CC BY
25индексов в основном включают в себе температуру и влажность воздуха, скорость ветра:
Эффективная температура неподвижного воздуха (ЭТ) высчитаны по формуле:
ЭТ = t - 0,4(1 - 10) (1 - f /100), (1)
где f - относительная влажность воздуха, %; 1 - температура воздуха, оС.
Для оценки комфортности климата по ЭТ используются критерии, приведенные в табл. 4.
Таблица 4
Критерии оценки комфортности климата
Диапазон ЭТ, °С Теплоощущение Нагрузка
более 30 очень жарко (дискомфорт) сильная
30...24 жарко (теплый субкомфорт) умеренная
24.. .18 тепло (комфортно-тепло)
18.12 умеренно тепло (комфортно- комфортно
тепло)
12.6 прохладно (прохладный суб-
комфорт)
6.0 умеренно прохладно умеренная
(холодовой дискомфорт)
0. минус 12 холодно
минус 12. ми- очень холодно сильная угроза обмора-
нус 24 живания
минус 24. ми- крайне холодно очень сильная угроза
нус 30 обмораживания
ниже минус 30 крайне холодно чрезвычайно высокая вероятность замерзания
Эквивалентно-эффективная температура (ЭЭТ) - показатель тепловой чувствительности с учетом влияния ветра высчитали по следующей формуле:
ЭЭТ = 37--—-!--0,29£(1 -—), (2)
п ао ПП(11^ _1__' к 100 ^ ^
0,68-0,0014 /+—————л"7Т
где t - температура воздуха, оС; f - относительная влажность, %; V-скорость ветра, м/с.
ЭЭТ характеризует теплоощущение человека в тени, или тепло-ощущение одетого человека. Этот показатель хорошо подходит для диапазона тепла, удовлетворительно - для диапазона охлаждения, а для диапазона холода его можно рассматривать в качестве предположительного критерия. Для большей части людей комфортными являются температура 12
воздуха 22,0...23,0 °С и относительная влажность 56 %, что близко к 18° ЭЭТ. В зависимости от величин ЭЭТ выделяют зону охлаждения (1.17 °С), комфорта (17.21 °С) и нагревания (выше 21 °С).
Радиационно-эквивалентно-эффективная температура (РЭЭТ) [13]:
РЭЭТ = 125^ [1 + 0ДО + 0,001^ - 8) ^ - 60) - 0,45(33 - ^ V V + 185В], (4)
где t - температура воздуха, оС; f - относительная влажность воздуха, %; v - скорость ветра, м/с; В - поглощенная поверхностью солнечная радиация, кВт/м2.
РЭЭТ также можно рассчитать по формуле [5]:
РЭЭТ = 0,83ЭЭТ + 12. (5)
РЭЭТ характеризуется как самый информативный индекс: дискомфорт - при РЭЭТ менее 17 °С; субкомфорт - при РЭЭТ в диапазоне 17.21 °С; комфорт - при РЭЭТ в диапазоне 21. 27 °С; субкомфорт - при РЭЭТ в диапазоне 27. 32°С; дискомфорт при РЭЭТ более 32°С.
Нормальная эквивалентно-эффективная температура (НЭЭТ) [2]: показатель тепловой чувствительности с учетом влияния ветра для одетого человека, рассчитан по формуле:
НЭЭТ = 0,8ЭЭТ+7 (6)
По НЭЭТ зона комфорта существует для раздетого человека в пределах 17,2.21,7 и для одетого - в пределах 16,7.20,6. Ниже и выше этих пределов означает холод или жару.
Степень благоприятности климатических условий теплого периода на Сибинских озерах оценивалось по данным летних месяцев с июня по август, с помощью ЭТ, ЭЭТ, РЭЭТ и НЭЭТ (табл. 5).
Таблица 5
Значения летних биоклиматических индексов Сибинских озер
Месяц ЭТ ЭЭТ РЭЭТ НЭЭТ ЭТ РЭЭТ НЭЭТ
Июнь 20,3 14,2 23,7 18,3 комфортно- комфорт ком-
теплый форт
Июль 19,5 14,9 23,8 18,9 комфортно- комфорт ком-
теплый форт
Август 18,0 14,8 24,2 18,8 комфортно- комфорт ком-
теплый форт
Район Сибинских озер в летнее время оценивается по значениям ЭТ как комфортно-теплый, по значениям РЭЭТ и НЭЭТ - комфортный. По характеристике термического режима Севастьяновой С.А. район Си-
бинских озер по ЭЭТ (14.15) и продолжительности купального сезона (60.65 дней) относится к тренирующему режиму воздействия (табл. 3). Климатические условия в летнее время года благоприятны для активной рекреационной деятельности. Такие условия позволяют совершать экскурсии, прогулки, оказывать содействие оздоровлению организма и более благоприятному восприятию рекреационных объектов.
Степень благоприятности климатических условий холодного периода года была оценена по метеорологическим данным зимних месяцев, как самого холодного периода в году. Для этого были использованы ЭТ и S (табл. 6).
Индекс суровости (8) рассчитаны по Бодману [1]:
S = (1 - 0,04)(1 + 0,27^, (7)
где S - индекс суровости, баллы, t - температура воздуха, оС, v -скорость ветра, м/с.
Для оценки суровости зимы используются следующие критерии по S: при S = 1 - зима не суровая, мягкая; при S = 1.2 зима характеризуется как мало суровая; при S = 2.3 как умеренно суровая; при S = 3.4 как суровая; при S = 4.5 как очень суровая; при S = 5.6 как жестко суровая; при S> 6 как крайне суровая.
Климат Сибинских озер по значениям ЭТ оценивается в декабре и январе как очень холодный, в феврале как холодный. По значениям суровости декабрь и январь оценивается как умеренно-суровые, февраль как мало суровый (табл.6).
Таблица 6
Значения зимних биоклиматических индексов Сибинских озер
Месяц ЭТ 8 ЭТ 8
Декабрь -14,4 2,2 очень холодно умеренно суровая
Январь -17,6 2,8 очень холодно умеренно суровая
Февраль -11,7 1,8 холодно мало суровая
Таким образом, по значениям биоклиматических индексов можно заключить, что для рекреационных целей климат Сибинских озер характеризуется летом как комфортный, а зимой - как умеренно суровый.
По данным МС Усть-Каменогорск средняя продолжительность безморозного периода составляет 125 дней. По продолжительности безморозного периода согласно Севастьяновой С.А. температурный режим также относится к тренирующему режиму воздействия (табл. 3).
Континентальность климата (к) была оценена по индексу Л. Горчинского [17]. Годовой размах температуры воздуха (А^д), определяющийся как разность температур самого теплого и холодного месяцев, по территории Сибинских озер составляет 43,5 °С.
По данному индексу: в мягком морском климате к<20, к = 20,1.30 % в умеренно морском; к = 30,1.50 % в умеренно континентальном; к = 50,1.70 % в континентальном; к = 70,1.90 % в резко континентальном; к>90% в сильно континентальном климате (в Верхоянске к = 100 %). По территории Сибинских озер индекс континентальности равен 76,9 и соответственно климат является резко континентальным.
Ветровой режим. Среднемесячные скорости ветра изменяются от 1,7 до 2,3 м/с. В центральных районах нагорья она несколько выше. Внутри года более значительные скрости ветра отмечаются в осенне -зимние и весенние месяцы с максимумом в январе и в мае - до 3,1 м/с. Перепады давления летом меньше, чем зимой, поэтому наблюдаются слабые скорости ветра [8]. Зимой преобладают юго-восточные ветры из континентальных умеренных широт. С юго-востока проникают циклоны, тогда устанавливается погода со снегопадами и метелями (табл. 7).
Таблица 7
Повторяемость направлений ветра и штилей, %
Месяц С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ Штиль
Январь 5 3 15 32 14 7 10 14 55
Февраль 5 4 13 28 12 9 15 14 56
Март 6 4 11 20 10 10 20 19 54
Апрель 12 6 15 18 7 8 15 19 35
Май 9 4 12 18 10 12 17 18 31
Июнь 13 7 14 17 6 8 14 21 36
Июль 14 10 17 14 6 6 12 21 39
Август 12 7 14 13 6 7 18 23 42
Сентябрь 8 4 13 17 8 11 19 20 43
Октябрь 3 3 16 27 13 10 16 12 40
Ноябрь 3 3 18 28 13 10 14 11 44
Декабрь 4 4 16 34 12 6 12 12 53
Год 8 5 15 21 10 9 15 17 44
Летом, весной и осенью преобладают западные и северо-западные ветры, которые приносят континентальный воздух умеренных широт. С юго-востока поступает воздух, приносящий суховеи и засуху.
Важной характеристикой климата являются атмосферные осадки. Годовое количество осадков изучаемой территории по станции Усть-Каменогорск составляет 557,1 мм, а среднемноголетняя годовая сумма осадков - 542 мм. Распределение осадков неравномерное. На наветренных склонах гор с высотами 1000 м и более за год осадков выпадает 600.800 мм. В районе Синегорской пихтовой рощи их годовое количество достигает 800. 1000 мм. В предгорьях и котловинах с сухостепными ландшафтами за год выпадает всего 300.400 мм осадков [8]. В летний период имеет значение не количество самих осадков, а повторяемость дождливых погод, которые препятствуют туристским занятиям. Зимой по продолжительности залегания снежного покрова определяют пригодность территории к занятиям зимними видами туризма, в частности - катанием на лыжах, санках. На территории Сибинских озер выпадает порядка 350 мм осадков в год в виде снега.
Территория Сибинских озер характеризуется неравномерностью выпадения осадков в течение года (табл. 3). Влага на Калбинский хребет приносится в основном западными и юго-западными потоками, поэтому на наветренных склонах высота снега составляет 1,5...2 раза больше, чем на северо-восточных. Мощность снежного покрова увеличивается с высотой, а его распределение тесно связано с экспозицией склонов и характером растительности. Средняя мощность снежного покрова на побережье Сибинских озер составляет 40...50 см, а в окрестностях, где развита горно-кустарниковая степь, до 50...100 см, в открытой горной степи - до 5... 10 см. Максимальная высота снега была отмечены в логах юго-западной экспозиции и достигает до 2... 3 метров. Такое распределение снега связано с развитием метелевой деятельности. За зиму отмечается до 20...25 дней с метелями. В результате ветровой деятельности в отдельные годы сплошной снежный покров может существовать лишь на 30...40 % территории, что затрудняет развитие зимнего туризма, в частности - катание на лыжах [9].
По данным МС Усть-Каменогорск, продолжительность периода с устойчивым снежным покровом составляет 147 дней. Высота снежного покрова наибольших значений достигает в конце февраля и изменяется от 44. 47 см (табл. 8), в отдельные годы колеблется в больших пределах от 70 см до 100 см, а иногда на открытой местности снега не бывает совсем, так как снег выдувается ветрами.
Таблица 8
Средняя декадная высота снежного покрова по постоянной рейке Ь, см
Месяц X XI XII I II III IV
Декада III I II III I II III I II III I II III I II III I
Ь, см 3 6 10 14 18 24 29 33 37 40 44 46 47 47 43 32 19
Период, благоприятный для зимнего отдыха, устанавливается в декабре, когда среднемесячная температура достигает минус 13,3 °С, но не опускается ниже минус 25 °С. Территория Сибинских озер расположена в пределах одного из самых благоприятных для организации зимних видов отдыха. Характер снежного покрова предопределяет возможность организации зимних туристско-рекреационных занятий, в частности катание на лыжах и санках. Для этого необходимо прокладывать спортивные лыжные трассы, разбивать их на участки, оборудовать снежные горки.
Средняя дата образования устойчивого снежного покрова колеблется от 1 ноября до 12 ноября (самая поздняя - 17 декабря). Высота снежного покрова на зиму в среднем составляет 50. 60 см. Распределение снега по территории определяется характером рельефа. На наветренных западных и юго-западных склонах гор высота снега в 1,5.2 раза больше, чем на подветренных северо-восточных и даже юго-восточных. В горной кустарниковой степи высота снега может достигать 50. 100 см, в сосново-березовых колках и сосновых лесах - от 80 до 100 см.
В закрытых котловинах на высотах 600.800 м снежный покров не превышает 30.35 см. На открытых участках горной степи чаще всего его высота составляет 5.10 см. В логах юго-западной и западной экспозиции она может достигать 2.3 м, чему способствует метелевый перенос. Число дней с метелями в районе озер может достигать 20 при скоростях ветра до 10.13 м/с [8].
Итак, согласно методике С.А. Севастьяновой по медико-климатическим характеристикам действие термического режима на территории Сибинских озер следует отнести к тренирующему воздействию на организм человека.
Оценку рекреационного потенциала Сибинских озер мы также проводили по методике Л.Н. Деркачевой, согласно которой выделяется комфортные, субкомфортные и дискомфортные климатические условия (табл. 9) [6].
Таблица 9
Матрица для определения уровня комфортности климата территории для целей рекреации (по Л.Н. Деркачевой)
Температура воздуха, °С Относительная влажность, % Скорость ветра, м/с Высота снежного покрова, см Тип климата для рекреации
Летняя рекреация
15.25 30. 100 менее 3 - комфортный
15, 25.30 30. .80 более 3 - субкомфортный
Зимняя рекреация
О.минус 10 60. .70 менее 4 30.40 комфортный
О.минус 15 60. .70 4.7 40.60 субкомфортный
Используя климатические параметры, нами была составлена таблица уровня комфортности Сибинских озер на основе матрицы Л.Н. Деркачевой (табл. 10).
В летние месяцы на Сибинских озёрах благоприятный температурный режим и влажность воздуха, отсутствие ветра создают комфортные условия для отдыха. Для зимней рекреации более комфортным является декабрь, январь-февраль характеризуются как субкомфорные.
Таблица 10
Уровень комфортности климатических условий Сибинских озер
Месяц Температура Относительная Скорость Высота Тип климата
воздуха, °С влажность, % ветра, снежного для рекреации
м/с покрова,
см
Летняя рекреация
Июнь - 18,0.20,6 30.100 1.2 - комфортный
август
Зимняя рекреация
Декабрь -13,3 60.70 до 3 30.40 комфортный
Январь - -21,0.-22,9 60.70 50.60 субкомфорт-
февраль ный
Заключение. Климат территории Сибинских озер является резко континентальным. Биоклиматическое воздействие на отдыхающих на территории Сибинских озер по инсоляционному и термическому режиму относится к тренирующему воздействию на организм человека. Для Сибин-ских озёр характерно благоприятное сочетание температурного режима и влажности воздуха, низкие скорости ветра, что создает в летние месяцы комфортные условия. Степень благоприятности климатических условий теплого периода на Сибинских озерах оценивается по значениям ЭТ как комфортно-теплые, по значениям РЭЭТ и НЭЭТ - как комфортные. Декабрь месяц оценивается по значениям ЭТ как холодный, январь и февраль - очень холодные. По значениям суровости декабрь и январь оце-
ниваются как умеренно-суровые, февраль - как суровый. Зимой ясная, солнечная и умеренно-морозная погода, достаточное количество снега дают возможность заниматься активными видами зимнего спорта. Таким образом, по значениям биоклиматических индексов можно заключить, что для рекреационных целей климат Сибинских озер характеризуется летом как комфортный, а зимой - как умеренно суровый. Исследуемая территория в целом комфортна для отдыхающих и пригодна для отдыха и туризма. Кроме того, район озер обладает уникальными ландшафтными богатствами и историческими достопримечательностями, что является основой для расширения действующих и создания новых баз отдыха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адаменко В.Н., Хайруллин К.Ш. Оценка условий пребывания человека на открытом воздухе зимой с учетом микроклимата застройки // Труды ГГО. - 1969. - Вып. 248. - С. 74-81.
2. Бутьева И.В., Швейнова Т.Г . Методические вопросы интегрального анализа медико-климатических условий // Комплексные биоклиматические исследования. М., 1988. - С. 97-108.
3. Весельская Н.Р., Феткулов А.Х., Кусаинова С. Правовое обеспечение туристской деятельности в Республике Казахстан: проблемы и пути их решения // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2016. - № 4-5. - С.67-73.
4. Виноградова В.В. Биоклиматические индексы в оценке воздействия современного потепления климата на условия жизни населения России // Известия РАН. Сер. Геогр. - 2009. - № 3. - С. 82-89.
5. Головина Е.Г., Русанов В.И. Некоторые вопросы биометеорологии: учеб. пособие. - СПб.: изд. РГГМИ, 1993. - 90 с.
6. Деркачева, Л.Н. Методические подходы к интегральному анализу климатических условий для рекреационных целей // География и природные ресурсы. - 2001. - № 2. - С. 41-53.
7. Егорина А.В. Агроклиматические ресурсы Восточного Казахстана // Избранные труды конференций: сборник научных статей. - Усть-Каменогорск: Шыгыс Полиграф, 2006. - С.19-28 с.
8. Егорина А.В. Рекреационный потенциал Сибинских озер // Избранные труды конференций: сборник научных статей. - Усть-Каменогорск: Шыгыс Полиграф, 2006. - С.231-236.
9. Егорина А.В., Дюкарев А.Д. Основные закономерности формирования снежного покрова Восточно-Казахстанской области // Избранные труды конференций: сборник научных статей. - Усть-Каменогорск: Шыгыс Полиграф, 2006. - C.29-39.
10. Егорина А.В., Логиновская А.Н. Географические аспекты развития рекреации и туризма в Восточном Казахстане. Опыт и практика: монография. - Усть-Каменогорск: Шыгыс Полиграф, 2016. - 280 с.
11. Климат Усть-Каменогорска (эколого-географический аспект) / под ред. Егориной А.В. - Усть-Каменогорск, 2009. - 240 с.
12. Монкаева Г.Е. Климатические условия рекреационных объектов: курортной зоны боровое, высокогорного катка «Медеу» и горнолыжного курорта «Шымбулак» // Гидрометеорология и экология. -2018. - № 3. - С.63-72.
13. Русанов В.И. Комплексные метеорологические показатели и методы оценки климата для медицинских целей. - Томск: ТГУ, 1981. - 86 с.
14. Сапаров КТ., Егорина А.В., Женсикбаева Н.Ж. Ощуспк Алтайдыц биоклиматын рекреацияльщ багалау // Гидрометеорология и экология. - 2017. - № 4. - С.109-121.
15. Севастьянова, С.А. Экологический менеджмент в туризме: учебное пособие. - СПб.: СПбГИЭУ, 2004. - С.156-158.
16. Филонец П.П. Очерки по географии внутренних вод Центрального, Южного и Восточного Казахстана (Озера, водохранилища и ледники). - Алма-Ата: Наука, 1981. - 292 с.
17. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. -М.: Изд-во МГУ, 2001. - 528 с.
18. Hounan C.E. Meteorological factors affecting physical comfort (with special reference to Alice Springs, Australia) // International Journal of Biometeorology. - 1967. - Issue 2 - Vol. 11. - Р.151-162.
19. Meade M.S., Emch M. Medical Geography. 3d ed. - New York: Guilford, 2010. - 498 р.
20. Mieczkowski Z. The tourism climatic index: a method of evaluating world climates for tourism // The Canadian Geographer. - 1985. -Issue 29(3). - P. 220-233.
21. Nazgul Zh. Zhensikbayeva, Kuat T. Saparov, Saltanat M. Kulzhanova, Еmin Atasoy, Jan A. Wendt Determination of Southern Altai geography propitiousness extent for tourism development // Geojournal of Tourism and Geosites. - 2017. - Vol. 20. - Issue 10(2). - P. 158-164.
22. Perry A.H. Weather, climate and tourism // Weather. - 1972. - Vol. 27. -Issue 5. - P. 199-203.
Поступила 11.01.2019
Т.Н. Самарханов Геогр. гылымд. докторы А.В. Егорина Биол. гылымд. докторы А.Б. Мырзагалиева Геогр. гылымд. докторы К.Т. Сапаров
КЛИМАТ ФАКТОРЛАРЫ С1БЕ КвЛДЕРШЩ РЕКРЕАЦИЯЛЬЩ
ЭЛЕУЕТ1Н БАГАЛАУ КОМПОНЕНТ1 РЕТ1НДЕ
ТYЙiн свздер: климат, рекреация, Ci6e кeлдерi, туриспк-рекреацияльщ мYмкiндiк, биоклиматтыщ индекс, туризм
Ci6e квлдертщ климаттыщ-рекреациялыщ мумюндг зерттелген. Жумыс барысында Обе квлтц туризм жагынан дамуы ушм метеорологиялъщ деректерге талдау ЖYргiзiлдi жэне климатыныц жайлыглыщ дэрежес аныщталды. Климаттыщ аймащтыц щалыптасуына: kyн радиациясы , атмосфераныц айналыты, аумащтыц тещздер мен мухиттардан алыстыггы жэне де аймащтыц релефтц сипаты ерекше эсер етедi. Медициналыщ-климаттыщ сипаттамалар бойынша Обе квлдертщ аумагындагы термиялыщ режимнщ эсерт, ^тгалд^тыщ пен жауын-шашын режЫн адам агзасына жаттыщтырушы жагдайда эсер етуте жатщ^гзуза болады. Биоклиматтыщ индекстердщ мэш бойынша рекреациялыщ мащсаттар Yшiн Обе квлдертщ климаты жазда жайлы, ал щыста - орташа щатал деп сипатталады. Жытлдыц барлыщ мезгiлдерi зерттелтген аймащтарда демалу мен туризм Yшiн жарамды.
T.N. Samarkhanov, A.V. Egorina, A.B. Myrzagaliyeva, К.Т. Saparov
CLIMATIC FACTORS AS A COMPONENT OF ASSESSMENT RECREATIONAL POTENTIAL OF THE SIBINY LAKES
Key words: climate, recreation, Sibiny lakes, tourist and recreational potential, bioclimatic index, tourism
The paper studies the climatic and recreational potential of the Sibiny lakes. Meteorological data are analyzed and the degree of comfort of the Sibiny lakes' climate for development of tourism in the region is determined. Solar radiation, atmospheric circulation, remoteness of the territory from the seas and oceans, and the relief of the territory plays important role in the for-
mation of the territories' climate. According to the medical-climatic characteristics, the effect of the thermal regime, the regime of humidity and precipitation on the territory of the Sibiny Lakes can have training impact on the human body. For recreational purposes, based on values of bioclimatic indices, it can be concluded that the climate of the Sibiny Lakes is characterized as comfortable in summer and moderately severe in winter. The study area is suitable for recreation and tourism all year round.
НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 2 2019
УДК 504.453; 004.94; 61 4.87
Доктор геогр. наук Ф.Ж. Акиянова 1
Е.М. Каракулов1 Н.Б. Зинабдин1 Канд. с.-х. наук Н.И. Васильченко2
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ДИСТАНЦИОННЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПЛОСКОСТНОЙ ЭРОЗИИ НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИИ АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Ключевые слова: плоскостная эрозия, факторы развития эрозии, цифровая модель рельефа, Акмолинская область, Казахстан.
В статье изложены результаты количественной оценки эрозионных процессов на примере активно осваиваемых территорий крупного зерносеющего региона Казахстана -Акмолинской области. Впервые для оценки и картографирования эрозионных процессов, наряду с анализом значительного массива климатических и почвенных данных, полевых исследований, использованы геоинформационные технологии и данные дистанционного зондирования Земли. В результате создана «Карта плоскостной эрозии территории Акмолинской области» с количественными показателями эрозионных процессов. Для большей части территории области характерны значения плоскостного смыва до 0,5 т/га в год, а для обрабатываемых склонов волнистых и увалистых водораздельных равнин, обрамляющих низкогорно-мелкосопочные массивы, характерно увеличение показателя до 13,2 т/га в год. В связи с тем, что процессами плоскостной эрозии выносится наиболее ценный верхний слой почв, получение количественных параметров развития процесса имеет большое практическое значение. Результаты должны быть учтены при освоении земель и обустройстве противоэрозионной защиты почв.
1Институт географии и природопользования Международного научного комплекса «Астана», г. Нур-Султан, Казахстан
2 Департамент земельного кадастра и технического обследования недвижимости, Филиал НАО «Государственная корпорация «Правительство для граждан» по г. Нур-Султан
Введение. Территория Акмолинской области по морфогенетиче-ской классификации И.П. Герасимова [8] относится к Центрально -Казахстанскому мелкосопочнику. Рельеф представлен мелкосопочными останцовыми возвышенностями с древними поверхностями выравнивания. Большую часть области занимают денудационные равнины зоны умеренного пояса с годовым количеством осадков 250.400 мм [10 -11]. К этой области приурочено более половины всех посевных площадей Казахстана.
В структуре земельного фонда области на 01.11.2018 г. земли сельскохозяйственного назначения занимают наибольший удельный вес -74,1 % (10828,8 тыс. га), из которых 54,9 % заняты пашней, 41 % -пастбищами, остальные залежью, сенокосами и многолетними насаждениями [13]. По данным Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан (МСХ РК) на территории республики эрозия почв, наряду с ее дегуми-фикацией, являются наиболее распространенным видом деградации почв. Связано это в том числе и с происходящими на значительной площади Акмолинской области процессами плоскостного смыва [1]. Плоскостная эрозия приводит к разрушению и переносу верхнего слоя почвы, потере гумусового слоя, формированию различных форм линейной эрозии, и, как следствие, снижению плодородия и деградация земель, риску развития овражной эрозии и выводу земель из сельхозоборота.
Анализ качественного состояния сельскохозяйственных угодий области, в том числе и пашни, свидетельствует об усилении воздействия эрозионных процессов. Территория Акмолинской области, наряду с территориями Туркестанской и Восточно-Казахстанской областей, относится к региону с наибольшими площадями смытых почв в составе пашни [13]. Мощность верхнего горизонта, по результатам исследований мониторинговых площадок в пределах Акмолинской области, уменьшилась на 25 % и более, а содержание гумуса в горизонте (А) уменьшилось на 10.30 % [1]. Как следствие, можно считать данные Комитета РК по статистике о снижении роли сельского, лесного и рыбного хозяйства в валовом региональном продукте Акмолинской области за рассматриваемый период до 15,8 % [4]. И это с учетом того, что площадь пашни за последние 13 лет увеличилась на 15,7 %.
Таким образом, количественная оценка эрозионных процессов методами дистанционного зондирования, которую можно сопровождать полевыми замерами только на ключевых участках, становится одной из актуальных как для региона, так и для Казахстана в целом. При этом широкому ис-
пользованию методов обработки и анализа данных дистанционного зондирования Земли в картографических, оценочных и мониторинговых исследованиях способствует наличие в свободном доступе космических снимков различной разрешающей способности и достаточной временной повторяемости, имеющих архив данных [16, 19, 25].
Методы, исходные данные и основные результаты исследования. Для оценки параметров развития эрозионных процессов применены методы количественной оценки анализа цифровой модели рельефа Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) [25]. Обработка пространственных данных проведена в специализированных модулях программного обеспечения ArcGIS 10.6. и ENVI 5.4.
Для определения территорий, подверженных эрозионным процессам, использовано универсальное уравнение "потери почвы", разработанное W.H.Wischmeier, D.D. Smith в 1978 г. [26]:
А=R• K L S C P, (1)
где А - прогнозируемая расчетная величина среднегодовой эрозии почвы в тоннах на единицу площади; R - осадки за теплый период года и за год (с учетом таяния снега), в мм; K - коэффициент эрозионного потенциала почвы (тип, структура и текстура почв); LS - длина и углы наклона рельефа; С - проективное покрытие или биомасса растительности; P -применяемые противоэрозионные мероприятия, типы обработки земель.
Уравнение было составлено для района, расположенного восточнее Скалистых гор (США), но применялось и для территорий других стран с некоторыми изменениями и дополнениями [18, 22].
Определение количества осадков (Factor-R). Factor-R, по данным W.H. Wischmeter и D.D. Smith, учитывает максимальный объем дождя за 30 минут [26]. В связи с тем, что получение достаточного количества данных по кинетической энергии дождя вызывает затруднение, для определения Factor-R принят расчет на основе среднего количества осадков в год [16] по уравнению 2:
R = 0,548257P-59,9 , (2)
где P - средние за год осадки, мм/год.
Для расчета Factor-R использованы данные РГП "Казгидромет" по среднемноголетним осадкам за год и за теплый период года с 1980 по 2014 гг. по 12 метеостанциям Акмолинской области и данные из открытых
источников по 2018 г. [7, 9]. Для более точной экстраполяции параметров в пределах границ исследуемой территории использованы также данные 52 метеостанций соседних областей. В результате обработки данных по осадкам в модуле Spatial Analyst программы ArcGIS 10.6 получено растровое изображение с численными значениями показателя для каждого пикселя площадью в 1 км2 по среднемноголетнему годовому и среднемного-летнему за теплый период года (апрель-октябрь). В дальнейшем для расчетов осадков возможно применение стандартизированного индекса осадков, который может рассматривать распределение осадков за любой временной период и применяться также для выявления увлажненности территорий [3, 23].
Эрозионный потенциал почвы (Factor-K). Коэффициент эрозионного потенциала почвы зависит от типа, структуры и текстуры почвы, в т. ч. ее гранулометрического состава и наличия органических веществ. Для расчета коэффициента (K) использована формула 3 [26] :
K=2,73 10-6 M 1,14(12-OM)+3,25 10~2(S-2)+2,5~2(p-3), (3)
где М - текстура верхнего 15 см слоя почвы; ОМ - содержание органического вещества в %; S - структура почвы; p - класс проницаемости почвы.
Показатель текстуры верхнего 15 см слоя почвы (М) рассчитывается в процентах с помощью уравнения на основании размерности частиц почвы в процентах:
М = [(100 - Ас) •Ч • (L + Armf)], (4)
где Ас - содержание в почве глины (<0,002 мм), в %; L - содержание в почве ила (0,002.0,05 мм), в %; Armf - содержание в почве мелкого песка (0,05.0,1 мм) [20].
Для расчета коэффициента эрозионного потенциала почв использованы данные карты эрозионных процессов и карты типов почв Акмолинской области в масштабе 1:500000. Показатели по текстуре, механическому составу и содержанию органических веществ в почвах взяты из данных Научно-производственного Центра земельного кадастра Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан по 137 стационарным мониторинговым экологическим площадкам почв Акмолинской области и 69 площадкам прилегающих областей за 2015 г.
Расчет показателей длины и углов наклона рельефа (Factor-LS). Длина (L) и углы наклона склонов (S) существенно влияют на скорость развития эрозии почв и являются одними из основных показателей, определяющих потенциал развития эрозионных процессов. Показатель определяется по формуле 5 [26]:
LS = (Я /22,13)m • (65,41sin 20 + 4,56 sin 0 + 0,065), (5)
где X - длина склона; в - угол склона; m - равен 0,5, если угол склона равен 5 или больше, 0,4 - если угол склона 3,5.4,5, 0,3 - если угол склона 1.3, 0,2 - если угол склона меньше 1 % [24].
Для определения длины и углов наклона склонов в пределах территории Акмолинской области за основу взята цифровая модель рельефа (SRTM) [25].
Показатель биомассы и проективного покрытия растительного покрова (Factor-C). При определении значений индекса NDVI (нормализованный дифференциальный вегетационный индекс) использованы космические снимки со спутника TERRA с разрешающей способностью 500 м за период 2010.2018 гг. с наиболее низким процентом облачности [25]. Индекс рассчитан по формуле NDVI [17], в которой используются каналы диапазона красный (620.670 нм) и ближний инфракрасный (841.876 нм):
NDVI = (NIR —R)/(NIR+R), (6)
где NIR - отражение в ближней инфракрасной области спектра; R -отражение в красной области спектра.
На основе указанных значений NDVI рассчитаны значения FVC (Fraction of Vegetation Cover):
FVC = (NDVI — minNDVI)/(maxNDVI +minNDVI) 100, (7)
где NDVI - нормализованный относительный индекс растительности; min NDVI - минимальные содержание растительности; max NDVI -максимальные содержание растительности. Индекс NDVI широко применяется также и при оценке сезонной динамики состояния растительности [14].
Для вычисления коэффициента проективного покрытия растительного покрова (Factor-C) применено уравнение с логарифмированием значений FVC (с), используя функцию регрессии [21]:
