Возможности использования данных дистанционного зондирования в горной гидрологии

Применение данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗ) является особенно актуальным для труднодоступных горных территорий. В связи с высокой чувствительностью горных регионов к изменению климата, зачастую ДДЗ используются для изучения динамики природных объектов, расположенных в пределах горных водосборов, таких как приледниковые озера, ледники и другие.
В горных районах наблюдается рост темпов деградации оледенения, что приводит к активизации процесса формирования прогляциальных озер и увеличению частоты их прорывов, поэтому так важен их мониторинг. В данной работе исследовалось изменение площади Башкаринских озер путем сопоставления космических снимков в период с 2017 по 2020 г. После прорыва 1 сентября 2017 года (Черноморец и др., 2018) система озер продолжила развиваться и изменяться на фоне интенсивной деградации ледника Башкара. За семь лет площадь озера Лапа уменьшилась на 62%, в то время как площадь озера Башкара увеличилась на 22%. Данные результаты подтверждаются наблюдениями за динамикой уровня воды в обоих озерах и повышают вероятность повторного прорыва озера при дальнейшем отступании ледника.
Также ДДЗ могут являться дополнительным источником для валидации моделей формирования стока. В данном исследовании использовались данные о снежном покрове со снимков спектрорадиометра MODIS для валидации модели ECOMAG (Motovilov et al., 1999) на примере выдающегося по водности 2017 г. Маски покрытости снегом по данным спутников MODIS с суточным шагом были получены по разработанной оригинальной методике (Gafurov, Bardossy, 2009). В целом, модель корректно имитирует внутригодовой ход изменения снежного покрова – максимум наблюдается в феврале, затем постепенное снижение с минимумом в августе, и далее увеличение степени покрытости до декабря. При этом в весенние месяцы покрытость снегом по результатам моделирования выше, чем по данным MODIS, что свидетельствует о том, что данных метеорологических станций, расположенных в долине р. Баксан, недостаточно для воспроизведения покрытости снегом в период таяния в боковых долинах со сложными орографическими условиями. Результаты моделирования о покрытости снегом на конец августа хорошо совпадают с данными MODIS и в целом соответствуют среднемноголетнему положению климатической снеговой линии.
Оценка объема и баланса массы как отдельных ледников, так и ледниковых систем важны для прогнозирования речного стока и понимания вклада ледников в повышение уровня моря, а также различных опасностей, таких как угрозы прорывных паводков ледниковых озер. Талая вода, образующаяся на ледниках Эльбруса, используется для орошения сельскохозяйственных земель на недостаточно увлажненных равнинах Предкавказья. Геодезический метод является эталонным методом и позволяет оценить изменение высоты поверхности и объема ледника за определенный период, например путем вычитания карт или цифровых моделей рельефа разных лет, что дает возможность определить среднюю годовую величину баланса массы. Данным методом было оценено среднее значение потери массы ледниками Эльбруса с 1997 по 2017 гг. (Kutuzov et al., 2019), которое составило -0.55 м в.э. в год. При этом баланс массы ледников, питающих реку Баксан (Большой Азау, Малый Азау, Гарабаши, Терскол, Ирик, Ирикчат, бассейн 25) за этот же период составил -0.50 м в.э. год-1, а вклад ледниковой компоненты c ледников Эльбруса в речной сток Баксана в г. Тырныауз составляет 10%, с тенденцией увеличения ледникового стока на 21.9% в 10 лет по модельным данным.
Работа выполнена в рамках Государственного задания Института водных проблем РАН, темы FMWZ-2022-0001 (1.6 — адаптация модели ECOMAG, 1.12 – моделирование), темы № FMWZ-2022-0003 (3.1 – совершенствование и валидация модели), по планам НИР (ГЗ) НИЛ эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (ЦИТИС 121051200166-4 – изучение динамики площади и уровня воды системы Башкаринских озер), в рамках гранта РНФ «Развитие параметризации горного оледенения для моделей земной системы» № 23-17-00247 (подход к моделированию баланса массы).