Исследование гидрологического режима реки Анадырь дистанционными методами при недостаточности данных

В России изучению Арктических рек вопреки суровости климатических условий и труднодоступности районов всегда уделялось особое внимание. Ключевой особенностью при их исследовании является отсутствие данных наблюдений как за стоком, так и за метеорологическими параметрами. Перспективным средствам при недостатке продолжительных рядов гидрологических наблюдений становятся данные дистанционного зондирования Земли.
Объектом исследования является Анадыро-Майнское разветвление, формируемое крупнейшей рекой Чукотского полуострова – рекой Анадырь, и ее притоком – рекой Майн. Цель работы, осуществленной в рамках проекта РНФ 24-27-00149 «Морфодинамика русла реки Анадырь в условиях гидроклиматических изменений и мерзлотных процессов», заключалась в проведении углубленного анализа водного режима разветвленного участка с применением материалов полевых экспедиций и дистанционных методов.
Для реализации цели были выполнены следующие задачи:
1. Определение зависимости площадей затопления в котловине разветвления с уровнями воды на вышележащих гидрологических постах с учетом времени добегания. Границы водной поверхности устанавливались полуавтоматизированным способом с применением облачной платформы Google Earth Engine. Полученная зависимость, проверенная на независимом материале 2022-2023 гг., показала тесную корреляционную связь с R²= 0.94;
2. Проведение расчета максимального объема затопления поймы разветвления с использованием цифровой модели рельефа FABDEM, в результате которого установлено, что объем воды, накопленной на участке в 2018 году, в самое многоводное половодье, составивший 19.4 км³, сопоставим с 60% годового стока, проходящего через нижележащий от узла слияния рр. Майн и Анадырь створ.
3. Проведение анализа распределения мутности с использованием данных полевых наблюдений и спутниковых снимков Sentinel-2. Выведенная региональная зависимость коэффициента отражения p и весовой мутности в мг/л позволила получить продольное распределение мутности по длине р. Анадырь в пределах разветвления в половодье и межень. В период половодья выделяется тренд на снижение значений вниз по течению, соответствующий уменьшению уклона; в период межени взвешенные частицы распределяются равномерно по длине с наличием небольшого положительного тренда, связанного с размывов русла.
4. Проведение оценки применимости данных спутниковой альтиметрии по спутникам Jason-3 и Sentinel-3A для характеристики уровенного режима разветвления. Сопоставление альтиметрических высот водной поверхности с данными об уровнях воды на гидрологических постах показало, что они хорошо воспроизводят основные фазы водного режима; виртуальные станции спутников коррелируют с измерениями на ближайших постах с R² от 0.83 до 0.94.
Также с использованием альтиметрии были определены продольные уклоны водной поверхности по всем доступным однодневным данным спутников, что показало незначительность перепада уровней водной поверхности в нижней части разветвления, не превышающего 2 м на 100 км. Сильная выположенность участка способствует застою воды и затоплению поймы р. Анадырь.
Так применение данных дистанционного зондирования Земли при изучении неисследованных рек в труднодоступных районах способно дать представление об особенностях их водного режима и дополнить материалы полевых и стационарных наблюдений.