Исследование закономерностей динамики абразионных морских берегов на основе комплексирования математического моделирования и космической съемки

Целью исследования явилось изучение закономерностей динамики абразионных морских берегов на основе комплекса математического моделирования и космической съемки и их значения для получения информации о количественных параметрах идущих процессах по дистанционным данным.
Ландшафт абразионных морских берегов нередко представляет собой сочетание циркообразных форм, включающих в себя оползневые тела разного возраста, поверхности с развитием интенсивных абразионных (термоабразионных), эрозионных, обвально-осыпных и других денудационных процессов. Характерной особенностью циркообразных форм является четкая дугообразная граница с прилегающей водораздельной поверхностью, хорошо дешифрируемая на материалах космических съемок, возникновение такой границы связано с тем, что формирование циркообразной формы начинается, как правило, с развития оползневого процесса. Подобные склоны развиты и на морских берегах и отчасти в иных ландшафтных условиях, например, на чинках плато Устюрт.
Развитие берегов происходит под действием комплекса разнонаправленных процессов, включающего:
увеличение числа термоцирков за счет формирования новой циркообразной формы внутри границ существующей с разбиением более старой циркообразной формы на две части,
уменьшение числа циркообразных форм за счет полного стирания циркообразных форм при наложении более молодых,
частичное стирание уже существующих циркообразных форм с сохранением их числа за счет наложения более молодых («боковое стирание»),
появление на том или ином участке новой формирующейся циркообразной формы.
В рассматриваемом случае граница берегового склона и прилегающей водораздельной поверхности представляет собой систему дуг циркообразных форм, часть из которых является новыми, незатронутыми последующими стираниями, а другая часть является остаточными, сохранившимися после одно-, двух-, трех- и т.д. кратных частичных стираний существующих циркообразных форм новыми. Таким образом, в целом на снимке исследователь наблюдает в случайный момент времени (съемка) систему разновозрастных образований, находящуюся в постоянном изменении.
Методика включала создание и анализ математической модели изменения морфологического строения абразионных берегов на основе подходов теории вероятности и эмпирические исследования размеров циркообразных форм по материалам космических съемок.
Комплекс математического моделирования и космических методов позволил показать, что в разных физико-географических условиях при значительном времени развития на однородных участках абразионных берегов формируется устойчивое стационарное распределение размеров циркообразных форм. Различия условий разных участков не влияют на факт существования предельного стационарного распределения. Таким образом, морфологическая структура абразионного берега, находясь в постоянном изменении, тем не менее, имеет стационарное распределение размеров циркообразных форм, их средний размер и среднюю плотность расположения вдоль береговой линии, то есть, находится в состоянии динамического равновесия.
На основе анализа математической модели получена зависимость предельного распределения размеров циркообразных форм абразионных берегов и распределения размеров формирующихся молодых циркообразных форм (оползней). Физико-географические условия участков влияют на характер стационарного предельного распределения через распределение размеров формирующихся молодых циркообразных форм. Проведены эмпирические исследования размеров циркообразных форм и динамики их линейной плотности расположения вдоль береговой линии.
Полученные результаты позволяют прогнозировать количественные характеристики процесса формирования циркообразных форм (и соответственно оползней), а именно, распределение размеров возникающих новых циркообразных форм и оползней по измерениям наблюдаемых размеров циркообразных форм по материалам однократной космической съемки высокого разрешения; это существенно при прогнозе развития, в частности, отступания, берегов.