По результатам управляемых и неуправлямых классификаций мультиспектральных космоснимков (Landsat-7, 8), последние были разделены на несколько площадных ореолов по типам почвы. Была построена карта засоленности почвы для Приаральского региона.
По результатам пятнадцати космических снимков различных годов (1977–2017 гг.), на площади Арал была изучена динамика высыхания моря.
По засоленности почвы было исследовано геоэкологическое состояние района, в котором соленость Северного Арала в некоторых местах почти в 10 раз меньше, чем в Южном Арале. Можно сказать, что эти результаты подтвердились по данным специализированных обработок мультиспектрального космического снимка Landsat — 7,8.
Ключевые слова : Landsat, Арал, Erdas Imagine, катастрофа, гидроизогипс, солёность.
Одна из крупнейших глобальных экологических катастроф в новейшей истории, переживаемая странами и населением в 62 миллиона человек в Центральной Азии, — это трагедия Аральского моря, которая по своим экологическим, климатическим, социально-экономическим и гуманитарным последствиям угроза устойчивому развитию региона, здравоохранению, генофонду и будущему людей, проживающих в нем [1–7]. До 1960 года площадь Аральского моря составляла 68,9 тыс. км 2 , объем воды — 1083 куб. км, длина — 426 км, ширина — 284 км, наибольшая глубина — 68 м. Значительный рост населения, проживающего в этой области, масштабы урбанизации и интенсивного освоения земель, строительство крупных гидротехнических и ирригационных сооружений на водотоках бассейна Аральского моря в прошлом, без учета экологических последствий, условия для высыхания одного из самых красивых водоемов на планете.
Для изучения засоленности Приаральской территории были использованы 4 космических снимка полученных с космического аппарата Landsat-8, каждый из которых составляет 32159 км 2 . В программе ERDAS IMAGINE с использованием модуля Target Detection по спектральной сигнатуре космических снимков выполнен автоматический анализ и изучена степень засоленности территории. Она отображена на рисунке 1.
Рис. 1. Вероятность засоленности приаральского региона (по результатам спектральных сигнатур КС LANDSAT-8)
Для достижения поставленных целей были изучены глубинное геологическое строение, тектоника и гидрогеологические условия региона. При сопоставлении данных цифровой модели местности и тектонической карты домезозойского фундамента, было выявлено то, что они взаимосвязаны друг с другом таким образом, что рельеф дневной поверхности повторяет форму рельефа домезозойского фундамента.
Для построения цифрового модель рельефа использованы радарные снимки SRTM с разрешением 30 метров. Радарные снимки содержат не только географические координаты (х, у), но и Z-координаты (высотные отметки). Использование программного комплекса Global Mapper дает возможность построения цифровой модели рельефа и её производные карты (рис.2).
Рис. 2. Карта рельефа с шагом горизонталей 25м. (в программах QGIS)
Во время выполнения проекта с помощью растровых (рис.2.) и векторных файлов, с применением программы Q-GIS, а также использованием фондовых материалов и изображений, полученных со спутников Landsat (США), Ресурс (Россия) была изучена динамика высыхания Аральского моря. Кроме этого, изучено геологическое, гидрогеологическое, тектоническое и глубинное строение территории.
Рис. 3. Гидрогеологическая карта (красными цифрами показаны значения гидроизогипс)
Большое Аральское море образовалось в 1989 году в результате снижения уровня воды в Аральском море и высыхания пролива Берга. Однако в начале 1990-х, после распада бывшего СССР, хозяйственное использование вод Сырдарьи уменьшилось, и пролив Берга вновь возродился. К концу 1990-х годов Большой Арал превратился в гипергалинный водоём [2].
В 2003 году Южное Аральское море разделилось на восточную и западную части (Восточное море и Западное море), которые соединены узким проливом Узун-Арал, находящимся на высоте 29 м над уровнем моря. Такое расположение не позволяет смешиваться воде из двух морей. В 2004 году от восточной части отделилось небольшое озеро Тущибас, возникшее на месте одноимённого залива. В 2005 году Малое Аральское море было отгорожено от Большого Кокаральского плотиной, таким образом практически прекратился приток воды из Сырдарьи. Оба водоёма были окончательно разъединены. Высыхание Большого моря усилилось. В мае 2009 года Восточное Аральское море полностью высохло, за исключением узкого пролива, соединявшего его с Западным морем.
В 2010 году Аральское море вновь заполнилось талой водой из Амударьи. Все части Аральского моря увеличились в размерах. В 2011 году Большое Аральское море вновь уменьшилось в размерах, что было обусловлено засушливым летом (рис.4.).
Рис. 4. Космические изображения динамики высыхания Аральского моря в течение различных лет.
В 2012 году площадь Южного Арала менялась с переменным успехом спутниковые снимки за май — июнь говорят, что Аральское море несколько обмелело по сравнению с предыдущим годом. Временно разлившись весной 2015 года (до 10780 км² с 7300 км² в 2014 году всего Аральского моря), к осени 2015 года его водная поверхность вновь уменьшилась, а Восточный Арал вновь высох (до 8303 км² всего моря) [5–7].
Восточное море будет то полностью пересыхать жарким летом, то частично наполняться во время паводков на реках, а Западное море продолжает очень медленно пересыхать год за годом. 2016 год охарактеризовался снижением уровня Малого и Западного Арала [3].
В 2017 году площадь Восточного Арала резко увеличилась; наблюдалось также незначительное расширение залива Сарышыганак. При этом западная часть моря продолжает высыхать. Полное исчезновение Западного Арала — вопрос времени. Для стабилизации уровня на современном уровне необходим, по заключению экспертов, ежегодный приток воды объемом 35 км 3 против фактического 15 км 3 [3–5].
Сегодня угрожающее воздействие Аральское катастрофы наблюдается во всем мире. По мнению международных экспертов, ядовитые соли из Приаралья находятся на побережье Антарктиды, на ледниках Гренландии, в лесах Норвегии и многих других частях земного шара [6].
Еще одна задача, выполненная во течение проекта, — это процесс деградации почвы. Для изучения и оценки процесса деградации почвы была выполнена управляемая и неуправляемая классификация космических снимков. По результатам классификации космических снимков, почвы кроме принадлежности к геологическому возрасту разделены на несколько полигональных объектов еще и по степени засоленности.
Солёность в 1997 году составила 57 %. В 2007 году солёность в Западном Аральском море составляла 70 г/л, в Восточном — 100 г/л, что полностью исключает какую-либо хозяйственную деятельность в регионе.
На голом участке Аральского моря появилась новая соляная пустыня площадью 5,5 млн. Гектаров. Более 90 дней в году над ним вспыхивает пыльная буря, распространяющая свыше 100 миллионов тонн пыли и ядовитых солей в атмосферу на тысячи километров в год.
Заключение
В заключении можно сказать, что использование мультиспектральных космических снимков и программ ГИС-технологий снизит затраты и повысит качество работ по оценке геоэкологического состояния территорий. Вместе с этим может играть важную роль при проведении мониторинга в реальном времени и картировании в региональном масштабе с географической точностью геоэкологического состояния территорий.
Литература:
- Аладин Н. В., Плотников И. С. Высыхание Аральского моря и возможные пути реабилитации и консервации его северной части // Тр. Зоол. ин-та РАН. 1995. Т. 262. — С. 3–16.
- Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Проект «Моря СССР». Т. VII: Аральское море / под ред. В. Н. Бортника, С. П. Чистяевой. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — 196 с.
- Квазисиноптические экспедиционные исследования в западном и восточном бассейнах Аральского моря (октябрь 2005 г.) / П. О. Завьялов, А. Г. Арашкевич, А. Б. Грабовский и др. // Океанология. 2006. Т. 46, № 5. — С. 750–754.
- Плотников И. С. Многолетние изменения фауны свободноживущих водных беспозвоночных Аральского моря. — СПб.: ЗИН РАН, 2016. — 168 с.
- Cretaux J.-F, Letolle R., Bergé-Nguyen M. History of Aral sea level variability and current scientific debates // Global and Planetary Changes, 110, Special Issue SI. 2013. — P. 99–113.
- Ermakhanov Z. K., Plotnikov I. S., Aladin N. V., Micklin P. Changes in the Aral Sea Ichthyofauna and Fishery During the Period of Ecological Crisis // Lakes & Reservoirs: Research and Management, 2012. 17. — P. 3–9.
- Micklin P. Aral Sea Basin Water Resources and the Changing Aral Water Balance // The Aral Sea: The Devastation and Partial Rehabilitation of a Great lake. — Springer, 2014. — P. 111–137.
