ПРОЕКТ РОССИЙСКОГО НАУЧНОГО ФОНДА (РНФ) 14-17-00547

«РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ АККУМУЛЯТИВНЫХ БЕРЕГОВ БЕСПРИЛИВНЫХ МОРЕЙ РОССИИ»

Проект представляет собой логическое продолжение и развитие  многолетних исследований научных сотрудников Института океанологи им. П.П. Ширшова РАН, посвящённых изучению процессов формирования и эволюции береговых аккумулятивных форм под действием гидро-, лито- и морфодинамических факторов и реакции аккумулятивных образований на изменение внешних условий. Выбор объекта исследований обусловлен негативными явлениями природного и антропогенного происхождения, определяющими современное состояние и пока непредсказуемое будущее прибрежных зон.

 

Актуальность исследований определяется также отсутствием проработанной методики комплексного изучения береговых аккумулятивных тел в целом, включающей оценку значимости всех процессов природного и антропогенного характера, определяющих современную трансформацию морских берегов.

Наиболее быстрые и масштабные изменения характерны для аккумулятивных береговых систем, составляющих значительную часть береговой линии бесприливных морей России. В связи с этим, разработка научно обоснованных прогнозов воздействия природных и антропогенных факторов на морские берега, разработка критериев уязвимости береговой зоны, основанных на современных знаниях о физических и динамических процессах, исключительно важны для решения не только фундаментальных, но и прикладных задач. Также  назрела необходимость анализа существующего состояния всех компонентов прибрежных геосистем бесприливных морей России и проведения единого комплексного исследования основных процессов, происходящих на их аккумулятивных берегах.

Главной задачей проекта является разработка прогноза развития аккумулятивных берегов бесприливных морей России на основе новой информации о ходе развития, механизмах формирования и пространственно-временной изменчивости аккумулятивных береговых систем, в зависимости от изменяющихся внешних условий. Предусматривается решение этой задачи в форме комплексного исследования, включающего использование полевых, дистанционных, аналитических методов, данных многолетнего мониторинга и математического моделирования гидро- и литодинамических процессов.

Проект предусматривает объединение теоретических и прикладных методов исследования береговых аккумулятивных геосистем. Комплексные натурные исследования, сопровождаемые математическим моделированием, позволят выявить роль гидро-, лито- и морфодинамических условий в процессе формирования и эволюции береговых морфосистем и реакции последних на изменение внешних условий. Подобных исследований, с привлечением обширных массивов натурных данных с широким набором исследуемых параметров и применяемых методов никогда ранее не проводилось. В наибольшей степени это относится к блоку математического моделирования взвешивания и транспорта наносов в прибрежной зоне.

Помимо получения ценнейших натурных данных по современному состоянию береговых аккумулятивных форм неприливных морей России, в ходе выполнения проекта предполагается создать эффективную мето-дику изучения важнейших процессов, определяющих развитие береговых лито-динамических систем, позволяющую проследить механизмы формирования аккумулятивных образований от взвешивания отдельных частиц до трансформации литодинамической системы в целом под влиянием глобальных процессов.

Важным фактором, определяющим успех представленных исследований и ценность планируемых научных результатов, является возможность изучения литодинамических систем, находящихся в разных природных условиях и различающихся по степени антропогенного преобразования. Поэтому ценность полученных выводов будет превосходить региональные рамки.

Предполагается получение научных результатов, соответствующих или превосходящих мировой уровень, поскольку они будут базироваться на современных, физических, полуэмпирических и структурных моделях. Все планируемые исследования будут опираться на уникальный комплекс натурных и лабораторных экспериментов, проведенных на лучших экспериментальных полигонах и базах, оснащенных обширным парком измерительных приборов, прошедших интеркалибрацию.

Ожидаемые результаты проекта охватят различные аспекты развития аккумулятивных берегов и будут иметь фундаментальное значение для развития науки о береговых процессах. В ходе выполнения проекта ожидается получение широкого спектра новых натурных данных и результатов моделирования, что послужит основанием для использования результатов исследований как в научных, так и в прикладных целях.

Реализация проекта будет способствовать оптимизации взаимодействия природной среды, в данном случае береговых систем, и человеческой цивилизации. Апробацию и популяризацию полученных в ходе выполнения проекта научных результатов предполагается проводить в виде подготовки монографий и серии статей для публикации в ведущих профильных отечественных и зарубежных научных журналах, докладов на авторитетных конференциях и форумах.

На заключительном этапе выполнения проекта выявленные закономерности предполагается обобщить в виде монографии. Особое место будет уделено популяризации и внедрению наиболее эффективных методов исследования, опробованных в ходе выполнения работ по проекту. Помимо развития фундаментальных знаний о закономерностях развития берегов, будут предложены научно-обоснованные рекомендации по улучшению стратегии хозяйственного освоения и методам охраны берегов.

Первоначально проект должен был выполняться в 2014 – 2016 годах. Однако, по результатам конкурса на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследова-ний отдельными научными группами», срок его реализации продлен до 2018 года, что позволяет продолжить и расширить ранее начатые исследования.

Логичным развитием работ выполненных на первом этапе является изучение аккумулятивной формы, расположенной в сходных физико-географических условиях, но кардинально отличающейся одной или несколькими характеристиками (к примеру – ориентацией относительно преобладающих ветров и волнений, составом и бюджетом наносов и т.п.). Таким объектом являются крупные аккумулятивные формы Крымского полуострова, изучение которых ранее было невозможно по геополитическим причинам. Проведение исследований этих форм на основе отработанной в рамках проекта методики позволит получить недостающую информацию об общих закономерностях и региональных различиях развития их геосистем. Очевидно, что получение такой информации, помимо её важности для развития фундаментальной науки, имеет большое прикладное значение

В настоящее время в выполнении проекта принимают участие ученые Южного от-деления Института океанологи им. П.П. Ширшова РАН, Морского гидрофизического института РАН, Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН, а также студенты Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Филиала Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в городе Севастополе

Общий план работ на весь период выполнения проекта включает:
2017 год:
• выбор тестового участка аккумулятивных береговых геосистем неприливных морей в пределах Крымского полуострова;
• систематизацию и анализ фондовых материалов по гидрометеорологическому, гидродинамическому и литодинамическому режиму, данных дистанционного зондирования на район вновь выбранного тестового участка;
• выявление важнейших природных факторов, определяющих эволюцию крупных аккумулятивных форм берегов Крымского полуострова и оценка значимости этих факторов;
• выявление произошедших за последние десятилетия изменений морфологического облика аккумулятивных образований;
• адаптация используемых математических моделей для условий нового участка, проведение предварительных расчетов гидродинамических характеристик;
• проведение первого этапа экспедиционных работ по изучению нового участка, включающих полный комплекс исследований;
• проведение 4-го этапа мониторинговых экспедиционных работ на Анапской пересыпи для выявления межгодовой динамики различных параметров;
• камеральную обработку материалов экспедиционных исследований;
• составление качественной характеристики современного состояния новой тестовой аккумулятивной береговой геосистемы, с анализом важнейших природных процессов, определяющих её развитие;
• оценку роли антропогенного фактора в изменчивости изучаемой аккумулятивной формы;
• подготовку промежуточного отчета;

2018 год:
• уточнение программы и методики проведения работ текущего года в ходе рабочих встреч;
• получение дополнительного картографического материала и данных дистанционного зондирования;
• проведение второго этапа экспедиционных работ на новом участке (побережье Крыма), включающее сбор недостающих данных и мониторинговые наблюдения;
• проведение 5-го этапа мониторинговых экспедиционных работ на Анапской пересыпи;
• камеральная обработка материалов экспедиционных исследований;
• с привлечением полученных новых данных, расчет гидродинамических характеристик для районов исследований;
• обработка и анализ вновь полученных экспериментальных данных о динамике наносов и тестирование использованной ранее математической модели расчета потока наносов с учетом региональных особенностей.
• с использованием данных натурных наблюдений и результатов математического моделирования производится качественная и (по возможности) количественная оценка при-родных и антропогенных факторов, определяющих современную устойчивость и изменчивость вновь изученной аккумулятивной береговой формы;
• разработку и уточнение прогноза возможных вариантов дальнейшей эволюции изучаемых аккумулятивных береговых форм;
• сравнительную оценку изученных береговых геосистем с выявлением общих закономерностей и региональных отличий;
• оценку применимости использованных методов и подходов для изучения аккумулятивных форм в других регионах;
• подготовку итогового отчета по проекту.

По итогам первого года исследований:
•    полученных данные будут внесены в океанологическую базу данных;
•    будет произведено уточнение методик получения и обработки недостающих данных;
•    будут подготовлены информационно-аналитические статьи для публикации в ведущих профильных отечественных и зарубежных научных журналах, а также доклады на конференциях и форумах.

Главным результатом выполнения проекта станет получение новых знаний о закономерностях развития крупных аккумулятивных береговых форм бесприливных морей. Эти знания значительно расширят возможности комплексного управления береговыми зонами, поскольку позволят оптимизировать процессы изучения, природопользования и защиты берегов. Будет пополнен имеющийся большой массив натурных данных по со-временному состоянию и динамике природных объектов, играющих значительную роль в природных и социально-экономических процессах целых регионов. Массив полученных в ходе выполнения проекта данных по конкретным крупным аккумулятивным формам не имеет себе равных в России (возможно, и в мире).
Кроме того, будут доработаны математические модели с учетом вновь полученных данных, позволяющие производить расчеты сложнейших процессов, определяющих раз-витие берегов. Эти модели прошли верификацию, основанную на реальных натурных данных, большая часть которых получена в ходе выполнения проекта 2014-2016.

В ходе следующего этапа проекта предполагается адаптировать используемые математические модели к еще одной аккумулятивной форме, также расположенной в бассейне приливного моря, но отличающейся рядом параметров. Сравнение натурных наблюдений и полученных расчетным путем данных позволит оценить достоверность и, что самое важное, универсальность этих моделей.

Выявленные аспекты сходства и различия при сравнительном анализе физико-географических условий Анапской пересыпи и выбранной тестовой аккумулятивной формой в Крыму, анализе особенностей их современного строения и развития их литодинамических систем позволят использовать принцип аналогий при разработке прогнозов дальнейшего развития. Помимо развития фундаментальных знаний о закономерностях развития аккумулятивных берегов неприливных морей, будут сформулированы научно-обоснованные рекомендации по улучшению стратегии хозяйственного освоения берегов и методам их охраны.

Безусловно, результаты, полученные при полной реализации настоящего проекта, будут чрезвычайно востребованы научным сообществом и пользователями береговой зоны. Разработанные и апробированные методики можно будет использовать при изучении аккумулятивных берегов в других регионах.