Моделирование динамики абразионных берегов с развитием оползневых процессов на основе материалов космических съемок применительно к задачам мониторинга

Мониторинг абразионных берегов с использованием материалов дистанционных съемок требует изучения взаимосвязей между идущими процессами и наблюдаемым на материалах дистанционных съемок обликом этих берегов, а также формированию новых подходов к прогнозированию динамики.
Целью исследования является изучение динамики количественных морфологических особенностей абразионных берегов с развитием оползневых процессов в криолитозоне на основе материалов космических съемок применительно к задачам мониторинга.
Исследование было сосредоточено на морфологических особенностях верхней части оползней на границе с прилегающей водораздельной поверхностью, хорошо дешифрирующихся на материалах космической съемки. Характерной особенностью этой части оползневых тел являются дуги ограничивающие оползневое тело и являющиеся одновременно его границей с водораздельной поверхностью; главнейшие морфологические особенности оползневого тела в рассматриваемой области описываются, прежде всего, длиной хорды, которая соединяет концы дуги, стрелкой и длиной дуги, которые в значительной мере коррелируют с длиной хорды.
При развитии оползания на склоне происходят следующие основные процессы:
• Формирование нового оползневого тела и соответствующей дуги и хорды,
• Стирание части старых (уже существующих) оползневых тел с коррекцией соответствующей дуги и хорды,
• Исчезновение оползневого тела, и соответственно его дуги и хорды в случае полного стирания существующего оползня новым оползневым телом.
Таким образом, морфологические особенности рассматриваемого типа берега не совпадают с морфологическими особенностями сформированными только образующимися молодыми оползнями.
Методика исследования включала
• Формирование математической модели развития морфологических особенностей (длин хорд оползней) абразионных берегов с развитием оползневых процессов
• Эмпирическое изучение распределения длин хорд оползней и других количественных параметров на основе использования материалов космической съемки высокого разрешения (анализ данных по полуостровам Канин нос и Ямал).
Как показало моделирование, в условиях относительного однородного по геологическим и геокриологическим условиям абразионного склона устанавливается динамическое равновесие, которое проявляется в стабилизации вероятностного распределения их размеров оползней по простиранию склона и стабилизации средней плотности расположения оползней.
Была получена аналитическая зависимость между вероятностным распределением размеров хорд образующихся молодых оползней и наблюдаемым при мониторинге вероятностным распределением хорд всех представленных оползней, в том числе частично стертых более поздними оползнями.
Между морфологическими особенностями различных участков абразионных берегов криолитозоны с развитием оползневых процессов удалось установить определенную общность – на большинстве участков, внутренне однородных по физико-географическим условиям и морфологическим особенностям, но находящихся в различных физико-географических и инженерно-геокриологических условиях распределение размеров хорд верхней границы оползней, стрелок дуг и радиусов кривизны, а также центральных углов отвечает логнормальному распределению. Ориентировка хорд по отношению к простиранию участка подчиняется нормальному распределению.
Значения параметров распределений исследованных количественных характеристик морфологических особенностей оползней зависят от физико-географических и инженерно-геокриологических условий конкретных участков.
Мониторинг абразионных берегов с развитием оползневых процессов должен учитывать аналитическую зависимость наблюдаемого распределения размеров оползней и распределения размеров формирующихся оползней; полученный результат позволяет подойти к методике прогнозирования динамики берега с позиций случайного блуждания.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №18-17-00226П