ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 42-55

Опыт и результаты дистанционного исследования озёр криолитозоны Западной Сибири по космическим снимкам различного разрешения за 50-летний период

Ю.М. Полищук 1, 2 , А.Н. Богданов 1 , Н.А. Брыксина 3 , В.Ю. Полищук 4, 5 , И.Н. Муратов 1 , М.А. Куприянов 1 , О.А. Байсалямова 1 , В.П. Днепровская 2 
1 Югорский научно-исследовательский институт информационных технологий, Ханты-Мансийск, Россия
2 Институт химии нефти СО РАН, Томск, Россия
3 Балтийский федеральный университет им. Канта, Калининград, Россия
4 Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск, Россия
5 Томский политехнический университет, Томск, Россия
Одобрена к печати: 01.12.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-42-55
Статья посвящена вопросам использования спутниковых снимков различного пространственного разрешения для получения экспериментальных данных о временных изменениях численности и площадей озёр криолитозоны Западной Сибири за больший период времени и их пространственном распределении по размерам в зоне мерзлоты. Обсуждены методические вопросы оценки погрешностей измерения площадей озёр по снимкам среднего разрешения. Приведены оценки влияния внутрисезонной динамики площадей озёр на точность дистанционного определения размеров озёр, полученных с использованием радарных снимков. На основе разновременных пар снимков сверхвысокого разрешения выявлено сокращение в среднем площадей озёр и уменьшение степени заозёренности территории криолитозоны Западной Сибири за 50-летний период. С использованием снимков среднего разрешения Landast-8 и снимков сверхвысокого разрешения QuickBird, GeoEye-1 и «Ресурс-П» построена единая (синтезированная) гистограмма распределения площадей озёр в широком интервале их размеров, учитывающая всю совокупность озёр в зоне мерзлоты — от самых малых до больших размеров. Для построения гистограммы получены данные о числе и площадях малых озёр по снимкам сверхвысокого разрешения на 37 тестовых участках, расположенных достаточно равномерно на исследуемой территории. Установлено соответствие полученной эмпирической гистограммы логнормальному закону распределения озёр с использованием критерия Пирсона. Определены значения параметров логнормального закона по экспериментальным данным.
Ключевые слова: многолетняя мерзлота, геоинформационные системы, космические снимки, гистограмма распределения озёр по площадям
Полный текст

Список литературы:

  1. Байсалямова О. А., Богданов А. Н., Муратов И. Н., Полищук Ю. М., Снигирева М. С. Пространствен­ное распределение малых термокарстовых озёр Западной Сибири по снимкам КН-7 и GeoEye-1 // Вестник ЮГУ. 2015. Вып. 3. С. 69–73.
  2. Брыксина Н. А., Полищук Ю. М. Анализ сезонных изменений площадей термокарстовых озёр в зоне вечной мерзлоты Западной Сибири с использованием снимков ERS-2 // Исследование Земли из космоса. 2009. № 3. С. 90–93.
  3. Брыксина Н. А., Полищук Ю. М. Исследование точности дистанционного измерения площадей озер с использованием космических снимков // Геоинформатика. 2013. № 1. С. 64–68.
  4. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и её инженерные приложения. М.: Высш. шк., 2000. 480 с.
  5. Викторов А. С., Капралова В. Н., Трапезникова О. Н. Математическая модель морфологической структуры озерно-термокарстовых равнин в изменяющихся климатических условиях // Криосфера Земли. 2015. Т. 19. № 2. С. 26–34.
  6. Днепровская В. П., Брыксина Н. А., Полищук Ю. М. Изучение изменений термокарста в зоне прерывистого распространения вечной мерзлоты Западной Сибири на основе космических снимков // Исследование Земли из космоса. 2009. № 4. С. 86–95.
  7. Кравцова В. И., Родионова Т. В. Исследование динамики площади и количества термокарстовых озер в различных районах криолитозоны России по космическим снимкам // Криосфера Земли. 2016. Т. 20. № 1. С. 81–89.
  8. Кремер Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика: учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. 573 с.
  9. Куприянов М. А., Полищук Ю. М., Шаронов Д. С. Исследование динамики численности и размеров термокарстовых озёр в горных районах Алтая по космическим снимкам // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2016. Т. 19. № 6. С. 107–111.
  10. Полищук Ю. М., Богданов А. Н., Муратов И. Н. Методические вопросы построения обобщённых гистограмм распределения озёр в зоне мерзлоты на основе космических снимков среднего и высокого разрешения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли. 2016. Т. 13. № 6. С. 224–232.
  11. Полищук Ю. М., Куприянов М. А., Брыксина Н. А. Дистанционное исследование динамики площади озер в сплошной криолитозоне Сибири // География и природные ресурсы. 2017. № 3. С. 164–170.
  12. Полищук Ю. М., Полищук В. Ю., Брыксина Н. А., Покровский О. С., Кирпотин С. Н., Широкова Л. С. Методические вопросы оценки запасов метана в малых термокарстовых озёрах криолитозоны Западной Сибири // Изв. Томского политехн. ун-та. 2015. Т. 326. № 2. С. 127–135.
  13. Bryksina N. A., Polishchuk Yu. M. Analysis of changes in the number of thermokarst lakes in permafrost of Western Siberia on the basis of satellite images // Kriosfera Zemli, 2015. Vol. 19. No. 2. P. 100–105.
  14. Cael B. B., Seekell D. A. The size-distribution of Earth’s lakes: Scientific Reports. 2016. No. 6. Article number: 29633. DOI:10.1038/srep29633.
  15. Downing J. A., Prairie Y. T. The global abundance and size distribution of lakes, ponds, and impoundments // Limnology and Oceanography. 2006. Vol. 51. P. 2388–2397.
  16. Holgerson M. A., Raymond P. A. Large contribution to inland water CO2 and CH4 emissions from very small ponds // Nature Geoscience Letters. 2016. Vol. 9. P. 222–226.
  17. Karlsson J. M., Lyon S. W., Destouni G. Temporal behavior of lake size-distribution in a thawing permafrost landscape in Northwestern Siberia // Remote sensing. 2014. No. 6. P. 621–636.
  18. Kirpotin S., Polishchuk Y., Zakharova E., Shirokova L., Pokrovsky O., Kolmakova M., Dupre B. One of possible mechanisms of thermokarst lakes drainage in West-Siberian north // Intern. J. Environmental Studies. 2008. Vol. 65. No. 10. P. 631–635.
  19. Pokrovsky O. S., Shirokova L. S., Kirpotin S. N., Audry S., Viers J., Dupre B. Effect of permafrost thawing on the organic carbon and metal speciation in thermokarst lakes of Western Siberia // Biogeosciences. 2011. Vol. 8. P. 565–583.
  20. Polishchuk Y. M., Bogdanov A. N., Polishchuk V. Y., Manasypov R. M., Shirokova L. S., Kirpotin S. N., Pokrov­sky O. S. Size distribution, surface coverage, water, carbon, and metal storage of thermokarst lakes in the permafrost zone of the Western Siberia lowland // Water. 2017. Vol. 9. Iss. 3. 18 p.
  21. Polishchuk Yu., Kirpotin S., Bryksina N. Remote study of thermokarst lake dynamics in West-Siberian permafrost. Ch.5 // Permafrost: Distribution, Composition and Impacts on Infrastructure and Ecosystems / ed. O. Pokrovsky. N. Y.: Nova Science Publishers, 2014. P. 173–204.
  22. Shiklomanov A. I., Lammers R. B., Lettermaier D. P., Polishchuk Y. M., Savichev O. G., Smith L. C. Hydrologi­cal Changes: Historical Analysis, Contemporary Status, and Future Projections // Regional Environmental Changes in Siberia and Their Global Consequences / eds. P. Ya. Groisman, G. Gutman. Dordrecht — Heidelberg — New-York — London: Springer, 2013. P. 111–154.
  23. Verpoorter C., Kutser T., Seekel D. A., Tranvik L. J. A global inventory of lakes based on high resolution satellite imagery // Geophysical Research Letters. 2014. Vol. 41. P. 1–7.