Отчет 2020 года проекта РФФИ 18-45-920021
Проект РФФИ 18-45-920021
Анализ современного состояния береговой зоны Севастопольского региона с оценкой многолетних изменений и созданием инструмента информационной поддержки принятия решений для эффективного управления и снижения рисков возникновения природно-техногенных опасностей
Основная цель проекта – совершенствование и уточнение научных представлений о механизмах развития береговой зоны неприливных морей под влиянием антропогенной нагрузки и изменений климата на примере Севастопольского региона.
Главная задача проекта – выявление по натурным (контактным и спутниковым данным) и архивным источникам особенностей современного состояния и изменчивости береговой зоны Севастопольского региона, определение для неё относительного вклада природного и антропогенного воздействий для выработки рекомендаций по охране окружающей среды и рациональному природопользованию в ходе хозяйственной деятельности.
Важнейшие результаты, полученные при реализации Проекта
В результате реализации Проекта выявлены общие закономерности и региональные особенности механизмов развития береговой зоны Севастопольского региона на современном этапе. Анализ гидрометеорологических данных показал, что в последний климатический период (30 лет) наблюдался резкий спад волновой активности. Начиная с 2005 г. по 2015 г. наблюдалось постепенное возрастание штормовой активности, однако её уровень в 2-3 раза меньше, чем в период 1956-1985 гг. В последние два климатических периода в 30 лет (1956-1985 гг. и 1986 -2015 гг.) повышение уровня Черного моря составило 1 и 3 мм/год соответственно, т.е. наблюдалось ускорение подъема уровня. Если в первый климатический период наибольший тренд уровня наблюдался в сентябре-октябре, то во второй в феврале – апреле, что связано с изменением водного баланса моря. В Севастопольском регионе атмосферные осадки существенным образом влияют на береговые процессы, что проявляется, главным образом, в усилении или ослаблении обвально-оползневых процессов.
Для двух последних климатических периодов в 30 лет (1956- 1985 и 1986-2015 гг.) произошли следующие изменения: норма атмосферных осадков увеличилась на 10%, дождливые годы стали более дождливыми, засушливые годы стали более засушливыми. Твердый сток рек из-за их зарегулирования резко сократился и стал практически пренебрежительно мал. Изменения природных условий - волнения (главным образом, направления штормов), атмосферных осадков и твердого стока повлияло на некоторое уменьшение обвальных и оползневых процессов, уменьшение пляжей и регионального перераспределения пляжеобразующего материала. Изменения уровня моря в условиях приглубого берега практически не влияли на развитие берега. Основное воздействие на береговую зону оказывало антропогенное воздействие.
Выделяется три района.
Первый от м. Коса Северная до м. Тюбек.
Наибольшее влияние на динамику береговой зоны оказывает естественное отступание берегов, сложенных глинистыми породами. Активная хозяйственная деятельность приводит к активизации оползней (замачивание склонов из-за поливов, утечек, отсутствия канализации).
Второй район от. м. Коса Северная до м. Херсонес представляет собой практически на всем протяжении антропогенный берег с бетонными сооружениями. Проблемы в основном связаны с отсутствием текущего обслуживания берегозащитных и пляжеудерживающих сооружений.
Третий район от м. Херсонес до м. Николая представляет собой на значительной части первозданный берег, который, однако, в последние годы стал испытывать всё возрастающую антропогенную нагрузку. Здесь активизация обвальных и оползневых процессов связана с возникновением трещин, которые резко ослабляют устойчивость склонов и создают реальную опасность возникновения обвалов и блоковых оползней. Возникновению трещин способствуют абразионные ниши и карстовые полости в основании клифа и водонасыщение склонов вследствие интенсивного освоения плато под сады и дачи. В районе бухты Ласпи ведется интенсивное строительство, которое также провоцирует обвальные и оползневые процессы.
Подробно воздействие природных и антропогенных факторов, а также геоморфологическая характеристики, межгодовая и многолетняя динамика -литодинамических характеристик береговой зоны для 27 участков берега приведено в отчете по Проекту для ЦИТиС, в разделах монографии «Морские берега Крыма» и подготовленного в рамках Проекта электронного альбома-монографии «Морские берега Севастопольского региона».
К сожалению, ограничения на размеры файлов не позволяют их приложить к настоящему отчету.
В рамках выполнения проекта разработана структура и создана программная оболочка интерактивной геоинформационной системы береговой зоны Севастопольского региона, которая наполнена конкретным содержанием и используется в качестве инструмента информационной поддержки принятия решений в муниципальных органах Севастопольского региона.
Сопоставление результатов, полученных при реализации с мировым уровнем
Географические информационные системы (ГИС), которые в мировой практике все чаще используются для анализа и управления морскими и прибрежными зонами, предоставляют мощный набор инструментов для интеграции и обработки информации. Последний всесторонний, авторитетный обзор современного состояния приложений ГИС для береговой зоны содержится, например, в монографии известных специалистов D. Bartlett и L. Celliers «Geoinformatics for Marine and Coastal Management», CRC Press, 2019, 414 P.
Отмечается, что применение стандартных ГИС к конкретным задачам не всегда оправдано, поскольку необходим учет их специфики. С другой стороны, разработка ГИС для таких задач финансово затратна и не доступна для многих потенциальных пользователей. Другая проблема – наполнение ГИС информацией, что требует проведение значительного объема дорогостоящих исследований.
В реализованном при поддержке гранта проекте эти две проблемы были решены. Создана оригинальная интерактивная геоинформационная система «Береговая зона Севастопольского региона Крыма», учитывающая специфику региона, для её наполнения использованы наработки, выполненные участниками проекта в течение последних лет, а также архивные материалы обобщенные в ходе выполнения проекта.
Для проведения экспедиционных работ использовались современные геодезические приборы и фотограмметрическая съемка с БПЛА, что соответствует мировому уровня. Для более качественного выполнения проекта желательно было бы проведение и морских работ, однако для этого потребовалось бы существенно большее финансирование. В целом характер работ и полученные результаты, на наш взгляд соответствуют мировому уровню (хотя в различных странах он существенно различен). Вместе с тем, создание и наполнение интерактивной геоинформационной системы «Береговая зона Севастопольского региона Крыма» конкретным содержанием существенно превышает мировые аналоги с точки зрения критерия стоимость/результат.
Методы и подходы, использованные при реализации Проекта
При выполнении Проекта использовались в основном традиционные, стандартные, хорошо зарекомендовавшие себя общегеографические, геоморфологические, статистические, математические и другие методы анализа. Вместе с тем, задачи проекта решались посредством комплексного подхода, сочетающего анализ и интерпретацию литературных, фондовых материалов, данных дистанционного зондирования; модельные расчеты; сбор и анализ данных натурных наблюдений. На его основании впервые был сделан диагноз современного состояния береговой зоны Севастопольского региона и даны практические рекомендации по рациональному природопользованию, что имеет как общенаучное, так и региональное значение. На наш взгляд, основная научная новизна Проекта заключается в соединении комплексного исследования современного состояния береговой зоны Севастопольского региона и одновременного представления полученных результатов в виде готового продукта – инструмента информационной поддержки решений муниципальных органов с целью эффективного управления и снижения рисков возникновения природно-техногенных опасностей. Такой подход представляется наиболее современным решением проблемы внедрения научных результатов в практику и может быть использован в других регионах РФ.
Из решения локальных задач можно отметить впервые выполненную оценку погрешностей координат и высот, получаемых в процессе генерирования трехмерных моделей рельефа береговой зоны при фотограмметрической съемки с БПЛА и методику определения изменений береговой линии по космическим снимкам сверхвысокого разрешения открытого доступа (сервис Google Earth), которые отличаются хорошим пространственным разрешением, однако недостаточной точностью привязки.