Методическая основа исследований

Климатические колебания последних десятилетий повлекли за собой существенные и необратимые изменения в пространственной структуре нивально-гляциальных ландшафтов Монгольского Алтая, выраженные в формировании новейшей морфоскульптуры. Для количественной оценки ландшафтной трансформации, в рамках проекта разработана, апробирована и внедрена в использование  региональная геоинформационно-аналитическая система (ГИАС) «ЭвКЛиД» (Эволюция и Климатогенная Ландшафтная Динамика) (Рисунок 4). Система создана в программной среде открытого пакета Microdem/TerraBase V.16.0, Petmar Trilobite Breeding Ranch®  — простого и эффективного средства хранения, визуализации и анализа пространственных данных.

Информационной основой ГИС «ЭвКЛиД» является банк данных, организованный в виде каталогов, включающих листы топографической основы масштаба 1:25000, тематические базы данных в формате DBASE, материалы полихронного дистанционного зондирования. Все пространственные данные ГИАС «ЭвКЛиД» приведены к единой системе координат (WGS 84) и трансформированы в проeкцию UTM, векторные карты представлены в формате Shape-файлов. В качестве цифровой модели рельефа использованы планшеты Aster Global DEM второго поколения  и NASA SRTM матрицы с разрешением 1 arc sec.

Формирование банка данных ГИАС «ЭвКЛиД» осуществлялось из открытых сетевых порталов и файловых архивов Геологической службы США USGS (Global Data Explorer http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/,  Earth Explorer https://earthexplorer.usgs.gov/), Национального Аэро Kосмического Агентства NASA (EOSDIS https://reverb.echo.nasa.gov/reverb), Роскосмоса (Геопортал http://gptl.ru/). В каталог полихронных ДДЗ включены мультиспектральные цифровые изображения высокого разрешения с аппаратов Landsat 8, Landsat 7 ETM+, Landsat 5,  ERTS, WorldView -2 , монохромные снимки KH-4B (Таблица 1).

Геокоррекция и реферирование материалов съемки с аппарата KH-4B производилась по характерным точкам, за которые принимались пересечения ландшафтных контуров, мысы скальных пород, устья притоков, характерные изгибы русел и прочие объекты, отображенные на аэрофотоснимках. Во всех случаях, количество жестких точек было не менее двадцати.

Оцифровка открытых водных поверхностей по материалам космической съемки производилась по прямым признакам дешифрирования. Главными дешифровочными признаками поверхностных вод являлись: ровный фототон и специфическая монотонная или выразительная структура изображения воды;  форма озер и приуроченность водоемов к пониженным элементам рельефа. Озера дешифрировались, когда становилась различимой их форма. При большом скоплении озер удавалось опознать даже очень мелкие из них, которые изображаются на снимках в виде небольших точек.

Для более четкого и контрастного отображения контуров ледников, при обработке мультиспектральных снимков Landsat, в среде Microdem/TerraBase V.16.0 были синтезированны изображения с использованием каналов 7–5–3. Для увеличения пространственного разрешения сцен Landsat 7,8 использовался панхроматический диапазон съемки (канал 8). Векторизация элементов ландшафтов осуществлялась в ручном режиме. При расчете площадей трехмерной поверхности ледников, в качестве цифровой модели рельефа использованы матрицы NASA SRTM  и ASTER GDEM V.2. Проведенная в полевых условиях верификация опорных точек оцифрованных полигонов, выявила погрешность измерений, не превышающих 8 — 10%. Границы ледников МЛЭ реконструировались по хорошо выраженным в рельефе краевым моренным комплексам.

Таблица 1.

Структура каталога данных дистанционного зондирования

 

 

Сенсор

 

ID снимка

 

Дата съемки

Landsat 8

LC08_L1TP_142026

LC81420262016226LGN00

LC81410272015216LGN00

LC81410262015200LGN00

2017-07-31

2016-08-13

2015-08-04

2015-07-19

Landsat 7 ETM+

LE71420262015231EDC00 

LE71410262015208EDC00

LE71410262004210PFS01

LT51420262004193BJC00

LE71410272003207ASN02

LE71410272002220SGS00

LE71410262002220SGS00

LE71420262002195SGS00

2015-08-19

2015-07-27

2004-07-28

2004-07-11

2003-07-26

2002-08-08

2002-08-08

2002-07-14

Landsat 5

LT51420262011228IKR00

LT51410262010218IKR00 

LT51410262001209BJC00

LT51410262000207BJC00

LT51410261998217BJC00

LT51420261998208BJC00

LT51410261996196BJC00

LT51420261995216BJC00

LT51420261991221BJC00

LM51410261991198AAA03

LM51410271991198AAA03

LT51410261991198XXX03

2011-08-16

2010-08-06

2001-07-28

2000-07-25

1998-08-05

1998-07-27

1996-07-14

1995-08-04

1991-08-09

1991-07-17

1991-07-17

1991-07-17

ERTS (Landsat 2)

LM21530261977261AAA03 LM21530261977225TGS03

1977-09-18

1977-08-13

KH-4B

DS1104-1055DF007

DS1104-1055DA013 

1968-08-11

1968-08-11

WorldView — 110

1030010048939200

2015-08-19

 

Рисунок 4 .Вид программного интерфейса ГИАС ЭвКЛиД с тематическими проектами «Цамбагарав» и «Сутай»

Исследования изменений гидротермического режима на территории Западной Монголии проведены на основе обработки и анализа показателей международной базы метеоданных  NOAA`s National Centers for Enviromental Information (NCEI) [Режим доступа: ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/gsod/] за период с 1958 по 2017 гг. по 14 метеостанциям, имеющим разные временные ряды наблюдений. Наибольшие периоды наблюдений за температурным режимом представлены для станций Altai, Uliastai,  Hovd, Ulaangom, Ulgi – 60 лет (1958-2017 гг); для станций  Omno-Gobi, Tolbo, Baitag – 30 лет (1984-20017 гг.); по остальным шести станциям метеоданные представлены только за последние 18 лет (2000-2017 гг.). Показатели по количеству осадков в базе данных наиболее полно отражены  также только  за последние 18 лет, и для отдельных станций за – 10 лет. Математическая обработка метеоданных NCEL проводилась методом конвертирования информации в приложение Exell, где показатели из традиционной U.S. Customary System переводились в международную систему единиц (СИ). Достоверность полученных данных подтверждается результатами статистического анализа и сопоставлением с некоторыми схожими по тематике исследованиями [Mongolia Second Assessment Report on Climate Change (MARCC-2014). – Ulanbataar, Ministry of Environment and Green Development of Mongolia, 2014. – 302 pp.].