Геоинформационное картографирование соровых понижений и солончаков в Ставропольском крае

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геоинформационное картографирование соровых понижений и солончаков в Ставропольском крае

В.В. Дорошенко

Актуальность. Отделение солончаков и соров как естественных образований от занятых песками территорий, схожих по спектральным характеристикам, позволяет уточнить оценки развития процессов опустынивания, интенсивность которых увеличилась в последние годы на территории исследования. Полученные в результате работы материалы могут быть использованы в последующих исследованиях по картографированию динамики процессов опустынивания. Целью исследования стало геоинформационное картографирование соровых понижений и солончаков на северо-востоке Ставропольского края на основе данных дистанционного зондирования Земли. Объект. Для картографирования выбраны Азгирский, Левокумский, Нефтекумский муниципальные районы Ставропольского края, располагающиеся на территории Терско-Кумской низменности и Кумо-Манычской впадины и наиболее подверженные интенсивным процессам опустынивания. Материалы и методы. Большинство соровых понижений являются полностью пересохшими водоемами из группы Манычских озер. Дешифрирование проводилось визуальным способом с использованием космических снимков в комбинации «естественные цвета». При дешифрировании учтены береговые линии существующих постоянных озер, постоянно изменяющиеся в зависимости от уровня воды и покрытые солевой коркой. Подсчитаны относительные глубины с использованием цифровой модели рельефа и пространственная ориентация выделенных объектов. Результаты и выводы. В результате работы выделено более 5 тыс. объектов общей площадью около 80 тыс. га, из них 239 объектов с площадью 39 тыс. га отнесено к постоянным водоемам естественного или искусственного происхождения и их береговым линиям. Большинство объектов имеет вытянутую в субширотном направлении форму и не выражены в рельефе или имеют глубину до 2 м. Выявлены также солончаки высотой до 4 м.

Ключевые слова: Ставропольский край, соры, ГИС-технологии, геоинформационный анализ, дистанционное зондирование.

Введение

Соровое понижение (сор) - бессточное замкнутое понижение, которое может временно заполняться водой. Дно таких понижений обычно покрыто солевой коркой и лишено растительного покрова (рисунок 1) [4, 5].

Солончак корковый - тип почвы, засоленной в поверхностном горизонте (около 1 % водорастворимых солей) и лишенной растительного покрова. Они формируются при выпотном водном режиме и образовании котловин дефляции. На территории Терско-Кумской низменности солончаки характеризуются низкой общей пористостью и пористостью аэрации, высокими значениями общей влагоемкости, малым объемом активной влаги и малой водопроницаемостью [3].

Целью исследования является картографирование солончаков и соровых понижений, определение их пространственного расположения на территории северовосточных муниципальных районов Ставропольского края.

Для проведения картографирования выбраны Азгирский, Левокумский и Нефтекумский муниципальные районы Ставропольского края. В Левокумском и Нефтекумском районах в последние годы отмечены наиболее интенсивные на территории края процессы опустынивания из-за масштабных пыльных бурь на сопредельных территориях. Специализацией Азгирского района является растениеводство, в Левокумском и Нефтекумском районах распространены скотоводство и нефтедобыча. Данные районы граничат с Республикой Дагестан на востоке и Республикой Калмыкия - на севере; в прилегающих к области исследования муниципальных районах этих республик схожие физико-географические условия и имеют сопоставимое распространение соровые понижения и процессы опустынивания [2, 5, 11].

Зона исследования является относительно плоской и располагается на территории Терско-Кумской низменности и Кумо-Манычской впадины. Среднемноголетнее годовое количество осадков - 300-500 мм, что способствует периодическому заполнению соровых понижений водой [1]. Также здесь располагаются некоторые из Манычских озер - Малое соленое, Большой Довсун, Сага Бирючья, Дадынское; наиболее крупным искусственным водоемом является Чограйское водохранилище, также существует ряд искусственных водоемов, образовывающихся вблизи ирригационных каналов. Эти озера, в основном, имеют глубину до 2 м и в течение года могут пересыхать, при этом плоское дно покрывается солевой коркой и может дешифрироваться как соровое понижение [4, 5].

Рисунок 1 - Соровое понижение (Ставропольский край, 29.06.2022, 44.8587 с.ш., 45.5003 в.д.)

картографирование оровые понижения солончак

Важным аспектом исследования является отделение солончаков и соров от очагов опустынивания, распространенных в районе исследования. Соровые понижения, периодически заполняемые водой, в период пересыхания могут дешифрироваться как занятые песками участки. Учитывается также влияние песчаных бурь, в результате которых соровые понижения могут быть частично или полностью засыпаны песком [6-9, 12].

Результаты данной работы позволят более точно оценивать степень распространения процессов опустынивания в области, а также оценить динамику тех соров, которые были засыпаны в результате песчаных бурь.

Материалы и методы

Дешифрирование солончаков и соровых понижений проводилось визуальным способом с использованием космических снимков Sentinel-2 (пространственное разрешение 10 м). Было составлено композитное изображение в комбинации «естественные цвета», обеспечивающее достаточную контрастность для дешифрирования соровых понижений и солончаков и дифференциации их от схожих по спектральным характеристикам объектов - песков и пересыхающих водоемов (рисунок 2).

Рисунок 2 - Фрагмент космоснимка Sentinel-2 от 15.07.2022. Озеро Дадынское с береговой линией (вверху). Соровое понижение (внизу)

Постоянные водоемы как естественного, так и искусственного происхождения были выделены в особый класс объектов, при этом учитывались колебания уровня воды - основная граница чаши озера выделялась как побережье, поскольку четко дешифрируется по солевой корке.

Показатель глубины понижения рассчитывался по данным SRTM (пространственное разрешение 1 секунда, высотное разрешение 1 метр) как значение большинства пикселей для каждого полигона с применением зональной статистики. Также проводилось сравнение со средними высотами окружающей территории в радиусе 200 м, чтобы выявить относительную глубину.

Рисунок 3 - Распределение объектов по количеству и площадям (узкие столбцы - площадь, широкие столбцы - количество)

Для определения ориентации объектов в пространстве использовано соотношение разницы широт и долгот для крайних точек каждого полигона.

Обработка растровых материалов, дешифрирование, геоинформационный анализ и формирование итоговых картографических материалов проводились в программном обеспечении «QGIS 3.4». Статистическая обработка данных проводилась в «MS Excel 2016».

Результаты и обсуждение. По результатам дешифрирования всего выделено 5360 объектов, из них 201 находится на территории Азгирского муниципального района, 4064 - на территории Левокумского муниципального района и 1096 - на территории Нефтекумского муниципального района (рисунки 3, 4). К сорам и солончакам относятся 5122 объекта общей площадью 32,8 тыс. га. Средняя площадь для одного объекта, таким образом, составляет 3,4 га.

Наиболее крупные соры располагаются в северной части зоны исследования, вблизи границы Ставропольского края с Республикой Калмыкия и реки Восточный Маныч. На данном участке располагаются также озера Манычской группы, таким образом, данные соры могут быть полностью пересохшими водоемами естественного происхождения. Значительная часть общей площади соровых понижений и солончаков (21,1 тыс. га) обеспечена 52 объектами с площадью более 100 га. При этом количественно преобладают соры и солончаки площадью до 1 га (3889 шт.), занимающие площадь 613,7 га.

Рисунок 4 - Пространственное расположение солончаков, соров и водоемов

Около 21 % всех соровых понижений и солончаков имеют форму, вытянутую в субмеридиональном направлении, более 16 % не имеют выраженной пространственной ориентации. Абсолютное большинство объектов (61,9 %) имеют вытянутую в субширотном направлении форму, как и распространенные в области исследования озера из группы Манычских.

Выделено также 14 естественных водоемов с площадью зеркала, значительно изменяющейся в течение года; общая площадь прибрежных территорий, относящихся к ложу водоемов и не покрытых водой большую часть года, составляет 2,6 тыс га. На схеме пространственного расположения соровых понижений, солончаков и водоемов прибрежные территории приравнены к водоемам ввиду их происхождения и конфигурации. Выделено 122 водоема искусственного происхождения общей площадью 36,4 тыс. га, к категории искусственных водоемов также отнесены значительные по площади участки прудов и орошаемых полей на границе Левокумского и Нефтекумского муниципальных районов.

В отдельный класс объектов были выделены соровые понижения и солончаки, которые были полностью или частично засыпаны песком в результате интенсивных песчаных бурь 2020 и 2021 года. Площадь соров, полностью занятых песками, составляет 577 га, частично засыпанных - 1,4 тыс. га. Они располагаются, в основном, в восточной части зоны исследования, вблизи границы Ставропольского края и Республики Дагестан, где процессы опустынивания получили наибольшее распространение в последние годы (рисунок 5).

Рисунок 5 - Взаимное расположение песков (по состоянию на 2020 год) и солончаков и соров

Накапливающийся в соровых понижениях песок может служить источником последующего эолового переноса песков. Также после засыпания соровых понижений на них возможно разрастание растительности в результате эолового переноса семян вплоть до возникновения полноценного фитоценоза [3, 10]. Необходим последующий мониторинг состояния засыпанных песком соровых понижений для выявления динамики выдувания песка или зарастания. При существующих условиях эолового переноса илисто-песчаного материала, содержащего семена растений, возможна мелиорация солончаков и соровых понижении с незначительным вмешательством человека - путем создания невысоких искусственных препятствий на пути постоянных ветров. Подобныи метод позволяет накапливать илисто-песчаныи материал на поверхности солончака или сорового понижения, что впоследствии приведет к его трансформации и формированию сплошного слоя наносного почвенного материала [3].

Подсчет объемов песка в понижении и толщины песчаного слоя дистанционными методами затруднен и имеет неудовлетворительную точность. Для оценки толщины песчаного слоя и возможности мелиорации засыпанных полностью или частично соров и солончаков необходимы полевые данные.

Исходя из распределения полученных в результате дешифрирования объектов по высоте (таблица 1), можно разделить выделенные объекты на солончаки и соровые понижения. Из 5122 объектов 2062 объектов (70,6 %) площадью более 24 тыс. га не выделяются в рельефе, поэтому не могут быть отнесены к соровым понижениям. Относительная высота 1005 объектов общей площадью 960,7 га больше средней высоты окружающей местности, что позволяет отнести их к солончакам (все объекты имеют площадь до 5 га). Большая часть соров имеет глубину 1-2 м. Максимальная высота равняется 4 метрам, наибольшая глубина - 5 м.

Таблица 1 - Распределение соровых понижений по высоте

Выводы.

Общая площадь солончаков и соровых понижений на северо-востоке Ставропольского края составляет 32 тыс. га. Из-за своих спектральных характеристик такие объекты оказывают влияние на результаты картографирования очагов опустыни-вания, поэтому результаты дешифрирования могут быть использованы для уточнения картографирования процессов опустынивания. Необходим дальнейший мониторинг тех соров и солончаков, что были занесены песком в результате песчаных бурь.

Библиографический список

1. Антонов С. А., Каторгин И. Ю. Картографирование характеристик изменения климата в Ставропольском крае // ИНТЕРКАРТО. ИНТЕРГИС. 2021. Т. 27. № 3. С. 171-182.

2. Геоинформационный анализ опустынивания северо-западного Прикаспия / К. Н. Кулик, В. И. Петров, В. Г. Юферев, Н.А. Ткаченко, С. С. Шинкаренко // Аридные экосистемы. 2020. Т. 26. № 2 (83). С. 16-24.

3. Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупре-ждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство): Национальный доклад / под ред. Р.С.-Х. Эдельгериева. Москва: Издательство МБА, 2021. 700 с.

4. Пищулов С. А. Комплексная характеристика соровых понижений Северо-Западного Прикаспия (на примере Астраханской области) // Астраханский вестник экологического образования. 2013. № 2 (24). С. 123-126.

5. Пищулов С. А Соры как форма аридного рельефа // Геоморфология. 2013. № 3. С. 89-96.

6. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Мониторинг процессов опустынивания в северозападном Прикаспии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021.С. 394.

7. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Оценка площади опустынивания на юге европейской части России в 2021 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 4. С. 291-297.

8. Шинкаренко С. С., Барталев С. А. Последствия пыльных бурь на юге европейской части России в сентябре-октябре 2020 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 17. № 7. С. 270-275.

9. Шинкаренко С. С. Пространственно-временная динамика опустынивания на Черных землях // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 155-168.

10. Экологические аспекты формирования солончака реградированного в Терско-Кумской низменности Прикаспия / Г. Н. Гасанов, З. М. Асадулаев, Т. А. Асварова, З. У. Гасанова, К. М. Га-джиев, Р. Р. Баширов, А. С. Абдулаева, З. Н. Ахмедова, М. Р. Мусаев, Н. Р. Магомедов, А. А. Айтемиров, С. Л. Десинов // Юг России: экология, развитие. 2019. Т. 14. № 4. С. 86-97.

11. Shumova N. A. Analysis of Climatic Conditions in the Republic of Kalmykia for 19662017 // Arid Ecosystems. 2020. Vol. 10. No. 3. P. 188-193.

12. Zolotokrylin A. N., Titkova T. B. A new approach to the monitoring of desertification centers // Arid Ecosystems, 2011. Vol. 1. No. 3. P. 125-130.

Размещено на Allbest.ru