Воздействие горнодобывающего предприятия (на примере месторождения алмазов им. Гриба) на тепловой режим и состояние окружающей среды по данным ДЗЗ

Методологическая основа исследования базируется на современных возможностях дистанционного зондирования Земли. Использование данных спутниковой съемки Landsat для оценки температурных аномалий и состояния растительного покрова доказало свою эффективность в многочисленных исследованиях. Как показали Weng et al. [1], данные о температуре земной поверхности (Land Surface Temperature, LST) позволяют надежно выявлять тепловые аномалии техногенного происхождения. В свою очередь, вегетационный индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index, Нормализованный относительный индекс вегетации), методика расчета которого подробно описана Carlson, Ripley [2], является общепризнанным индикатором состояния растительности.
Региональная значимость исследований обусловлена необходимостью оценки многолетней динамики воздействия горнодобывающей деятельности на экосистемы конкретного региона. Полученные результаты могут служить основой для разработки природоохранных мероприятий и планирования дальнейшей производственной деятельности с учетом экологических аспектов, что соответствует принципам устойчивого развития территорий [3].
Целью данного исследования являлась комплексная оценка воздействия разработки месторождения алмазов им. Гриба на температурный режим и состояние растительности в его окрестностях, с использованием данных дистанционного зондирования Земли за 11-летний период (2014-2024 гг.).
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выявление и анализ пространственно-временной динамики тепловых аномалий в окрестностях разработки месторождения:
– выделение зон устойчивых температурных аномалий методом Z-Score;
– оценка межгодовой изменчивости теплового воздействия.
2. Оценка состояния растительного покрова в окрестностях месторождения:
– расчет вегетационного индекса NDVI для различных зон воздействия;
– анализ пространственного распределения и динамики NDVI.
3. Статистический анализ влияния тепловых аномалий на растительность прилегающих территорий:
– проверка наличия градиента воздействия с использованием непараметрических критериев;
– оценка статистической значимости выявленных различий.
4. Разработка практических рекомендаций по результатам проведенного анализа:
– формирование выводов о характере и интенсивности воздействия;
– подготовка предложений для системы экологического мониторинга.
Объектом исследования является территория, прилегающая к месторождению алмазов им. Гриба («буфер» 20 км в диаметре). Исследование охватывает зону потенциального влияния горнодобывающей деятельности на компоненты окружающей среды.
Предмет исследования включает:
– пространственно-временное распределение температуры земной поверхности;
– динамика вегетационного индекса NDVI как индикатора состояния растительности;
– статистически значимые связи между тепловыми аномалиями и состоянием растительного покрова.
Анализ данных о температуре земной поверхности подтвердил наличие устойчивых тепловых аномалий, возможно связанных с горнодобывающей деятельностью.
Для оценки воздействия выявленных тепловых аномалий на экосистемы был проведен анализ пространственного распределения и многолетней динамики вегетационного индекса NDVI в системе концентрических буферных колец (10 (буфер 1), 15 (буфер 2) и 20 (буфер 3) км вокруг месторождения). Количественный анализ градиента NDVI был выполнен на основе расчета медианных значений индекса для каждого буферного кольца за все годы наблюдений. Для интегральной оценки градиента был рассчитан показатель «сила градиента». Он вычислялся как разность медиан NDVI между буфером 3 и буфером 1.
На основании комплексного анализа данных дистанционного зондирования Landsat за 11-летний период (2014-2024 гг.) были получены следующие основные выводы, имеющие научное и практическое значение:
1) Установлены статистически значимые тепловые аномалии. Анализ градиента NDVI в системе концентрических буферных колец показывает, что статистически значимые различия между буферными зонами наблюдались в 9 из 11 лет, однако их направление не было устойчивым.
2) Сила градиента (сила выявленных эффектов) не превышает 2,84 %, и в среднем находится в пределах от 1 % до 3 %, что соответствует нижней границе порога экологической значимости согласно установленным критериям.
3) В 6 из 11 лет зафиксирован «благоприятный» градиент, что не позволяет говорить о систематическом угнетении растительности вблизи карьера, то есть экологически это воздействие незначимо.
Исследование проведено в ходе выполнения государственного задания ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН № гос. регистрации № 125022502869-4.