Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология

Основные итоги развития математической морфологии ландшафта

Алексей Сергеевич Викторов, Тимур Валериевич Гоников, Тимофей Владимирович Орлов — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Целью работы было охарактеризовать итоги развития математической морфологии ландшафта за последнее время. Материалы и методы. Основными материалами исследований являлись данные дистанционных съемок высокого разрешения. В качестве базового метода было использовано математическое моделирование, в основе которого лежат подходы теории случайных процессов. Результаты и обсуждение. В итоге был получен широкий комплекс результатов. Так, предпринята разработка новых математических моделей морфологической структуры, прежде всего грядовых аридных ландшафтов. Получены новые закономерности строения и развития морфологических структур, например, взаимосвязей средних площадей озер и площадей хасыреев в пределах эрозионно-термокарстовых равнин. Проведено изучение состояния динамического равновесия в развитии морфологических структур, прежде всего, абразионных берегов с развитием оползневых процессов на примере берегов криолитозоны. Выполнены исследования влияния климатических изменений на развитие морфологических структур. Развиваются методы использования математической морфологии ландшафтов для оценки природных рисков, предпринято изучение изменений количественных оценок природных рисков поражения линейных сооружений в связи с климатическими изменениями на территории криолитозоны. Выводы. Математическая морфология ландшафта остается одной из перспективных ветвей ландшафтоведения, которая позволяет сделать попытку создания некоторых теоретико-математических основ морфологии ландшафта.

Индикаторы риска негативных реакций полесских ландшафтов на изменения климата

Андрей Петрович Гусев — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – разработать систему индикаторов для оценки риска негативных реакций ландшафтов на изменения климата. Материалы и методы. Район исследований – восточная часть Полесской ландшафтной провинции. Информационная база: среднемесячные данные по температуре и осадкам 6 метеостанций (2000-2021 гг.); результаты космической съемки радиоспектрометра MODIS спутника Terra (MOD13Q1, MCD64A); тематические карты (ландшафтов, почвенного покрова, растительности). Результаты и обсуждение. Разработан комплекс индикаторов негативных реакций ландшафтов на климатические изменения, включающий показатели снижения продуктивности, ветровой эрозии, пожаров, инвазий чужеродных растений. Оценен риск негативных климатогенных реакций полесских природно-антропогенных ландшафтов. Ландшафты с высоким риском занимают 2,7 %, со средним риском – 19,5 %, с низким и очень низким риском – 78,0 % территории. Определены особенности климатогенных реакций родов ландшафтов. Выводы. Наиболее уязвимы к климатическим изменениям сельскохозяйственные ландшафты, представленные пахотными вторично-моренным и моренно-зандровыми родами. Наименее уязвимы к климатическим изменениям – лесные ландшафты, представленные аллювиальными террасированными, озерно-аллювиальными, озерно-болотными родами.

Анализ пространственно-временной динамики соединений азота, углерода и показателей окисляемости в природных водах Обского болота

Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – анализ пространственно-временных изменений физико-химических показателей, связанных с миграцией органического вещества, в водах Обского болота. Материалы и методы. Методика исследования включала обобщение и анализ данных, полученных с 2002 по 2021 годы, в том числе пространственно-временные изменения концентрации биофильных элементов и показателей, связанных с миграцией органического вещества. Результаты и обсуждение. Установлено, что воды Обского болота можно характеризовать как слабощелочные либо нейтральные, с повышенным содержанием карбонатов, гидрокарбонатов и азота аммонийного, по сравнению с олиготрофными болотами. По общему химическому составу воды антропогенно-нарушенного участка характеризуются как солоноватые, гидрокарбонатные натриевые. Воды фонового участка – пресные, гидрокарбонатные кальциевые, с повышенной общей минерализацией. Выявлены тенденции изменения физико-химических показателей в пространстве и времени. Изучены закономерности изменения окислительно-восстановительной обстановки в болотных водах. Выводы. За прошедшие десятилетия существенных изменений в макрокомпонентом составе вод Обского болота на различных участках не произошло, что говорит о высокой способности болота к поддержанию устойчивого эколого-геохимического состояния, однако динамика показателей макрокомпонентоного состава и рН вод антропогенно-нарушенного участка свидетельствуют о постепенном распространении фронта загрязнения, выражающимся в увеличении общей минерализации воды и повышении значений рН.

Оценка опасности возникновения лесных пожаров с использованием спутниковой информации и ГИС

Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – оценка и картирование зон опасности лесных пожаров (ЛП) с использованием комплексного анализа исторических данных по лесным пожарам, географической информации региона, данных космической съемки (ДЗЗ)и ГИС. Материалы и методы. На основе исторических данных по лесным пожарам на территории Якутии за 2017-2021 годы, космических снимков со спутников Landsat за май, июнь, июль, август 2017-2021 годы, ASTERGDEM 2013 года после выполнения радиометрической и атмосферной коррекции, вычислены значения спектральных индексов и параметров рельефа. Результаты и обсуждение. В результате анализа исторических данных по лесным пожарам для исследования динамики состояния растительных сообществ были выбраны участки исследования. Выполнена обработка и анализ наборов геопространственных данных; созданы карты потенциальной пожароопасности для конкретного участка; построены, используя алгебру карт, тематические изображения вегетационных индексов (NDVI, NDWI и PSRI), высот, уклонов и инсоляции с использованием программного комплекса ArcGIS. Заключение. Своевременная, адекватная оценка опасности лесного пожара и картирование зон потенциальной пожароопасности важны и необходимы для определения объема превентивных противопожарных мероприятий и эффективных действий по тушению пожаров.

Шкала оценки пригодности урочищ для хозяйственной деятельности

Александр Владимирович Хорошев — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – разработать универсальный эколого-ориентированный способ ранжирования урочищ по пригодности для размещения хозяйственных угодий разных видов. Материалы и методы. Метод оценки пригодности урочищ основан на анализе набора затрагиваемых геокомпонентов, возможных цепных реакций между геокомпонентами, возможных латеральных взаимодействий с соседними или удаленными геосистемами, возможных или необходимых изменений пространственной структуры ландшафта. Результаты и обсуждение. Предложена шкала, в которой уменьшение ранга пригодности урочища происходит по мере нарастания возможности необратимых изменений компонентной и пространственной структуры. Чем больше номер ранга, тем выше себестоимость использования. Выделено 9 рангов в порядке снижения пригодности: 1) в современном состоянии без дополнительных мер, 2) после улучшения свойств ключевого (обеспечивающего ресурс) геокомпонента, 3) после создания условий для цепной реакции между геокомпонентами, 4) после исключения нежелательной цепной реакции, 5) после исключения возможности изменения урочищной структуры, 6) после нейтрализации нежелательных эффектов межурочищных взаимодействий, 7) после создания новых урочищ на существующем субстрате, 8) после создания новых урочищ на нехарактерном для территории субстрате, 9) неустранимые препятствия. Приоритетным считается вид землепользования с экологически более щадящим воздействием. Выводы. Шкала позволяет сравнить пригодность урочища для разных видов землепользования и выбрать из них оптимальный по критериям минимизации экологического ущерба и затрат на преодоление природных лимитирующих факторов и обеспечение безопасности людей.

Урбанизация в российских регионах

Ай-кыс Чамдаловна Кылгыдай — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – оценка уровня урбанизации в регионах РФ, определение позиций регионов по индексу урбанизации. Материалы и методы. С использованием статистических материалов, отражающих количественные характеристики урбанизации (показатели городского населения и его концентрации в городах разного размера) с помощью индексного метода проведена оценка урбанизации в регионах РФ и проведен учет изменений в уровне урбанизации в субъектах в период 2015 и 2020 годы. Результаты и обсуждение. По данным, полученным в результате расчетов индекса урбанизации в российских регионах, проведена их группировка. Регионы поделены по следующим условным группам: высокоурбанизированные, среднеурбанизированные, слабоурбанизированные. Определены характерные им (группам) черты. Выводы. Различия в уровне урбанизации в регионах связаны с разным временем начала урбанизационных процессов и характером освоения территории. Эффекты от урбанизации неоднозначны, имеют как позитивные, так и негативные последствия.

К вопросу о функциональной структуре экономики крупнейших агломераций России в условиях возросших геоэкономических и геополитических рисков

Станислав Сергеевич Лачининский, Иван Сергеевич Сорокин — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель работы – на основе документов с акцентами на функции агломераций и на смену укладов определить особенности развития функциональной структуры в условиях смены укладов с учетом целей национального развития. Она носит постановочный характер, посвящена выявлению особенностей развития функциональной структуры крупнейших агломераций в условиях смены технологических укладов и возросших геоэкономических и геополитических рисков. Материалы и методы. Базой служат стратегические документы; ранжированный список РБК-500 (2022 года), а также рейтинг российских быстрорастущих компаний (Техуспех-2014, 2020) и рейтинга 100 ИТ-компаний РФ. Результаты и обсуждение. Несмотря на то, что агломерация в России не является субъектом и объектом управления, они включены в систему стратегического планирования РФ. В документах, характеризующих социально-экономическое развитие городских агломераций, отмечается их решающая роль в вопросах развития социальной сферы, системы высшего образования, сферы туризма. Выводы. В условиях возросших рисков они являются и источниками импульсов и обновления/модернизации, и импульсами консервации закостенелой структуры экономики. Компании из 5-6 укладов (РБК-500), быстрорастущие компании (Техуспех-2014 и Техуспех-2020) и компании из рейтинга 100 ИТ-компаний РФ способны заложить основы для трансформации функциональной структуры этих агломераций. Дана характеристика объектов, которые можно рассматривать в качестве предпосылок, влияющих на функциональную структуру агломераций России.

Аспекты хозяйственного механизма использования вторичного сырья

Снежана Петровна Монгуш — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – изучить аспект рынка утилизации отходов производства и потребления с целью их дальнейшего применения в хозяйственном механизме страны и ее регионов. Материалы и методы. Использовались статистические методы, такие как сравнение, группировка, графические и другие. Базовыми источниками первичной информации являются портал открытых данных Енисейского межрегионального управления Росприроднадзора, данные государственной статистики ЕМИСС. Результаты и обсуждение. Проанализированы некоторые аспекты законодательной базы по части использования вторичного сырья в хозяйственном механизме. Приведена динамика отходов производства и потребления на основе данных Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по форме отчетности 2-ТП (отходы). Проанализирована общая динамика образования отходов производства и потребления, динамика образования отходов производства и потребления по видам экономической деятельности, а также структура отходов производства и потребления в разрезе федеральных округов и по субъектам РФ за 2019-2021 годы. Выводы. Выявлены субъекты, лидирующие по образованию отходов производства и потребления: Кемеровская область, Республика Саха (Якутия), Красноярский край, Республика Хакасия и Иркутская область.

Современные климатические и гидрологические изменения в Белгородской области и их последствия

Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – оценка современных изменений температуры воздуха и осадков, других элементов водного баланса, их экологических и хозяйственных последствий для различных секторов экономики, главным образом для сельского хозяйства. Материалы и методы: многолетние данные гидрометеорологических наблюдений, географо-гидрологические и статистические методы. Результаты и обсуждение. Показано, что при незначительном изменении количества осадков в Белгородской области наблюдается заметное повышение температуры воздуха во все сезоны, наибольшее – в холодный период. Эти изменения приводят к трансформации гидрологических процессов. Поверхностный сток во время половодья и годовой сток сокращаются. Доля подземного стока увеличивается. Все это влияет на величину и внутригодовое распределение водных ресурсов, их качество, интенсивность эрозионных процессов и водообеспеченность сельскохозяйственных культур, сказывается на состоянии экологического каркаса региона. Выводы. Происходящие климатические и гидрологические изменения требуют осуществления комплекса водоохранных, водосберегающих мероприятий. Отмечена перспективность использования природоподобных технологий в сельском хозяйстве.

Определение параметров меандрирования на участке русла реки Жиздры в Калужской области средствами ГИС-технологий

Марина Владимировна Захарова, Регина Ринатовна Шошина — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – исследование параметров динамики смещения береговой линии реки Жиздра на участке свободного меандрирования русла в районе с. Ильинское Перемышльского района Калужской области. Материалы и методы. Для определения параметров меандрирования и оценки скорости перемещения участка берега реки Жиздры использованы топографическая карта листа N-37-49 1988 года съемки, и спутниковая карта ESRI, демонстрирующие состояние местности на 2020 год. По результатам сравнительного анализа карт средствами геоинформационной системы QGIS сделаны выводы о состоянии развития меандрирования на исследуемом участке. Результаты и обсуждение. Инструментами анализа QGIS выполнена оцифровка положения рассматриваемой излучины, вычислительными инструментами определены линейные и угловые морфологические параметры свободного меандрирования, рассчитана средняя скорость размыва берегов (2,29 м/год). Установлено, что за исследуемый период степень развитости свободной излучины увеличилась на 8,6 м (0,26 м/год), шаг излучины и радиус кривизны уменьшились на 120,45 м (-3,76 м/год) и 16,93 м (-0,53 м/ год), стрела прогиба и длина излучины увеличились на 117,00 м (3,66 м/год) и 169,93 м (5,31 м/год). Выводы. В современное время излучина морфодинамически развивается по петлеобразному (синусоидальному) типу, характеризуется высокой степенью крутости и находится в завершающем цикле своего развития. При сохранении текущей скорости размыва берегов излучины в течение 30-ти лет произойдет выпрямление русла реки Жиздры и образование пойменной старицы. Данный участок можно классифицировать как относительно устойчивый с умеренной степенью опасности русловых процессов (2 балла).

Биоклиматические показатели в региональных медико-географических исследованиях

Степан Сергеевич Тупов, Елена Григорьевна Королева, Сергей Владимирович Пашков — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель работы – медико-географическая оценка климатической комфортности территории Северного Казахстана с помощью наиболее информативных биоклиматических параметров, и установление взаимосвязи между ними и заболеваемостью населения. Материалы и методы. Произведен расчет основных биоклиматических показателей на основании многолетних измерений метеорологических характеристик 4 административных областей Северного Казахстана и 50-ти метеостанциям за 35-летний период и их корреляций с климатообусловленными классами заболеваний: болезни органов дыхания, болезни кожи и подкожной клетчатки, болезни мочеполовой системы, новообразования. Результаты и обсуждение. На основе балльно-рейтинговой оценки количественных значений климатических и медико-статистических показателей проведено медико-биоклиматическое районирование 4 административных областей Северного Казахстана, выявлены территории с наиболее и наименее благоприятными условиями проживания и разным уровнем заболеваемости населения. Выводы. Население Северного Казахстана находится в среднекомфортных медико-климатических условиях. По рассмотренным классам болезней наиболее информативным биоклиматическим индексом для этого региона оказалась эквивалентно-эффективная температура воздуха, а вся совокупность индексов оказалась взаимосвязанной с болезнями мочеполовой системы.

Разработка системы критериев и методического подхода к оценке трансформаций водных экосистем

Елена Владимировна Беспалова — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель работы – показать преимущества использования методического подхода к интегральной оценке трансформаций водных экосистем. Материалы и методы. В основе подхода – синтез и модификация различных приемов, в частности, усовершенствование метода графического сопоставления таксономических пропорций. Результаты и обсуждение. Разработана авторская система оценочных критериев и их градаций, представлены новые сведения о её апробации. Выводы. Предлагаемый подход обладает широкой областью применения в сфере оценки состояния водных экосистем.

Индикаторы загрязнения поверхностных вод и их использование для оценки качества водных ресурсов в Пермском крае

Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – выявление индикаторов загрязнения поверхностных вод для оценки качества водных ресурсов в Пермском крае. Материалы и методы. Материалами исследования послужили проекты нормативов допустимого сброса веществ и микроорганизмов в водные объекты (НДС) предоставленные предприятием, данные о среднегодовых и минимальных концентрации загрязняющих веществ в воде реки Кама и Камского водохранилища (2016-2021), предоставленные Пермским Центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды – филиалом ФГБУ «Уральское УГМС», информация о водозаборе из поверхностных источников по форме статистической отчетности 2-ТП Водхоз «Сведения об использовании воды» (2017-2020), предоставленные Камским бассейновым водным управлением (БВУ). Результаты и обсуждение. В качестве индикаторов, характеризующих качество воды, предложены индикатор загрязнения воды (Iзагр), характеризующий изменение концентраций анализируемых элементов относительно фона и индикатор загрязнения воды, характеризующий изменение концентраций анализируемых элементов относительно ПДК. Предложены индикаторы объема сброса загрязненных сточных вод предприятием в поверхностные водоемы (Iсбр) и загрязнения (I*загр) поверхностных вод. Сопоставление индикатора загрязнения с ПДК позволяет оценить самоочищающую способность водного объекта. Заключение. Расчет показал, что несмотря на то, что значения индикатора загрязнения воды относительно фона больше 1 и говорят об увеличении концентраций загрязняющих элементов по длине участка, величины индикатора I*загр не превышают 1, кроме значения ХПК в створах Березники и Усть-Пожва по средним и максимальным значениям I*загр за период наблюдений с 2016 по 2021 годы. Сделан вывод о достаточности самоочищающей способности водохранилища для разбавления поступающих сточных вод предприятий Березниковско-Соликамского промузла.

Влияние нефтегазодобывающей промышленности на традиционное природопользование коренных малочисленных народов Севера Иркутской области

Наталья Евгеньевна Красноштанова, Ирина Николаевна Биличенко — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – характеристика ключевых форм влияния нефтегазодобывающей отрасли на локальные социально-экологические системы севера Иркутской области. Материалы и методы. В работе использовался комплексный подход, включающий различные методы исследования (маршрутный, сравнительно-аналитический, геоинформационный) и методы социальных наук (интервьюирование, опросы, включенные наблюдения). Результаты и обсуждение. Выделены следующие формы влияния нефтегазовой промышленности и ее последствий на локальные социально-экологические системы исследуемой территории: нефтегазодобывающая инфраструктура, технологические дороги, политика корпоративной социальной ответственности промышленных компаний, а также лесные пожары. При этом локальные формы влияния промышленности имеют как отрицательные, преимущественно на компоненты природной среды, так и положительные последствия, преимущественно для социально-экономической среды. Выводы. Наличие тесных взаимосвязей между природой и социумом, характерных для изучаемой социально-экологической системы, определяют неоднозначность последствий развития нефтегазодобывающей промышленности с точки зрения сохранения устойчивости исследуемой системы и её способности адаптироваться в меняющихся условиях.

Разработка нефтяных месторождений в связи с динамикой структуры сельскохозяйственного землепользования (на примере Оренбургской области)

Ксения Викторовна Мячина, Антон Николаевич Щавелев — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – анализ функционирования распахиваемых земель, расположенных в тесном соседстве с нефтяными месторождениями с длительным сроком разработки (на примере Оренбургской области). Материалы и методы. Исследования проводились на пяти участках площадью не менее 100 кв. км каждый, выделенных в Оренбургской области –ключевой части Волго-Уральского степного нефтегазоносного региона. На трех участках из пяти одновременно осуществляются сельскохозяйственное производство и добыча нефти. Дополнительно обследованы два эталонных участка, характеризующиеся интенсивной сельскохозяйственной деятельностью при отсутствии нефтедобычи. Динамика распахиваемых засеваемых полей, развития инфраструктуры нефтепромыслов и площади нарушенных земель выявлялась на основе долговременного ряда разномасштабных спутниковых изображений (1989 – 2019). Для трех временных срезов подсчитывалась площадь пашни, выявлялось снижение активности ее использования, оценивалась доля нарушенных нефтедобычей земель в пределах изучаемых сельскохозяйственных полей. Результаты и обсуждение. Показано, что на ключевых участках с интенсивной нефтедобычей произошло снижение активного использования части распахиваемых земель (до 40 %). Хронологически такое снижение активности совпадает с периодом роста техногенного воздействия, в первую очередь – с расширением площади нарушенных земель в ходе эксплуатации месторождения. Предполагается существование критического значения доли нарушенных земель в границах сельскохозяйственного поля, при превышении которого на поле наблюдается снижение активного использования. Для исследуемого массива данных искомый показатель составил 6 %. Выводы. Вероятность снижения активного использования сельскохозяйственных полей пропорциональна увеличению площади нарушенных земель в ходе техногенного воздействия.

Пространственно-временное моделирование динамики развития фитопланктона в экосистеме Куйбышевского водохранилища

Александр Владимирович Рахуба — Вт, 30 янв 2024 00:00:00 +0300

Цель – выявление количественных особенностей формирования полей биомассы фитопланктона в акватории Куйбышевского водохранилища с использованием имитационной модели фосфорной системы. Материалы и методы. Разработана численная 2D модель фосфорной системы с пространственным шагом 200 метров. Модель объясняет перенос и трансформацию фосфора в экосистеме водохранилища и позволяет оценить пространственно-временную динамику развития фитопланктона с учетом неустановившегося режима течений, конвекции поля температуры воды, переноса частиц детрита, развития сообщества бактериопланктона и зоопланктона. Результаты и обсуждение. Обсуждаются результаты модельных расчетов динамики течений, полей распределения температуры воды, биомассы фитопланктона и концентрации минерального фосфора в Куйбышевском водохранилище на примере вегетационного периода 2016 года. Показано пространственное распределение фитопланктона в разные фазы прогрева водной массы водохранилища. Отмечено двукратное увеличение биомассы фитопланктона и снижение содержания минерального фосфора вдоль главной оси водохранилища от верховьев к плотине Жигулевского гидроузла. Выводы. Проведенные расчеты удовлетворительно воспроизводят данные натурных наблюдений и качественно правильно описывают сезонный ход развития фитопланктона в водохранилище. Это позволяет использовать разработанную модель для решения задач рационального использования водных ресурсов в условиях влияния антропогенных факторов и климатических изменений.