Использование спутниковых альтиметрических измерений и гидродинамического моделирования для изучения уровенного режима широкопойменных участков рек с замедленным водообменом

Спутниковая альтиметрия, предназначенная изначально для наблюдений за уровнем океанов и морей, нашла применение в гидрологии при исследованиях водного и ледового режима заболоченных территорий и термокарстовых ландшафтов, при изучении ледового режима рек и озер. Активно разрабатываются методы оценок расходов воды и притока пресных вод в Ледовитый океан базирующиеся на спутниковых измерениях уровней воды. В последнее десятилетие актуальным стало интегрирование альтиметрии в гидрологические модели. Сочетание альтиметрических наблюдений за уровнем воды с гидродинамическим моделированием открывает возможности для углубления наших знаний о гидравлическом режиме сложных по морфометрии участков речных долин, включая узлы слияния рек или широкопойменные участки с разветвленными руслами.
Для исследования особенностей временной и пространственной изменчивости уровня воды на широкопойменном многорукавном участке средней Оби в районе г. Сургут было совместно использовано моделирование и расчеты уровней воды спутника Sentinel-3A. Моделируемый участок характеризуется широкой заболоченной 25-километровой поймой, во многих местах пересекаемой дорожными насыпями.
В период максимального разлива половодья и в летнюю межень, в южных речных рукавах и протоке Юганская Обь явно выражено понижение высотных отметок уровней на несколько десятков сантиметров. Аналогичный перекос поперечных профилей подтверждается результатами полевых измерений и результатами моделирования. Для уточнения нижнего граничного условия в протоке Юганская Обь за расчетный период использовались альтиметрические данные.
Установлено, что сезонная амплитуда уровня воды в пойменных рукавах выше, чем в основном русле Оби. Сезонная амплитуда уровня в сорах и старицах, расположенных на пойме, по альтиметрическим данным составляет 1-1,5 м, при этом выявлены значимые различия в амплитудах уровней в естественных сорах и в сорах, граничащих с инфраструктурой (дорогами и насыпями). В последних сезонная амплитуда уровня меньше (~0,5 м) из-за подпора вод дорожными сооружениями. Для 5 пойменных озер сезонная амплитуда уровня воды, полученная по альтиметрии, была хорошо воспроизведена моделью. На 9 объектах модельные амплитуды были в 2 раза выше альтиметрических. В руслах проток различия незначительны, но они увеличиваются в основных рукавах, где могут достигать 2 м (или 30%). Дальнейшие исследования будут направлены на уточнение альтиметрических и модельных данных с использованием измерений новейшего гидрологического спутника SWOT.

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ 22-27-00633 AltiMo(2022-2023) и государственного задания ИВП РАН, тема FMWZ-2022-0001