Исследование сезонной и многолетней динамики малых арктических островов Визе и Ушакова по оптическим и радиолокационным данным

Интерес к малым арктическим островам обусловлен изменениями климата в Арктике, где отчетливо выражен тренд повышения среднегодовой температуры, уменьшается количество льда, увеличивается период открытой воды, вследствие штормов тают и обламываются края ледников, разрушаются высокие берега и появляются обширные отмели [2]. В ходе экспедиции «Открытый океан: архипелаги Арктики. Северная Земля – 2019» на НЭС «Профессор Молчанов» в августе-сентябре 2019 проведены обследования нескольких островов Карского моря, включавшее наблюдения берегов с судна и съемку отдельных участков квадрокоптером JI Phantom. Задача исследования – объединить локальные высокодетальные съемки и наблюдения на месте с обзорной съемкой в разных диапазонах: оптическом и радиолокационном для комплексного исследования существенно различающихся по своим свойствам островов на севере Карского моря – о.Ушакова и о. Визе. Различный характер островов обусловил разные методы изучения их динамики. Для о. Ушакова основное внимание уделено выявлению многолетней динамики отступания кромки ледового обрыва, для о. Визе, не имеющего покровного оледенения основным стала характеристика сезонной изменчивости поверхности острова и выявление ее связи с погодными условиями.
Исследование динамики островов проведены на основе комплекса источников: топографическая карта 1957 г. (1:200 000) и космические снимки Landsat 5, 7; современная ситуация охарактеризована на основе безоблачных снимков теплого периода OLI/Landsat-8 и Sentinel-2, а также многократные интерферометрические съемки Sentinel-1 (IW – Interferometric Wide Swath) уровня обработки SLC – Single Look Complex за период с 1 января по 31 декабря 2019 для характеристики сезонной изменчивости поверхности острова Визе. Оценка влияния изменений климатических условий на динамику берегов проводилась на основе данных метеорологической станции о.Визе: скорость и направление ветра, температура воздуха, дополнительно привлекались данные метеорологических реанализов. Важным источником сведений об истории островов являлись наблюдения зимовщиков составленные в период существования на этих островах полярных станций.
Для о-ва Визе проведён анализ состояния поверхности за 2019 год на основе 26 сезонных изображений когерентности в виде цветных многовременных композитов, характеризующие состояние поверхности за 12-дневный период и её изменения. Наибольшие изменения отмечались в ледяном покрове вокруг острова и, соответственно, воздействие льдов на берега острова наблюдались в периоды января 2019 г. и с конца июня по середину ноября 2019 г., которые характеризовались частыми циклональными проявлениями. Изменения на поверхности острова наиболее заметны и активны в период выпадения и таяния снега, а наиболее стабильной поверхность острова была в течение августа и первой половины сентября. По оптическим космическим данным, архивным картографическим материалам удалось установить, что на о. Визе размываются главным образом мысы, а низкие косы заметно растут.
Для ледяного острова Ушакова по цифровой модели местности, построенной по материалам съемки квадрокоптером JI Phantom в районе полярной станции, удалось измерить высоту ледяного клифа – 44-45 м. При сопоставлении с известным изначальным значением высоты станции над уровнем моря около 59 м это доказывает снижение высоты за счет таяния льда 15 м (в среднем 23 см/год). По разновременным космическим снимкам, охватывающем весь остров, установлено, что за период 1955-56г. (топокарта) по 2011 гг. скорость отступания кромки составляла 10.9 м/год, а за последние 8 лет (2011-2019) она увеличилась до 27.8 м/год. Таким образом, за последнее десятилетие скорость разрушения ледяного берега о. Ушакова увеличилась в 2.6 раза. Подсчет площади ледникового купола о. Ушакова показал, что с 1986 по 2002 г. его площадь уменьшалась на 25.6 га/год, составив к 2017 г. 287.7 км2 [1], а новые данные за последние два года (2017-19) показывают ускорение процессов разрушения ледяных берегов: скорость уменьшения площади острова в 2015-2019 гг. увеличилась до 294 га/год, площадь острова в 2019 г. составила 282.3 км2.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект №18-05-60221)