References

geomorf

Геоморфология и палеогеография

Geomorfologiya i Paleogeografiya

2949-17892949-1797

10.31857/S294917892303012X

WETHFU

geomorf-3342

Research Article

Методы исследований

Research methods

Количественные закономерности морфологического строения абразионных берегов с развитием оползневых процессов в пределах криолитозоны (на примере побережий полуостровов Канин и Ямал)

Quantitative laws of a morpological pattern for abrasion slopes witn a landslide process within the cryolithozone (the coasts of the Kanin and Yamal Peninsulas as examples

Викторов

А. С.

Victorov

A. S.

Москва

Moscow

dist@geoenv.ru

Орлов

Т. В.

Orlov

T. V.

Москва

Moscow

Архипова

М. В.

Arkhipova

M. V.

Москва

Moscow

Капралова

В. Н.

Kapralova

V. N.

Москва

Moscow

Бондарь

В. В.

Bondar

V. V.

Москва

Moscow

Институт геоэкологии имени Е.М. Сергеева РАНРоссияSergeev Institute of Environmental Geoscience RASRussian Federation

2023

18092023

543124137

2023

Викторов А.С., Орлов Т.В., Архипова М.В., Капралова В.Н., Бондарь В.В.

Victorov A.S., Orlov T.V., Arkhipova M.V., Kapralova V.N., Bondar V.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://geomorphology.igras.ru/jour/article/view/3342

Оползневые процессы берегов криолитозоны занимают особое место в изучении и мониторинге процессов в условиях вечной мерзлоты под влиянием изменения климата, однако морфологии и количественным характеристикам оползней уделено не так много внимания. Целью работы явилось изучение количественных закономерностей абразионных берегов с развитием оползневых процессов побережья криолитозоны, прежде всего, на контакте с прилегающей водораздельной поверхностью. Изучение проведено на основе дешифрирования материалов космической съемки высокого разрешения на примере пяти участков береговой линии полуостровов Канин и Ямал. Исследование было сосредоточено на морфологических особенностях верхней части оползней, на границе с прилегающей водораздельной поверхностью. Граница представляет собой сочетание дугообразных элементов, также местами на склоне наблюдаются дугообразные остаточные участки водораздельной поверхности, отвечающие различным стадиям оползания. По снимкам анализировалась береговая линия и определялись такие характеристики оползней, связанные, прежде всего, с физикомеханическими характеристиками отложений, как длина дуг, формирующих границу, длина хорд дуг, стрелки дуг, средние радиусы кривизны, центральные углы дуг, углы ориентировки хорд по отношению к вектору общего простирания соответствующего участка береговой линии. Часть характеристик была получена при дешифрировании прямым измерением, другая часть – вычислением. Анализ охватил 30 выборок объемом 103–183 элемента. Статистическая обработка с использованием критерия согласия Пирсона показала, что на подавляющем большинстве участков распределение размеров дуг верхней границы оползней, хорд, стрелок дуг и радиусов кривизны, а также центральных углов отвечает логнормальному распределению. Ориентировка хорд по отношению к простиранию участка подчиняется нормальному распределению. Значения параметров распределений исследованных количественных характеристик морфологических особенностей оползней отличаются и зависят от физико-географических и инженерно-геокриологических условий конкретных участков. Одним из направлений использования полученных результатов может быть более совершенное моделирование процесса отступания берегов.

Coast landslide processes take a special place in the study and monitoring of processes in permafrost under the climate change, however, not much attention has been paid to the morphology and quantitative characteristics of the landslides. The aim of the work is to reveal quantitative relationships between the abrasion slopes and a landslide process for coasts within the cryolithozone, mainly in contact with the adjacent interfluves. The research is based on the interpretation of high-resolution space imagery at five costal sites of the Kanin and Yamal peninsulas. The study was focused on the morphological features of the upper part of the landslides at the border with the adjacent interfluve. This border is a combination of arc elements. Besides, there are arcuate residual sections of the interfluve surface, corresponding to different stages of landslide process, in some places on the slope. Analysis of the coastline from images gave us such characteristics of landslides as the length of the arcs forming the boundary, the length of the chords of the arcs, the arrows of the arcs, the average radii of curvature, the central angles of the arc, the angles of orientation of the chords with respect to the vector of the general strike of the corresponding section of the coastline. Some of these characteristics were obtained by direct measurement from satellite images, the others by calculation. The analysis included 30 samples with a volume of 103–183 elements. Statistical processing using Pearson’s goodness-offit test showed that in the vast majority of the sites, the distributions of the landslide upper boundary arc sizes, chords, arc arrows, and curvature radii, as well as central angles, correspond to a lognormal one. The chord orientations with respect to the strike of the site are normally distributed. The values of the distribution parameters of the studied quantitative characteristics of the landslide morphological features differ and depend on the physical-geographical and engineering-geocryological conditions of specific areas.

математическая морфологиямноголетнемерзлые породыоползневые процессыдешифрирование космических снимков

mathematical morphologypermafrostlandslide processesspace imagery interpretation

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 18-17-00226П

The research was done with the support of Russian science foundation, grant No. 18-17-00226П

References1

Алексютина Д.М., Бадина С.В., Баранская А.В. и др. (2020). Термоабразия морских берегов российской Арктики: риски нефтегазового освоения // Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и Дальний Восток (ROOGD-2020) / Тезисы докладов. М.: Газпром ВНИИГАЗ. С. 32.

Aleksyutina D.M., Badina S.V., Baranskaya A.V. et al. (2020). Thermal abrasion of the seashores of the Russian Arctic: risks of oil and gas development. Osvoenie resursov nefti i gaza rossiiskogo shel’fa: Arktika i Dal’nii Vostok (ROOGD-2020): tezisy dokladov. M.: Gazprom VNIIGAZ (Publ.). P. 32. (in Russ.)

Арэ Ф.Э. (1980). Термоабразия морских берегов. М.: Наука. С. 160.

Are F.E. (1980). Termoabraziya morskikh beregov (Thermal abrasion of seashores). M.: Nauka (Publ.). 160 p. (in Russ.)

Белова Н.Г., Шабанова Н.Н., Огородов С.А. и др. (2017). Динамика термоабразионных берегов Карского моря в районе мыса Харасавэй (Западный Ямал) // Криосфера Земли. Т. XXI. № 6. С. 85–96. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-6(85-96)

Belova N.G., Shabanova N.N., Ogorodov S.A. et al. (2017). Erosion of permafrost coasts of Kara Sea near Kharasavey Cape, Western Yamal. Earth’s Cryosphere. Vol. XXI. No. 6. P. 73–83. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2017-6(85-96)

Васильев А.А., Покровский С.И., Шур Ю.Л. (2001). Динамика термоабразионных берегов западного Ямала // Криосфера Земли. Т. V. № 1. С. 44–52.

Günther F., Overduin P., Sandakov A. et al. (2013). Shortand long-term thermo-erosion of ice-rich permafrost coasts in the Laptev Sea region. Biogeosciences. No. 10. P. 4297–4318. https://doi.org/10.5194/bg-10-4297-2013

Кизяков А.И., Лейбман М.О. (2016). Рельефообразующие криогенные процессы: обзор литературы за 2010–2015 годы // Криосфера Земли. Т. XХ. 4. С. 45–58. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2016-4(45-58)

Khomutov A.V., Dvornikov Yu.A., Leibman M.O. et al. (2015). Activation of thermal denudation processes in the central Yamal under the influence of climate change and technogenesis. Sovremennye problemy gidrogeologii, inzhenernoi geologii i gidrogeoekologii Evrazii: materialy Vserossiiskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, g. Tomsk, 23–27 noyabrya 2015 g. Tomsk: TPU (Publ.). P. 381–384. (in Russ.)

Кизяков И.А., Зимин М.В., Лейбман М.О. и др. (2013). Мониторинг скорости термоденудации и термоабразии на западном побережье острова Колгуев с использованием материалов космической съемки высокого разрешения // Криосфера Земли. Т. XVII. № 4. С. 36–47.

Kizyakov A.I., Leibman M.O. (2016). Criogenic reliefforming processes: a review of 2010-2015 publications. Earth’s Cryosphere. Vol. XX. No. 4. P. 45–58. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2016-4(45-58)

Королюк В.С., Портенко Н.И., Скороход А.В. и др. (1985). Справочник по теории вероятности и математической статистике. М.: Наука. С. 640.

Kizyakov A.I., Zimin M.V., Leibman M.O. et al. (2013). Monitoring of the rate of thermal denudation and thermal abrasion on the western coast of Kolguev Island, using high resolution satellite images. Earth’s Cryosphere. Vol. 17. No. 4. P. 36–47. (in Russ.)

Лейбман М.О., Кизяков А.И., Жданова Е.Ю. и др. (2021). Отcтупание берегов Югорского полуострова в результате термоденудации за 2010–2020 и 2001– 2010 годы // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике. Салехард: Правительство Ямало-Ненецкого автономного округа, С. 246–249. https://doi.org/10.7868/9785604610848066

Leibman M., Kizyakov А., Zhdanova Yu. et al. (2021). Coastal Retreat Due to Thermodenudation on the Yugorsky Peninsula, Russia during the Last Decade, Update since 2001–2010. Remote Sensing. Vol. 13. No. 20.13. 4042. https://doi.org/10.3390/rs13204042

Маслаков А.А. (2019). Современная динамика абразионно-термоденудационных берегов Берингова и Чукотского морей // Геодинамические процессы и природные катастрофы. Тезисы докладов III Всероссийской научной конференции с международным участием. Южно-Сахалинск: Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН. С. 146.

Leibman M.O., Kizyakov A.I., Zhdanova E.Yu. et al. (2021). Retreat of the coast of the Yugorsky Peninsula as a result of thermal denudation for 2010–2020 and 2001–2010. Sovremennye issledovaniya transformatsii kriosfery i voprosy geotekhnicheskoi bezopasnosti sooruzhenii v Arktike. Salekhard: Pravitel’stvo Yamalo-Nenetskogo avtonomnogo okruga (Publ.). P. 246–249. https://doi.org/10.7868/9785604610848066. (in Russ.)

Нестерова Н.Б., Хомутов А.В., Лейбман М.О. и др. (2021). Инвентаризация термоцирков на севере Западной Сибири по данным мозаики спутниковых снимков 2016–2018 годов // Криосфера Земли. Т. XХV. № 6. С. 41–50. https://doi.org/10.15372/KZ20210604

Maslakov A.A. (2019). Modern dynamics of abrasion-thermal denudation coasts of the Bering and Chukchi Seas. Geodinamicheskie protsessy i prirodnye katastrofy. Tezisy dokladov III Vserossiiskoii nauchnoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. Yuzhno-Sakhalinsk: Institut morskoy geologii i geofiziki DVO RAN (Publ.). P. 146. (in Russ.)

Новикова А.В. (2022). Морфология и динамика термоабразионных берегов Карского моря. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М.: МГУ. С. 26.

Nesterova N.B., Khomutov A.V., Leibman M.O. et al. (2021). The inventory of retrogressive thaw slumps (thermocirques) in the north of Western Siberia based on 2016–2018 satellite imagery mosaic. Cryosphere of the Earth. Vol. XXV. No. 6. P. 41–50. https://doi.org/10.15372/KZ20210604

Новикова А.В., Огородов С.А. (2021). Морфодинамика берегов Карского моря // Закономерности формирования и воздействия морских, атмосферных опасных явлений и катастроф на прибрежную зону РФ в условиях глобальных климатических и индустриальных вызовов (“Опасные явления – III”) / Мат-лы III Междунар. науч. конф. Ростов-н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН. С. 284–286.

Novikova A.V. (2022). Morfologiya i dinamika termoabrazionnykh beregov Karskogo morya (Morphology and dynamics of thermal abrasion coasts of the Kara Sea). PhD thesis. Moscow: MSU (Publ.). 26 p. (in Russ.)

Огородов С.А. (2011). Роль морских льдов в динамике рельефа береговой зоны. М.: Изд-во Московского университета. С. 173.

Novikova A.V., Ogorodov S.A. (2021). Morphodynamics of the coasts of the Kara Sea. Zakonomernosti formirovaniya i vozdeistviya morskikh, atmosfernykh opasnykh yavlenii i katastrof na pribrezhnuyu zonu RF v usloviyakh global’nykh klimaticheskikh i industrial’nykh vyzovov (“Opasnyye yavleniya – III”): materialy III Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. Rostov-na-Donu: YUNTS RAN (Publ.). P. 284–286. (in Russ.)

Огородов С.А., Архипов В.В., Баранская А.В. и др. (2014). Техногенный фактор динамики берегов Печорского и Карского морей в условиях изменения климата и ледовитости // Мат-лы XXV Междунар. береговой конф. “Береговая зона – взгляд в будущее”. М.: ГЕОС. С. 114–117.

Ogorodov S.A. (2011). Rol’ morskikh l’dov v dinamike rel’efa beregovoi zony (The role of sea ice in the dynamics of the coastal zone relief). M.: MSU (Publ.). 173 p.

Огородов С.А., Баранская А.В., Белова Н.Г. и др. [Электронный ресурс]. URL: https://rus.arcticcoast.ru/atlas/ (дата обращения 20.12.2022)

Ogorodov S.A., Arkhipov V.V., Baranskaya A.V. et al. (2014). Technogenic factor in the dynamics of the shores of the Pechora and Kara Seas in the context of climate change and ice cover. Materialy XXV Mezhdunarodnoi beregovoi konferentsii “Beregovaya zona – vzgl’yad v budushchee”. M.: GEOS (Publ.). P. 114–117. (in Russ.)

Пижанкова Е.И. (2011). Термоденудация в береговой зоне Ляховских островов (результаты дешифрирования аэрокосмических снимков) // Криосфера Земли. Т. XV. № 3. С. 61–70.

Ogorodov S.A., Baranskaya A.V., Belova N.G. et al. [Electronic data]. Access way: https://rus.arcticcoast.ru/atlas/ (access date: 12.20.2022). (in Russ.)

Пижанкова Е.И., Балдина Е.А., Гаврилов А.В. и др. (2022). Экзогенная геодинамика малых островов арктических морей (по результатам дешифрирования космических снимков) // Сб. докл. Шестой конф. геокриологов России “Мониторинг в криолитозоне” с участием российских и зарубежных ученых, инженеров и специалистов. МГУ имени М.В. Ломоносова, 14–17 июня 2022 г. М.: КДУ, Добросвет. С. 484–491. https://doi.org/10.31453/kdu.ru.978-5-7913-1231-02022-1130

Pizhankova E.I., Baldina E.A., Gavrilov A.V. et al. (2022). Exogenous geodynamics of small islands in the Arctic seas (based on the results of space imagery interpretation). Sbornik dokladov Shestoi konferentsii geokriologov Rossii “Monitoring v kriolitozone” s uchastiem rossiiskikh i zarubezhnykh uchenykh, inzhenerov i spetsialistov. MGU imeni M.V. Lomonosova, 14–17 iyunya 2022 g. Moscow: KDU, Dobrosvet (Publ.). P. 484–491. (in Russ.). https://doi.org/10.31453/kdu.ru.978-5-79131231-0-2022-1130

Пижанкова Е.И., Добрынина М.С. (2010). Динамика побережья Ляховских островов (результаты дешифрирования аэрокосмических снимков) // Криосфера Земли. Т. XIV. № 4. С. 66–79.

Pizhankova E.I. (2011). Thermщdenudation in the coastal zone of the Lyakhovsky Islands (interpretation of aerospace images). Earth’s Cryosphere. Vol. XV. No. 3. P. 61–70. (in Russ.)

Пузаченко Ю.Г. (2004). Математические методы в экологических и географических исследованиях. М.: ИЦ Академия. С. 416.

Pizhankova E.I., Dobrynina M.S. (2010). The dynamics of the Lyakhovsky Islands coastline (results of aerospace image interpretation). Earth’s Cryosphere. Vol. XIV. No. 4. P. 66–79. (in Russ.)

Романенко Ф.А., Балдина Е.А., Луговой Н.Н. и др. (2021). Динамика берегов островов северной части Карского моря (ст. 1. Остров Ушакова) // Геоморфология. Т. 52. № 3. С. 116-124. https://doi.org/10.31857/S043542812103010X

Puzachenko Yu.G. Matematicheskie metody v ekologicheskikh i geograficheskikh issledovaniyakh (Mathematical methods in ecological and geographical research). M.: Izdatel’skii tsentr “Akademiya” (Publ.). 2004. 416 p. (in Russ.)

Термоабразия морских берегов Российской Арктики – НИР [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://istina.msu.ru/projects/119511499/ (дата доступа: 01.09.2022).

Romanenko F.A., Baldina E.A., Lugovoy N.N. et al. (2021). Shoreline Dynamics of the islands of the northern part of the Kara Sea (paper 1. Ushakov Island). Geomorfologiya. Vol. 52. No. 3. P. 116–124. (in Russ.). https://doi.org/10.31857/S043542812103010X

Хомутов А.В., Дворников Ю.А., Лейбман М.О. и др. (2015). Активизация термоденудационных процессов на центральном Ямале под действием климатических изменений и техногенеза // Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии / Мат-лы Всерос. конф. с междунар. участием, г. Томск, 23–27 ноября 2015 г. Томск: Изд-во ТПУ. С. 381–384.

Thermal abrasion of seashores Russian Arctic [Electronic data]. Access way: https://istina.msu.ru/projects/119511499/ (access date: 01.09.2022). (in Russ.)

Günther F., Overduin P., Sandakov A. et al. (2013). Shortand long-term thermo-erosion of ice-rich permafrost coasts in the Laptev Sea region // Biogeosciences. No. 10. P. 4297–4318. https://doi.org/10.10.5194/bg-10-4297-2013

Vasiliev A.A., Pokrovsky S.I., Shur Yu.L. (2001). Dynamics of the coastal thermoerosion of Western Yamal. Earth’s Cryosphere. Vol. V. No. 1. P. 44–52. (in Russ.)

Leibman M., Kizyakov A., Zhdanova Y. et al. (2021). Coastal Retreat Due to Thermodenudation on the Yugorsky Peninsula, Russia during the Last Decade, Update since 2001–2010 // Remote Sensing. Vol. 13. No. 20.13. 4042. https://doi.org/10.3390/rs13204042

The authors declare that there are no conflicts of interest present.