1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология
  4. № 6, 2023

Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2023, № 6, стр. 16-25

Анализ развития экзогенных геологических процессов на основе моделей математической морфологии ландшафта

А. С. Викторов 1, *, В. Н. Капралова 1, Т. В. Орлов 1

1 Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук (ИГЭ РАН)
101000 Москва, Уланский пер. 13, стр. 2, Россия

* E-mail: vic_as@mail.ru

Поступила в редакцию 27.09.2023
После доработки 01.10.2023
Принята к публикации 26.10.2023

Аннотация

Цель статьи – показать целесообразность использования подходов математической морфологии ландшафта при анализе развития экзогенных геологических процессов (ЭГП). На примере эрозионно-термокарстовых равнин показано, что использование подходов математической морфологии ландшафта позволяет провести анализ развития территории в условиях взаимодействия нескольких ЭГП. Эрозионно-термокарстовые равнины отличаются сложным взаимодействием двух процессов – термокарста и термоэрозии, характеризующимися постоянной генерацией новых очагов термокарстовых процессов и уменьшением числа термокарстовых очагов при спуске озер термоэрозией, непрерывным изменением условий развития новых очагов термокарстовых процессов за счет трансформации основной поверхности в поверхность хасыреев. На основе математической модели морфологической структуры показано, что на каждом из двух типов поверхности в пределах эрозионно-термокарстовых равнин устанавливается динамическое равновесие в процессах возникновения, роста и спуска термокарстовых озер. На примере абразионных берегов в криолитозоне показано, что использование подходов математической морфологии ландшафта позволяет провести анализ комплекса процессов развития термоцирков в условиях сложного взаимодействия их очагов. Показано, что в условиях относительного однородного по геологическим и геокриологическим условиям абразионного склона устанавливается динамическое равновесие, характеризующееся стабилизацией двух параметров: средней плотности расположения термоцирков и вероятностного распределения размеров термоцирков по простиранию склона. Получены: аналитическая зависимость между вероятностными распределениями размеров хорд образующихся молодых оползней и хорд всех представленных оползней, в том числе частично стертых более поздними оползнями, и зависимость между средней плотностью расположения оползней вдоль береговой линии и параметрами распределения размеров хорд образующихся молодых оползней. Закономерности были проверены на ряде участков на основе данных дистанционного зондирования.

Ключевые слова: математическая морфология ландшафта, термокарст, эрозионно-термокарстовые равнины, термоцирки, криолитозона

Список литературы

  1. Аникеев А.В. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска. М.: РУДН, 2017. 328 с.

  2. Викторов А.С. Математическая морфология ландшафта. М: Тратек, 1998. 220 с.

  3. Викторов А.С. Математические модели ландшафтных рисунков // Изв. ВГО. Т. 124. Вып. 1. 1992. С. 75–83.

  4. Викторов А.С. Моделирование морфологических особенностей абразионных берегов с развитием оползневых процессов в криолитозоне // Геоэкология. 2022. № 6. С. 28–36.

  5. Викторов А.С. Основные проблемы математической морфологии ландшафта. М.: Наука, 2006. 252 с.

  6. Викторов А.С., Капралова В.Н., Орлов Т.В. Развитие модели морфологической структуры эрозионно-термокарстовых равнин на основе использования материалов космической съемки // Исследование Земли из Космоса. 2023. № 3. С. 58–69.

  7. Викторов А.С., Капралова В.Н., Орлов Т.В., Трапезникова О.Н. и др. Математическая морфология ландшафтов криолитозоны. 2016. М.: РУДН, 232 с.

  8. Мельников В.П., Хименков А.Н., Брушков А.В. и др. Криогенные геосистемы: проблемы исследования и моделирования. Новосибирск Академ. Изд-во ГЕО, 2010 390 с.

  9. Новиков В.Н., Федорова Е.В. Разрушение берегов в юго-восточной части Баренцева моря // Вестник МГУ. Сер. 5. География. 1989. № 1. С. 64–68.

  10. Перльштейн Г.З., Павлов А.В., Левашов А.В., Сергеев Д.О. Нетемпературные факторы теплообмена деятельного слоя с атмосферой // Матер. третьей конференции геокриологов России, Москва, 1–3 июня 2005 г. Т. 1. М.: МГУ, 2005. С. 86–91.

  11. Толмачев В.В. Вероятностный подход при оценке устойчивости закарстованных территорий и проектировании противокарстовых мероприятий // Инженерная геология. 1980. № 3. С. 98–107.

  12. Шур Ю.Л. Термокарст (к теплофизическим основам учения о закономерностях развития процесса). М.: Недра, 1977. 80 с.

  13. Aleksyutina D.M., Shabanova N.N., Kokin O.V., Vergun A.P. et al. Monitoring and modelling issues of the thermoabrasive coastal dynamics // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2018. № 193. № 012003.

  14. Belova N.G., Shabanova N.N., Ogorodov S.A., Kamalov A.M. et al. Erosion of permafrost coasts of Kara sea near kharasavey cape, Western Yamal // Earth’s Cryosphere. 2017. T. 21. № 6. C. 73–83.

  15. Belova N.G., Novikova A.V., Günther F., Shabano-va N.N. Spatiotemporal variability of coastal retreat rates at Western Yamal Peninsula, Russia, based on remotely sensed data // J. of Coastal Research. 2020. № 95. P. 367–371.

  16. Daya Sagar B. S. Mathematical Morphology in Geomorphology and GISci. CRC Press, Boca Raton, FL, 2013. 546 p.

  17. Ling F., Zhang T. Numerical simulation of permafrost thermal regime and talik development under shallow thaw lakes on the Alaskan Arctic Coastal Plain // J. of Geophysical Research. 2003. 108. 4511. https://doi.org/10.1029/2002JD003014

  18. Ling F., Wu Q., Zhang T., Niu F. Modelling Open-Talik Formation and Permafrost Lateral Thaw under a Thermokarst Lake, Beiluhe Basin, Qinghai-Tibet Plateau // Permafrost and Periglac. Process., 2012. V. 23. № 4. P. 312–321. https://doi.org/10.1002/ppp.1754

  19. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W. Results of permafrost modelling of the lowlands and shelf of the Laptev Sea Region // Permafrost and Periglac. Process., 2001. V. 12. № 2. P. 191–202. https://doi.org/10.1002/ppp.387

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал