Мультиплатформенный мониторинг динамики дельты реки Самур в условиях изменений уровня Каспийского моря и трансграничного водопользования

Самур – крупнейшая река Южного Дагестана и Северного Азербайджана – при впадении в Каспийское море образует обширную (св. 80 км2) сложно устроенную дельту. Водный режим дельты, структура ее русловой сети и состояние прибрежной зоны (с уникальными для РФ массивами влажных лиановых лесов гирканского типа, включенных с 2019 г. в состав Самурского национального парка) отличаются очень высокой годовой изменчивостью под влиянием изменений регионального климата, многолетних колебаний уровня Каспийского моря, а также в результате интенсивного использования трансграничных водных ресурсов в бассейне реки Самур. Стоит отметить, что, в отличие от других крупных рек Западного Прикаспия (Терек, Сулак, Сефигеруд), динамика береговой линии и природных комплексов дельтовой равнины р. Самур в 20–21 вв. детально до сих пор не изучена.
Для количественного анализа динамики береговой линии и интерпретации полученных данных по длительной временной серии аэрокосмических снимков различного типа и архивных картографических материалов были выделены различные периоды времени в соответствии с установленной динамикой уровня западной части Каспийского моря (Medvedev, Kulikov, Fine, 2019), и в связи с условиями формирования стока в нижней части долины р. Самур, существенно трансформированному с первой трети 20 века в результате масштабных гидротехнических перестроек русловой сети дельтовой равнины, и искусственно регулируемому с сер. 1950-х гг. (отвод до 75% стока р. Самур через систему Самурского гидроузла в оросительные системы Самур-Дербентского и Самур-Апшеронского каналов).
Для построения временной серии использовались архивные топографические карты 1926, 1958, 1985 гг.; материалы аэрофотосъемки 1936 г.; высокодетальный космический снимок Corona 15.08.1971; мультиспектральные снимки со спутников Landsat (1984–2015), Sentinel-2 (2015–2021), Planet Scope (2016–2021), фрагменты мозаик снимков сверхвысокого разрешения с различных веб-картографических сервисов (Google Earth, Google Maps, ESRI, Bing Maps) за 2002–2020 гг. Дополнительно снимки также подбирались на даты, близкие к прохождению экстремальных паводков по долине р. Самур (1988, 1993, 1997, 2002). Доступные материалы были корегистрированы, произведена оцифровка положения береговой линии и русловой сети; по мультиспектральным данным Landsat, Sentinel-2, PlanetScope, образующим наиболее продолжительную и почти непрерывную серию сопоставимых данных отражательной способности на уровне земной поверхности, было проведено автоматизированное извлечение береговой линии по пороговым значениям нормализованного разностного водного индекса NDWI (McFeeters, 1996).
Анализ и картографирование динамики положения береговой линии проведен с использованием специализированного модуля Digital Shorelines Analisys System (Himmelstoss et al., 2018), позволяющего определять «нетто»-изменения и скорости изменений положения береговой линии для многолетних периодов, выделенные с различной точностью по разным источникам, на основе регрессионного анализа. Используемый в данном модуле метод определения скорости изменения положений береговой линии устойчив к прерывистым временным сериям входных данных, и позволяет учитывать отклонения выделенных положений береговой линии, вызванные сгонно-нагонными явлениями, паводочными водами и др. (Oyedotun, 2014).
В период трансгрессии Каспийского моря с 1978–1995 гг. зафиксирована устойчивая тенденция отступания береговой линии вдоль всей дельтовой равнины р. Самур (в среднем на 184 м со скоростью 13,19 ± 1,84 м/год. В этот период происходили постепенный размыв дельты реки Малого Самура и отмирание приустьевых участков этого магистрального русла; формирование протяженных береговых валов и маршевых комплексов.
На фоне относительного стабильного положения уровня Каспийского моря в его западной части с начала 2000-х гг. в среднем 86% береговой линии всей дельты Самура испытывает с 2000-х гг. продвижение со средней скоростью период 17,4 ±3,03 м в год. Летом 2002 г. на р. Самур произошел экстремальный паводок, объем фактического попуска в нижнем течении Самура достиг максимального значений с 1964 г. (1800 млн. м3), что привело к масштабному залповому сбросу влекомых и взвешенных наносов в приустьевых участках Малого Самура и началу активного формирования его дельты выдвижения. За период 2002–2021 гг. максимальное выдвижение береговой линии на этом участке достигло св. 750 м при максимальной скорости 43 м/год. Процесс формирования дельты выдвижения сопровождается быстрыми перестройками русловой сети Малого Самура и его рукавов, приводя к быстрому отмиранию участков русел и сдвигу крупных излучин в северо-западном направлении.
За последние 50 лет выявленная динамика береговой линии дельтовой равнины р. Самур отличалась как по направленности и интенсивности в отдельные временные периоды, так и высокой пространственной дифференциацией. На приустьевом участке Малый Самур-Гюльгерычай отмеченные выше существенные разнонаправленные перестройки береговой линии в различные периоды отчасти скомпенсировали динамику этого участка в целом для 50-летнего периода. В районе бывшей дельты рукава Большой Самур (перекрыт плотиной в первой трети 20 века), полностью размытой уже к началу 1970-х гг., отступание береговой линии происходит и на протяжении последних 50 лет; активная современная абразия берегов отмечается и в приустьевом районе протоки Карасу. Относительно стабильным участком побережья с формированием аккумулятивных берегов является западная часть дельтовой равнины, лишенная крупных рукавов и проток, в целом за последние 50 лет здесь зафиксировано выдвижение береговой линии на 180–200 м со скоростью не более 4 м в год за рассматриваемый период.
Работа выполнена в рамках темы Госзадания № АААА-А19-119022190168-8.