Картографирование береговой линии Каспия по общедоступным космическим снимкам. динамика за последние 50 лет.

В настоящее время мультиспектральные спутниковые изображения являются универсальным, оперативным и общедоступным материалом для осуществления мониторинга окружающей среды. А по мере накопления за разные годы материалов дистанционного зондирования появляется возможность для комплексного изучения данной территории в динамическом развитии, построения и тестирования климатических моделей, составление прогнозов и сценариев развития для всего региона.
Для картирования береговой линии Каспия мы использовали открытые данные дистанционного зондирования низкого пространственного разрешения – MODIS (Terra/Aqua), данные которых доступно с 2000 года и среднего пространственного разрешения – семейство спутников Landsat, имеющий большой архив данных, начиная с 1972 г.
Дешифрирование береговой линии Каспийского моря выполнялось в полуавтоматическом режиме с использованием индекса NDWI (Normalized difference water index):
NDWI = (GREEN - NIR)/(GREEN + NIR)
Для спутника MODIS мы использовали четвёртый и второй спектральные каналы. Полученные значения в растрах разделялись на два класса, больше и меньше нуля, воду и сушу. Статистически обработанный сглаженный растр конвертировался в полигональный векторный класс объектов и таким способом получалась маска водной поверхности. А для сравнения мелководной части Каспийского моря вектор обрезался южнее 45°С.Ш.
Картирование береговой линии залива Каро-Богаз-Гол осуществлялся методом спектральной классификации с использованием инфракрасных спектральных каналов (7:6:5 (Landsat 8) или 7:5:4 (Landsat 5-7)), а также данные спутника Метеор-природа (Новиков Ю.В., Гоптарёв Н.П, 1983)
Таким образом было получена серия карт водной поверхности для залива Каро-Богаз-Гол и северо-восточной, наиболее мелководной части Каспийского моря.
На графике изменения площади залива Кара-Богаз-Гол за последние 50 лет заметно, что в период опускания уровня Каспийского моря площадь залива была меньше современной. После строительства дамбы залив почти полностью пересох, но быстро восстановился после ее разрушения. Однако с начала нынешнего века вновь прослеживается устойчивый тренд к понижению уровня залива.
График изменения площади сектора Каспийского моря показывает устойчивое уменьшение площади водной поверхности с 2000 г по настоящее время и увеличение величин сокращения площади за последние 3 года.
Для корректного сравнения годовых колебаний площадей залива Кара-Богаз-Гол и мелководной части Каспийского моря было исследованы сезонные колебания за последние 3-4 года. Было установлено, что в сентябре-октябре зеркало водной поверхности наименее подвержена сезонным колебаниям уровня и поэтому для сравнения положения береговой линии использовались космические снимки за осенний период
На графике сезонных колебаний площади залива Кара-Богаз-Гол 2019 по 2023 гг. заметно, что наименьшая площадь акватории залива соответствует осенним датам, а наименьшая площадь мелководного участка Каспийского моря зимней межени Волги. Также прослеживается тенденция к понижению уровня залива с резким минимумом осенью 2022 г. А высокий уровень во время половодья 2023 года не повлиял на дальнейшее уменьшение площади Каспийского моря в 2023 г .
Таким образом в результате обработки открытых космических снимков мы получили численные значения сокращения площади водной поверхности за последние 50 лет и увидели увеличение скорости сокращения за последние 3 года.