Сток взвешенных наносов в дельте р. Лена
Введение
Изменения климата в арктическом регионе влияют на различные природные процессы. В частности, изменениям подвержен гидрологический режим арктических рек: сток воды, наносов и тепла. Характер гидрологических изменений в пределах дельт сильно отличается от того, что наблюдается в верхнем, среднем и нижнем течениях реки ввиду трансформации и перераспределения стока в многочисленных рукавах. Устья рек представляют собой «пограничную» зону между речным бассейном и приемным водоемом, где сталкиваются между собой противоположно направленные потоки вещества и энергии: с одной стороны, связанные с реками, а с другой – с морскими факторами. Вследствие чего здесь происходят значительные по масштабам процессы флокуляции и коагуляции растворенных (коллоидных) и взвешенных веществ. Работа седиментационной и сорбционной частей фильтра дополняется еще биоассимиляцией и биофильтрацией.
Считается, что в среднем для рек мира в устьевой зоне откладывается 93-95% от взвешенных и 20-40% от раство
Оглавление
Введение3
ГЛАВА 1. Характеристика и изученность дельты Лены6
1.1. Структура гидрографической сети6
1.2. Гидрологический режим дельты9
1.3. Изученность режима стока наносов дельты14
Глава 2. Методы оценки факторов формирования стока наносов в дельте Лены и его характеристик23
2.1. Методы оценки климатических параметров. Обработка данных климатического реанализа ERA5-Land23
2.2. Русловые деформации31
2.3. Моделирование мутности воды по спутниковым снимкам37
2.3.1. Опыт применения данных дистанционного зондирования для дешифрирования концентраций взвешенных веществ в воде37
2.3.2. Обоснование выбора съемочной системы Landsat47
2.3.3. Разработка и оценка точности региональной спутниковой модели концентрации взвешенных наносов49
2.3.4. Обработка спутниковых снимков57
2.4. Расчет баланса и расходов наносов62
2.4.1. Баланс взвешенных наносов дельты62
2.4.2. Расчет стока взвешенных наносов63
Глава 3. Оценка факторов формирования стока взвешенных наносов65
3.1. Климатические условия в дельте Лены по данным реанализа ERA5-Land65
3.2. Пространственный анализ русловых переформирований78
Глава 4. Многолетние и сезонные изменения стока взвешенных наносов дельты81
4.1. Баланс взвешенных наносов дельты81
4.2. Сток взвешенных наносов в рукавах дельты86
Глава 5. Факторы трансформации стока взвешенных наносов89
5.1. Влияние метеорологических факторов89
5.1.1. Влияние осадков и боковой приточности98
5.1.2. Влияние ветрового воздействия101
5.1.3. Влияние радиационного и температурного факторов104
5.1.4. Влияние водности потока108
5.2. Вклад русловых переформирований111
Заключение113
Список литературы116
Приложение 1 – Сводная характеристика исследований мутности воды с помощью ДЗЗ123
Приложение 2 – Программный код для обработки спутниковых снимков в Google Earth Engine131
Список литературы
1.Demchev D.M., Kulakov M.Y., Makshtas A.P., Makhotina I.A., Fil’chuk K. V., Frolov I.E. Verification of ERA-Interim and ERA5 Reanalyses Data on Surface Air Temperature in the Arctic // Russian Meteorology and Hydrology. – 2020. – Т. 45. – № 11. – С. 771-777. https://doi.org/10.3103/S1068373920110035.
2.IPCC Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. – 2013. – 1535 с.
3.Naghettini M. Fundamentals of statistical hydrology. – 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-43561-9.
4.Nogueira M. Inter-comparison of ERA-5, ERA-interim and GPCP rainfall over the last 40 years: Process-based analysis of systematic and random differences // Journal of Hydrology. – 2020. – Т. 583. – С. 124632. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124632.
5.Ogneva O., Mollenhauer G., Juhls B., Sanders T., Palmtag J., Fuchs M., Grotheer H., Mann P.J., Strauss J. Particulate organic matter in the Lena River and its Delta: From the permafrost catchment to the Arctic Ocean // Biogeosciences. – 2022. – Т. 20. – № 7. – С. 1423-1441. https://doi.org/10.5194/bg-20-1423-2023.
6.Алексеевский Н.И., Айбулатов Д.Н., Куксина Л.В., Четверова А.А. Структура водотоков в дельте Лены и ее влияние на процессы трансформации речного стока // География и природные ресурсы. – 2014. – № 1. – С. 91-99.
7.Большиянов Д.Ю., Макаров А.С., Шнайдер В., Штоф Г. Происхождение и развитие дельты реки Лены. – СПб: ААНИИ, 2013. – 268 с.
8.Булгаков К.Ю., Федосеева Н.В., Смирнова А.И., Лопуха В.О., Кузнецов А.Д. Обработка и анализ цифровых архивов метеорологических данных удаленного доступа. Учебное пособие. – СПб: РГГМУ, 2021. – 68 с.
9.Григорьев В.Ю., Фролова Н.Л., Киреева М.Б., Степаненко В.М. Пространственно-временная изменчивость ошибки воспроизведения осадков реанализом ERA5 на территории Россииe // Известия Российской академии наук. Серия географическая. – 2022. – №
Эта особенность последовательно наблюдалась во всех анализируемых данных, как показано на рисунке 2.3.4, где изображено пространственное распределение средней мутности, вычисленное на основе архива доступных изображений спутниковых систем различного пространственного разрешения. Интересно, что особенно низкие значения мутности наблюдаются в южной части лагуны, что, скорее всего, связано с влиянием на поглощение волн донной растительностью, которая на рисунке ограничена красной линией. Видно, что в большинстве районов с низкой средней мутностью действительно присутствует донная растительность, доказывающая ощутимое влияние макрофитов на дешифрирование устьевой зоны рек.
Рисунок 2.3.4 – Распределение мутности в пределах Венецианского залива (по архиву снимков). Красная линий представляет собой область доминирования растений-макрофитов [Volpe et al., 2011]
Для таких важных участк