Морфометрический анализ ЦМР на основе радарных данных SRTM и обработка космоснимков Modis для оценки динамики аридизации юга Западно-Сибирской равнины

В работе проводился ретроспективный и текущий мониторинг изменений площадей озер как индикаторов процессов аридизации на территории юга Западной Сибири методами ГИС и ДЗ. Для этого использовалась ЦМР по данным SRTM (с разрешением 3 угловых секунды, приведенная к размеру пикселя 60 Х 60 м.), космоснимки Modis. Рельеф юга Западной Сибири хранит в себе следы эпох глубоких аридизаций, что отражается в первую очередь в развитии эоловых форм рельефа (увалы, гривы, дюны) и дефляционных котловин. Широкое распространение имеют озерные котловины и озеровидные расширения речных долин. Так как питаются озера преимущественно за счет стока поверхностных вод, то условия увлажнения оказывают значительное влияние на уровень воды в озерах. Палеозерные котловины отчетливо проявлены на ЦМР по SRTM, что позволило использовать его для морфометрического анализа по методике, апробированной ранее для Чуйской межгорной котловины. Для выделения основных форм рельефа юга Западно-Сибирской равнины на междуречье Оби и Иртыша эффективными морфометрическими характеристиками оказались углы и азимуты падения склонов, средние значения углов, плотность ребер рельефа, относительные превышения высот. Водные поверхности современных озер выделились по значению углов и азимутов как абсолютно плоские участки; днища сухих и заболоченных озерных котловин (в том числе приречные озеровидные расширения), а также гривы выделились на основе статистического распределения значений относительных превышений рельефа. В дополнение к этому, были оцифрованы озера с топокарт масштаба 1 : 200 000. Выделенные на основе морфометрического анализа палеоозерные котловины и поверхности позволяют оценить максимальную заозеренность территории в наиболее обводненные эпохи. Полученная палеогеографическая схема хорошо согласуется с картами четвертичных отложений государственного геологического картирования масштаба 1:200000, где палеоозерные поверхности показаны как озерные и болотные отложения позднечетвертично-голоценового времени. Районирование по степени современной заозеренности показало, что площади палеоозер на порядок превышают площади современных озер.
Для выделения солончаков, почв, растительности и воды по космоснимкам Modis в Новосибирском ГИС-центре было написано приложение на языке IDL. Приложение производит поворот осей (алгоритм работает в спектральном домене по каналам 1 и 2 снимка), за начало координат принимается одна из вершин треугольника. В результате этого получались индексные изображения, которые позволили выделить искомые объекты. Результаты анализа в целом подтвердили тенденцию к иссушению. Мы последовательно сравнили отличия между древними (последние 50-60 тысяч лет) озерными поверхностями и озерами, снятыми с топокарт середины ХХ века (70-х, 80-х гг.), а затем с озерами, выделенными по более поздним данным MODIS (2001г.). В некоторых местах мы наблюдаем полное исчезновение мелких озер. Кроме того, фиксируется уменьшение площадей крупных озер, к примеру, часть озера Чаны, озеро Большой Ажбулат и др. В свою очередь, контуры некоторых озер практически совпадают, есть лишь небольшие различия в краевых частях (Кулундинское, Большое Яровое и др.).
Сравнительный анализ плотностных карт выявил, что региональная закономерность динамики территориального распределения объектов-индикаторов аридизации не сводится к постепенному усилению иссушения с юга на север в рамках однородного тренда субмеридионального направления.
Полученные результаты иллюстрируют, что ГИС-анализ цифровых моделей рельефа в комплексе с обработкой ДДЗЗ всего масштабного ряда являются эффективными методами ретроспективного и текущего мониторинга трансформации ПТК под воздействием глобальных изменений природной среды и климата.
Работа выполнена в при финансовой поддержке гранта РФФИ № 12-05-31101