Изменения микрорельефа на ключевых участках образования воронок газового выброса на полуостровах Ямал и Гыдан по данным спутниковой стереосъемки

Воронки газового выброса (ВГВ) представляют собой достаточно недавно обнаруженное явление в области криолитозоны (Leibman et al., 2014). Первая из известных воронок (ВГВ-1) была обнаружена в центральной части полуострова Ямал летом 2014 года и сразу же привлекла к себе внимание мерзлотоведов и специалистов нефтегазового сектора, поскольку образовалась в 4 км от магистрального газопровода Бованенково-Ухта. В 2014-2017 гг. нами проводились полевые обследования этой формы и выполнен анализ данных дистанционного зондирования с целью получения характеристик рельефа ключевого участка до и после образования воронки (Кизяков и др., 2015).
Практически сразу после обнаружения ВГВ-1 стала поступать информация о новых подобных объектах в Западной Сибири, в частности об обнаружении воронки на полуострове Гыдан, образовавшейся тем же летом 2014 года в 106 км к северо-западу от поселка Антипаюта (АнтВГВ). Для реконструкции рельефа, предшествовавшего образованию этой воронки и оценке произошедших изменений нами по аналогии с работами, выполненными по ВГВ-1, были обработаны стереопары космических снимков сверхвысокого пространственного разрешения (Кизяков и др., 2017).
Ввиду отсутствия как обновляемых крупномасштабных топографических карт, планов, так и инструментальных полевых измерений на ключевых участках до образования ВГВ, для нахождения морфологических характеристик рельефа до и после образования ВГВ были построены цифровые модели рельефа (ЦМР) с плотностью узлов 1 м. В качестве исходных данных для реконструкции рельефа и определения произошедших изменений использовались материалы космической стереосъемки сверхвысокого пространственного разрешения (аппараты WorldView-1 и WorldView-2).
Фотограмметрическая обработка стереопар космических снимков выполнялась в программном пакете ScanEx IMAGE Processor в следующей последовательности: взаимное ориентирование снимков по коэффициентам рационального многочлена третьей степени (RPC); автоматизированное измерение связующих точек; создание нормализованной стереопары (трансформирование снимков в эпиполярную плоскость); автоматизированное построение цифровых моделей поверхности; постобработка полученных цифровых моделей поверхности, в состав которой входило заполнение пустот и артефактов, являющихся следствием неточного вычисления продольного параллакса, при автоматизированном стереоотождествлении; трансформирование полученных моделей в ортографическую проекцию; автоматизированное построение ортофотопланов по левым и правым снимкам стереопар.
Относительные погрешности построенных ЦМР оценены в пределах 0,35-0,55 м для различных стереопар. В результате анализа построенных ЦМР ключевых участков определены морфологические характеристики рельефа. Изменения в рельефе рассчитаны как разность двух ЦМР – до и после образования ВГВ. Изменения высоты поверхности до 0,9 м не принимались в расчет, поскольку находятся в пределах суммарной погрешности полученных разновременных ЦМР.
Рассматриваемые воронки имеют ряд сходных и отличных черт. Построенные ЦМР позволили выявить различия в условиях геоморфологической приуроченности воронок. АнтВГВ расположена на бровке останца третьей аллювиально-морской террасы, в который врезана балка (Кизяков и др., 2017). Перегиб склона хорошо дренирован, поверхность покрыта полигональными формами микрорельефа с песчаными ветровыми раздувами. ВГВ-1 на Центральном Ямале, расположена на сниженной поверхности южнее останца четвертой казанцевской равнины. Воронка приурочена к подножию пологого склона, переходящего в более низкое, выровненное днище хасырея, примыкающего к расположенному севернее остаточному озеру (Кизяков и др., 2015).
Построенные ЦМР подтверждают, что образованию обоих воронок предшествовало существование бугров. Однако наблюдаются значительные различия в размерах этих форм, установленных максимально близко ко времени образования воронок. АнтВГВ предшествовал бугор существенно меньший, чем предшествовавший образованию ВГВ-1, относительная высота которого составляла 5-6 м, диаметр основания 45-58 м. Сходство отмечается в строении обеих воронок - выделяются нижняя цилиндрическая часть и верхний раструб – воронкообразная часть.
Следы выброса материала присутствуют у обоих объектов, однако, вокруг АнтВГВ отсутствует аккумулятивная форма – бруствер, окружающий ВГВ-1. Анализ изменений в рельефе АнтВГВ, полученных вычитанием ЦМР 2013 и 2014 гг., с учетом погрешности метода, свидетельствует об отсутствии аккумулятивных тел, сформировавшихся и сохранившихся в этот временной интервал. Если аккумулятивные образования и были в октябре 2014 г., то их мощность меньше относительной погрешности разности ЦМР – до 0,9 м. Отсутствие зафиксированных на ЦМР аккумулятивных тел также может быть объяснено таянием выброшенного мерзлого материала, размывом дождем и частичным обрушением в воронку пород, отложенных непосредственно возле бровки.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант 16-17-10203).