Проблемы методов определения темпов отступания берега (на примере динамики берегов Карского моря).

Арктическое побережье России в настоящее время испытывает некоторые преобразования связанные с изменением климата, которые именно в этом регионе проявляются наиболее сильно. Климатические изменения, вызывающее в том числе повышение температуры воздуха и сокращение безледного периода, способствуют возможности использования Северного Морского пути, как транспортной артерии. Это в свою очередь ведет к необходимости обновления и строительства новой инфраструктуры на побережье российской Арктики. Кроме того, на шельфе и побережье Карского моря располагается множество месторождений нефти и газа, разведка и добыча которых ведется и будет вестись в будущем. Освоение выбранного района исследований осложнено наличием засоленых многолетнемерзлых пород, слагающих берега. Засоленые дисперсные грунты чутко реагируют на изменение температуры.
Изучение темпов разрушения берега является достаточно актуальной задачей, как прикладной, так и научной. Мониторинг динамики берегов проводится с помощью полевых и дистанционных методов. Наиболее популярным и часто используемым методом работы с данными дистанционного зондирования является программное обеспечение DSAS (Digital Shoreline Analysis System). Его суть заключается в следующем: оператор выбирает базовую линию, от которой отстраивается серия перпендикуляров (трансект), расстояние между трансектами также задается оператором. Однако, как указывают сами разработчики, полученные результаты сильно зависят от выбора положения этой базовой линии. Помимо этого данный метод изначально имеет ненормальное распределение погрешности. DSAS отлично работает на берегах которые в плане очень сглажены. Однако при наличии на берегах полигонально-жильных льдов (ПЖЛ), вызывающих оврагообразование и как следствие изрезанность береговой линии, стоит отметить, что анализ береговой линии с использованием DSAS может иметь свои ограничения и требовать дополнительных данных. Таким образом, если анализируемая линия сильно изрезана, как часто бывает в криолитозоне, то локальные участки берега оказываются под большим углом к базовой линии, в результате чего получаются значительно завышенные значения, соответственно многие исследователи такие значения не рассматривают при анализе. В данной работе сравниваются данные, полученные с помощью DSAS, и данные, полученные по методике, учитывающей площадь отступившего сегмента и его протяженность. Для оценки отступания берега по второй методике на исследуемый участок наносилась сеть параллельных профилей с постоянным шагом (10 метров), отстроенных от произвольной прямой, проведенной для удобства примерно по общему простиранию берега данного участка. Далее попарно брались оцифрованные береговые линии разных годов (последовательно от старых к новым). Ограниченная этими двумя линиями площадная фигура показывала разрушение бровки обрыва за выбранный временной интервал. Для количественной оценки полученная фигура «нарезалась» линиями профилей. По сегментам вычислялись локальные отступания: сегмент может быть аппроксимирован до четырехугольника с двумя параллельными сторонами, деление площади которого на линию «нового» берега давало отрезок, перпендикулярный основанию. Площадь образованной перпендикулярами фигуры рассчитывалась автоматически в программе. Длины линий определялись вручную для каждого участка берега.
Для всех ключевых участков Карского моря разброс значений по DSAS оказался больше, чем по методике через площади отступающей части. При этом, средние значения по первой методике выше. Кроме того, независимо от методики определения темпов разрушения берега, отмечается последовательная закономерность значений в пространстве, однако данные по DSAS более «зашумлены». Полученные результаты лягут в основу для наборов данных для тренировки нейронной сети. Работа была выполнена при поддержке Некоммерческого Фонда развития науки и образования «Интеллект».