Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.B.392

Спутниковый мониторинг экологического состояния особо охраняемых территорий Северного Каспия на примере биосферного резервата ЮНЕСКО "Кизлярский залив"

Курбатова И.Е. (1,2), Верещака Т.В. (2), Иванова А.А. (2)
(1) Институт водных проблем РАН, Москва, Россия
(2) МИИГАиК
Уникальные природно-территориальные комплексы прибрежной зоны Северного Каспия, сформировавшиеся в опресненных речным стоком морских водах, характеризуются ценным эндемичным биоразнообразием и размерами популяций, и вместе с тем чрезвычайно чувствительны к климатическим изменениям и различного рода загрязнениям.
В работе рассматриваются возможности использования спутниковой информации Landsat -5,8, Sentinel -1A, -1B и других ИСЗ для проведения мониторинга водно-болотных угодий шельфовой зоны Северного Каспия и выявления их экологических проблем. Сохранность и стабильность состояния этих территорий зависит как от естественных природно-климатических факторов, так и от антропогенных воздействий. К числу основных задач спутникового мониторинга отнесены:
- наблюдения за природными факторами влияния, такими, как многолетние колебания уровня моря (по разновременным космическим изображениям, соответствующим максимальному и минимальному уровням моря за исследуемый период) и эпизодическими штормовыми нагонами и сгонами морской воды (с выбором сцен на конкретные даты опасных явлений для выявления зон затопления и осушения территорий);
- наблюдения за антропогенными источниками воздействия (фоновым загрязнением водной поверхности и аварийными ситуациями с привлечением космических изображений в различных спектральных диапазонах, в том числе радиолокационных изображений высокого разрешения).
Исследования проводились на примере заповедника «Кизлярский залив», имеющего с 2017 г. статус биосферного резервата ЮНЕСКО, площадью свыше 300 тыс. га, в которую вошел почти весь мелководный залив, прилегающая к нему полупустынная часть Ногайской степи, а также острова Нордовый и Тюлений. Здесь под охраной находятся до 250 видов пернатых, в том числе более 30 видов, занесенных в Красную книгу России и Дагестана, около 70 видов рыб и сотни видов растений (Джамизоев и др., 2016), а также сосредоточены самые большие в мире гнездовья кудрявого пеликана. Острова являются местом обитания тюленя - знаменитого каспийского эндемика.
Непостоянство уровня Каспийского моря, как сезонное, так и межгодовое, наличие сгонно-нагонных явлений при сильных штормовых ветрах приводят к периодическому затоплению или осушению заповедной территории (Гидрометеорологический…, 2020). Длинный временной ряд архивной спутниковой информации с ИСЗ Landsat -5, -8 позволил оценить изменения площади водно-болотных угодий за период повышения уровня с 1986 по 1995 гг. на 1.4 м и последующего его понижения к 2020 г. (см. ниже). Все изменения при отображении береговой линии Каспия рассчитывались от уреза воды -28.0 м абс., отмеченного на топографических картах разных масштабов. (Эта отметка в расчетах Росгидромета при определении изменения внутригодовых и сезонных колебаний уровня моря была принята за нулевую). Кроме того, в качестве базовых использовались карты “Опасность сгонно-нагонных явлений” (Курбатова, 2007) и “Многолетняя изменчивость береговой линии Северного Каспия” (Верещака и др., 1999). При указанном повышении уровня моря с 1986 по 1995 гг. (до отметки -26,6 м абс.) общая площадь затопленных мелководий и участков суши на территории резервата (выделенная при использовании нормализованного индекса NDWI) составила 870 км2. За счет затопления произошло сокращение площадей мест отдыха, гнездования и зимовок авифауны. К 2015 г. уровень моря вернулся к отметке - 28,0 м, а к 2020 г. понизился еще почти на 0,4 м до отметки -28,4 м абс, что привело к дополнительному обсыханию 20 км2 мелководий и частичному сокращению нерестилищ и кормовой базы для ряда обитателей.
Сгонно-нагонные явления на северо-западном участке Каспия достигают самых больших значений благодаря преобладающему действию ветров восточных (нагонных) и западных (сгонных) направлений. В данном районе отмечается в среднем по 3-4 нагона и 2-4 сгона за месяц, что обусловливает эпизодическую миграцию береговой линии в среднем на 2-3 км, а в экстремальных случаях на 10-35 км при нагонах и 8-10 км при сгонах. Катастрофические многодневные нагоны могут приводить к гибели кладок, птенцов и мелких животных, осушение территории во время сгонов – к гибели мальков, что представляет угрозу биоразнообразию и приводит к снижению запасов промысловых и редких видов рыб.
Фоновое загрязнение каспийских вод обусловлено стоком Волги, интенсивным грузовым судоходством и большим количеством маломерных речных судов. Резкий рост объемов нефтедобычи на шельфе в ближайшие годы может привести к обширному нефтяному загрязнению акватории Каспия. По данным (Ежегодный…, 2019) качество морской среды Северного Каспия в 2019 г.. относится к категории «грязные» воды, а по сравнению с 2018 г. отмечено увеличение концентрации нефтепродуктов в 3 раза, железа в 120 раз, полиароматических углеводородов в 16,7 раз.
К настоящему времени разработана методика выявления аварийных разливов нефти в море по спутниковым изображениям (Митягина, Лаврова, ..2015; Бекмухамедов и др., 2016). На сегодняшний день о крупных разливах нефти в районах буровых платформ российской территории ничего не известно, но в случае выявления такой аварии можно определить время, за которое пятно нефтепродуктов достигнет заповедной территории при нагонных ветрах восточных направлений. По приблизительным оценкам, (Овсиенко, 2000; Альхименко, 1989), нефть движется по поверхности моря со скоростью порядка 3-4 % от значения скорости ветра.
Нами подсчитано, что при скорости ветра 20 и 28 м/с нефтяное пятно за 24 часа может переместиться на расстояние от 50 до100 км, а за 48 часов - от 100 до 200 км и достичь границ заповедной территории, что может нанести непоправимый урон уникальной экосистеме водно-болотных угодий.
Работа выполнена в рамках государственных заданий: Минобрнауки России АААА – А19 – 119040990079 – 3 № 0147 – 2019 – 0004 (ИВП РАН) и № 0708 – 2020 – 0001 (МИИГАиК).

Ключевые слова: особо охраняемые территории, экосистемы, спутниковый мониторинг, колебания уровня моря, загрязнение specially protected areas, ecosystems, satellite monitoring, sea level fluctuations, pollution
Литература:
  1. Альхименко А.И. Влияние гидрометеорологических факторов на распространение нефтепродуктов в водохранилищах // Гидротехническое строительство. 1989, № 4.с. 28-33.
  2. Бекмухамедов Б.Э., Балакай Л.А, Каипов И.В. Мониторинг нефтяных загрязнений на акватории Каспийского моря методами дистанционного зондирования // Гидрометеорология и экология, 2016, № 2. С. 114-124
  3. Верещака Т.В., Курбатова И.Е.,Баранова Е.В. Карта многолетней изменчивости береговой линии Северного Каспия и ее электронная версия // Геодезия и картография. 1999. № 10. С.35-42.
  4. Гидрометеорологический бюллетень для северо-западной части Каспийского моря за 2019 г.
  5. Росгидромет, ФГБУ «КаспМНИЦ» 2020. 143 с.
  6. Джамизоев Г.С., Атаев З.В., Идрисов И.А., Братков В.В., Балгуев Т.Р. Биологическое и ландшафтное разнообразие как основа для создания и функционирования биосферного резервата «Кизлярский залив» // Известия ДГПУ 2016, №1. С. 85-96
  7. Ежегодный бюллетень о состоянии и загрязнении морской среды российского сектора Каспийского моря за 2019 г. Росгидромет, ФГБУ «КаспМНИЦ» 2019. 22 с.
  8. Курбатова И.Е Опасность сгонно-нагонных явлений // Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций Южного федерального округа Российской Федерации./ М.: ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография». 2007. с. 220-224
  9. Митягина М.И., Лаврова О.Ю., Бочарова Т.Ю. Спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. No 5. С. 130–149
  10. Овсиенко Е.С. Особенности загрязнения прибрежных акваторий Черного моря.// Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2000. № 6-7. С.5-7.

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга

102