гг. Fig. 4. Key section 3 in the mouth of the Bystroye channel in 1986 (а) and in 2011 (б).
Очаковское устье (рис. 5, ключ 4) характеризуется выдвижением дельты в северо-восточном направлении и процессами абразии берега волнами и вдольбереговыми течениями. Это обусловлено уменьшением твердого и водного стока по этому руслу в последние годы. Площадь дельты здесь увеличилась на 468 га, вместе с тем существенно уменьшилась обводненность (озерность) дельты.
а) б)
Рис. 5. Ключевой участок 4 в Очаковском гирле в 1986 (а) и в 2011 (б) гг. Fig. 5. Key section 4 in the mouth of the Ochakovskoye channel in 1986 (а) and in 2011 (б).
На мелиорированных землях дельты (рис. 1, ключ 5) происходят процессы осушения и освоения новых земель под сельскохозяйственные угодья. Активизация хозяйственной деятельности на юге дельты Дуная приводит к ее расширению в сторону системы озер Резим и Синое (рис. 1, ключ 6) и уменьшению здесь площади водной поверхности, а также к частичному осушению болотных экосистем. Отмечена также тенденция осушения и в средине дельты (рис. 1, ключ 7), но здесь экологическая ситуация зависит главным образом от водности года.
Благодарности. Автор выражает благодарность Национальной аэрокосмической администрации
США (NASA) за предоставленные бесплатно космические снимки за четверть века, использованные
для анализа динамики ландшафтов дельты Дуная, а также коллегам В.А. Богданцу и В.С. Струк за
методическую помощь при анализе космических снимков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
КузьминаЖ.В., Трешкин С.Е. 2008. Методика определения и оценки нарушений пойменных экосистем при гидротехническом воздействии // Аридные экосистемы. Т. 14. № 35-36. C. 94-110.
Михайлов В.Н. 2002. Эти изменчивые речные дельты. ЭБ РФФИ. С. 1-10. http://www.rfbr.rU/rffi/ru/scientific_articles/o_16583#1
Михайлова М.В. 2001. Баланс наносов в устьеДуная // Водные ресурсы. Т .28. № 2. С. 203-207.
Новикова Н.М., Волкова Н.А., Уланова С.С., Шаповалова И.Б., Вышивкин А.А. 2011. Ответные реакции экосистем на изменение водного режима территорий в степной зоне // Аридные экосистемы. Т. 17. № 3(48). C. 38-48.
Стародубцев В.М. 2008. Регулирование речного стока и опустынивание почв в дельтах // Евро-Азиатский журнал политики устойчивой энергетики. Афины. №1. С. 99-106.
Стародубцев В.М., Трускавецкий С.Р. 2011. Процессы опустынивания в дельте реки Или под. влиянием антропогенной нагрузки // Водные ресурсы. Т. 38. № 2. С. 248-251.
Стародубцев В.М. Струк В.С., Урбан Б.В. 2012. Мониторинг еколопчного стану дельт басейну Чорного моря за матерiалами дистанцшного зондування та наземних спостережень // http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/Nd/2012_6/12svm.pdf. 9 с. (На украинском).
Стародубцев В.М., Эсенов П.Э., Бурлибаев М.Ж., Струк В. С. 2013. Изменения дельтовых ландшафтов под. влиянием хозяйственной деятельности // ЭкологияАрала: устойчивое развитие и международное сотрудничество. Материалы международной конференции, 27-28 марта 2013 г. Дашогуз. С. 150-153.
Черой А.И., Лихоша Л.В. 2007. Процессы дельтообразования в устье Дуная // Экология моря. № 74. С. 91-94.
Mikhailova M. 2006. Deltas of the Rivers of the Black and Mediterranean Seas: Hydrological Regime, Ecological Conditions, Natural and Anthropogenic Changes // Environmental research, engineering and management. N. 1(35). P. 3-11.
Novikova N.M., Kust G.S., Kuzmina J.V., Dikareva T.V., Trofmova G.Yu. 1998. Contemporary plant and soil cover changes in the Amudarya and Syrdarya deltas // Ecological research and monitoring of the Aral Sea deltas. UNESCO. Aral Sea project 1992-1996. Final scientific reports. Paris. Р. 55-80.
Olli Varis, MattiKummu, Aura Salmivaara. 2012. Ten major rivers in monsoon Asia-Pacific: An assessment of vulnerability // Applied Geography. № 32. Р. 441-454.
Starodubtsev V.M., Petrenko L.R. 2007. Soil Desertification in River Deltas. Part II. The Syrdarya River. Kyiv: MAUP Publishers. 90 p.
Starodubtsev V.M. 2010. Landscapes changes in deltas of the Dnipro, Dnister and Danube Rivers / Mapping of and Policy Orientation for Adaptation to Climate Change Workshop. Budapest. http://www.fao.org/fileadmin /user_upload/Europe/documents/Events_2010/Climate2010/Starodubtsev_en.pdf. 22 р.
Starodubtsev V.M., Bogdanets V.A. 2012. deltas degradation as a global process // Environment and Ecology in the Mediterranean Region. Cambridge Publishing, Newcastle upon Tyne. Р. 299-306.
CHANGES OF THE DANUBE DELTA ACCORDING TO REMOTE SENSING DATA
BY LANDSAT SATELLITE
© 2013. V.M. Starodubtsev
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine Ukraine, 03041 Kiev, Geroyiv Oborony str., 15. E-mail: [email protected]
General tendencies of changes in the Danube delta landscapes as a result of economic activity were revealed due to comparative analyses of remote sensing datacarried out by Landsat satellites. A spatial and temporal differentiation of abrasion, accumulation, waterlogging or flooding processes was investigated on 7 key areas of the delta according to satellite images of Landsat-5 for the years 19862011. For the images interpretation the results of the terrestrial route into the Ukrainian part of the delta were used.
Keywords: delta, space imagery, remote sensing, abrasion, waterlogging, draining.
