В связи с техническими работами в центре обработки данных, возможность загрузки и скачивания файлов временно недоступна.
 

Геоморфологические последствия экстремальных эрозионных событий (РФФИ)НИР

Geomorphological consequences of extreme erosion events

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Геоморфологические последствия экстремальных эрозионных событий
Результаты этапа: Все поставленные на 2016 год цели проекта выполнены. Значительное внимание было уделено сбору информации по проявлению экстремальных эрозионных событий в различных частях Евразийского континента, включая примыкающие к нему островные территории. Работа проводилась в по нескольких направлениям. Во первых, была собрана имеющаяся информация о всех достаточно крупных событиях из различных информационных каналов. При этом уже на данном этапе проводилась сортировка событий в зависимости от масштаба явления и его пространственного охвата. Все события были подразделены на три категории: локальные- обычно связанные с выпадением интенсивных осадков или бурного снеготаяния на крайне ограниченной территории, которые привели к значительным изменениям в рельефе, а именно - катастрофическому смыву с пашни, с потерей плодородного слоя за одно эрозионное событие или формированию крупных линейных эрозионных форм (оврагов); формированию оползней, блоков отседания или бедлендов, а также аномальному (катастрофическому) приросту в длину оврагов. Вторая группа - местные явления, которые охватывают небольшие по размерам речные бассейны, обычно в горах и предгорьях, и где формируются внезапные паводки (flesh-floods). Данные явления, широко распространённые особенно в субтропическом поясе, часто обусловлены как выпадением сильных фронтальных ливней, так и более длительных по времени осадков с пиковым усилением интенсивности дождя и приводят к формированию аномально высоких паводков в сочетании с усилением склоновых процессов, которые способствуют поставке наносов в русла постоянных водотоков. В пределах России подобные явления характерны в предгорно-низкогорной зонах Крыма и Кавказа, а также на Дальнем Востоке. Также в эту группу входят селевые потоки, формирующиеся в среднегорно-высокогорном поясах гор. Их происхождение носит более комплексный характер, та как во многом зависит от наличия в достаточном количестве рыхлообломочного материала, подготовленного процессами выветривания для транспортировки водными потоками, возникающими при выпадении дождей и/или бурном таянии снега. Третья группа - крупные эрозионные события, к которым относятся наводнения на средних и крупных реках, которые могут возникать как в связи с длительными осадками, так и при весеннем половодье, а также при совпадении по времени выпадения дождей и снеготаяния. Следует учитывать, что так как все перечисленные явления в принципе наблюдаются на достаточно регулярной основе, необходимо разработать критерии, какие из них следует относить к катастрофическим. Существуют несколько различных подходов, которые в своей основе базируются на оценке повторяемости исследуемого метеорологического или гидрологического события. однако в отношении геоморфологических последствий необходимо разработать собственные независимые критерии, так как масштабы происходящих изменений в рельефе зависят не только, а подчас и не столько от интенсивности и продолжительности осадков, интенсивности снеготаяния и максимальных расходов воды в водотоках, а также от устойчивости поверхности к процессам размыва, сползания, отседания и других экзогенных процессов. Именно поэтому, во многих случаях, но не всегда, достаточно сложно прогнозировать вероятность формирования экстремального смыва, крупных линейных размывов, оползневых явлений и других процессов преобразующих рельеф. В результате на данном этапе исследований Следует отметить, что наибольшие проблемы по сбору информации связаны с поиском данных по проявлению локальных явлений, так как они гораздо реже фиксируются, сложнее идентифицируются на космоснимках и реже описаны в научных публикациях. Поэтому было принято решение в рамках создания базы данных объединить данную группу с местными эрозионными явлениями. Хотелось бы уточнить, что здесь под эрозионными явлениями понимаются все экзогенные процессы, как это принято в настоящее время в международной геоморфологической литературе (смотрите, например, монографию Soil Erosion In Europe. Еds. J. Boardman & J. Poesen, 2006). По данному направлению сделан доклад и опубликованы тезисы доклада. Одновременно со сбором информации осуществлялся поиск и последующий подбор космических снимков высокого разрешения на территории, где были зафиксированы экстремальные эрозионные события в период, начиная с 2000 г. важным критерием для выбора конкретного объекта для более детального изучения являлись следующие характеристики: 1. Наличие снимков, максимально приближенных по времени к периодам до экстремального эрозионного события и сразу после него. Особое внимание уделялось именно подбору снимков, сделанных максимально близко по времени после события, так как они в более контрастной форме (без влияния постепенно восстанавливающегося растительного покрова и т.п.) отражают последствия изменений в рельефе. 2. Наличие дополнительных временных срезов - космоснимков, особенно на период до экстремального события, так как это даёт возможность оценить темпы изменений рельефа, происходившие ранее на данном объекте. 3. Типичность данного объекта для более обширной территории, что даёт возможность использовать выявленные закономерности для аналогичных по строению рельефа территорий. 4. Наличие дополнительной информации, необходимой для интерпретации результатов дешифрирования, включая гидро-метеорологическая информация, геолого-геоморфологическая информация, информация о землепользовании и другой антропогенной деятельности, при её наличии; 5. Возможность полевого обследования территории с целью уточнения результатов дешифрирования и сбора дополнительной информации. Перечисленные критерии в целом достаточно жёсткие, но необходимые для качественной оценки геоморфологических последствий экстремальных эрозионных событий. Достаточно ограниченный круг возможных объектов полностью отвечает перечисленным требованиям. Определённым ограничением являлось также достаточно скромное финансирование проекта с учётом 20% накладных расходов, что ограничивало возможности проведения полевых исследований. Выбранным критериям полностью отвечал объект - бассейн р. Ниида, остров Хонсю, благодаря тому, что в данном случае расходы на проведение полевых исследований на объекте могут быть оплачены японской стороной, а именно Институтом Радиоактивности Окружающей Среды, Университета г. Фукусима. Заинтересованность японской стороны в проведении подобных исследований обусловлена тем, что часть данного бассейн находится в зоне с высокими уровнями радиоактивного загрязнения после аварии на АЭС Фукусима и вторичная латериальная миграции радионуклидов напрямую связана с перераспределением материала внутри бассейна, особенно значительного при экстремальном эрозионном событии, которое произошло осенью 2015 г. Контакты с данным Институтом были установлены при выполнении завершившегося в 2015 г. совместного российско-японского проекта РФФИ. Бассейн р. Нииды, площадью 247 км2, вытянут с запада на восток. В период прохождения тайфуна Итаэ в сентябре 2015 года на приморской равнине выпало 385 мм осадков с максимумом в последний день, а в верховьях бассейна за те же 6 дней выпало 456 мм, что составляет практически половину годовой нормы осадков. Важно отметить, что в верхней части бассейна дождь с максимальным слоем и интенсивностью выпал в предпоследний день, когда почва уже была перенасыщена влагой. Повторяемость подобных экстремальных наводнений составляет 4-5%. На склонах холмов малые водотоки активно размывали незакреплённые участки берегов. Также отмечены отдельные оползни-сплывы, преимущественно, на очень крутых склонах. На спрямлённых участках рек, протекающих в канализированных руслах и расположенных в широких межгорных депрессиях уровни воды поднимались на 2-2.2 м над меженным, тем самым затапливая пойменные участки на глубину свыше 1,2 м. В результате прохождения паводка на этих участках перестроек русел практически не произошло, но отложилось достаточно равномерным слоем 10-12 см наносов. При этом в целом за предшествующий данному событию год темпы аккумуляции составили на этих же участках 0,9-1,3 см наносов. То есть за одно событие отложился примерно десятилетний слой, накапливающийся в годы с формированием более типичных для данной территории паводков. Следует отметить, что наряду с аккумуляцией наносов местами за кустами, растущими на пойме, формировались котлообразные воронки за счёт размыва, при этом перед кустами наблюдалась повышенная аккумуляция.Значительные изменения произошли на участках верхней части бассейна, где участки поймы были ограничены с одной стороны дамбой, а противоположенный коренной берег подмывался рекой. Здесь на отдельных участках в пределах поймы происходила разгрузка потока и отложение мощных кос песчано-галечного материла средней глубиной 30-40 см и общим весом 400-500 тонн, что, по сути, составляет одну десятую суммарного измеренного объёма стока взвешенных наносов, проходивших за год в данном створе р. Хисо (правобережного притока р. Нииды). На участках врезанного русла с большими уклонами в средней части бассейна уровни воды также поднимались не менее чем на два метра над меженными, но при этом существенных перестроек русла не наблюдалось. Происходила очистка русла от ранее сформировавшихся побочней, сложенных песчано-гравийным материалом. Наиболее значительные изменения произошли на нижнем участке реки в пределах приморской равнины, где представлены различные типа русел – меандрирующие, разветвлённые на рукава, относительно прямолинейные. Произошли значительные перестройки русел, включая формирование новых побочней и участки размыва берегов. Для данного участка русла р. Ниида 2016 г. проведено дешифрирование для трёх временных срезов, включая один – непосредственно до данного события, и один – через месяц после него, для нескольких характерных участков, позволившее определить суммарные площади прироста вновь образованных аккумулятивных форм и зон размыва берегов и островов. На основе обработки этих данных будут проведены оценки суммарных изменений в пределах каждого участка и проанализированы закономерности перестроек русла и видимые зоны аккумуляции наносов. По результатам исследований опубликована одна статья и одни тезисы доклада, готовится к публикации статья для реферируемого журнала. Проведён цикл полевых исследований на ранее созданном стационаре в бассейне р. Цанык, расположенном в районе Большого Сочи в пределах низкогорно-предгорной зоны Черноморского побережья Кавказа. Бассейн р. Цанык – является типичным малым речным бассейном, в котором периодически формируются мощные внезапные паводки, связанные с выпадением экстремально сильных ливневых осадков. В данном бассейне проводится цикл наблюдений за рядом экзогенных процессов с использованием набора методов. В частности, проводятся оценки темпов размыва берегов реки на участках, сложенных рыхлообломочными отложения и коренными породами, накопление наносов в конусах выноса активных оврагов, размывы днищ оврагов, проведено картирование различных типичных малых водосборов с выделением участков оползневых склонов. Установлено, что прошедший год характеризовался сравнительно низкой активностью экзогенных процессов даже по сравнению с периодом наблюдений 2014-2015 гг. В частности, надёжным индикатором низкой активности экзогенных процессов является отсутствие свежих переотложившихся наносов на конусе выноса действующего активно растущего оврага, на котором проводятся повторные геодезические съёмки. Одновременно продолжены исследования по реконструкции влияния на рельеф долины ранее произошедших экстремальных событий. В частности, проведён отбор проб на содержание изотопа цезия-137 на участках поймы с целью выявления среднемноголетних темпов аккумуляции, проведено детальное обследование участка описание днища долины с целью реконструкции максимальных расходов воды. Проведены расчёты формирования стока наносов со склонов водосбора на основе использования эрозионной модели. Полученные результаты верифицированы по данным наблюдений за стоком воды и наносов, выполненных в 2014-2015 годы. По данному направлению сдана статья в журнал Водные ресурсы, ещё одна статья находится на стадии подготовки. Собраны и обобщены публикации по экстремальным паводкам на реках российской части Черноморского побережья Кавказа, которые позволяют судить о трендах изменения повторяемости экстремальных наводнений в зависимости от суммарного слоя выпадающих осадков вдоль побережья (от 2000 мм в год в районе Адлера до 400 мм в районе Геленджика). Проведено рекогносцировочное обследование прибрежных участков малых рек, впадающих в Чёрное море в районе Большого Сочи с целью оценки возможных геоморфологических последствий сильных наводнений, произошедших в последние годы. Установлено, что в связи со значительным антропогенным вмешательством (закрепление берегов, спрямление и канализация русел, создание подпорных плотин) в руслах рек происходят только локальное перемещение обломочного материала, которое видоизменяет положение меженного русла. Очевидно, более значимые изменения могли происходить на незарегулированных участках русел, расположенных выше по течению за границей селитебных территорий. Обследование данных участков требует гораздо больше времени из-за отсутствия удобных подъездов и необходимости организации продолжительных пеших маршрутов. Исследования по данному направлению будут продолжены в следующем году.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Геоморфологические последствия экстремальных эрозионных событий
Результаты этапа: Поставленные задачи на 2017 год выполнены.Продолжено формирование базы данных по геоморфологическим последствиям экстремальных эрозионных событий для территории Евразии. Собранные данные о влиянии экстремальных сообытий на средних и крупных реках. В основном завершено формирование структуры базы данных и проведён первичный анализ данных, включённых в базу данных. В частности установлено, что по мере возрастания размеров реки увеличивается вероятность отсутствия значительных преобразований днища речной долины в связи с прохождением экстремального события. В отдельных случаях суммарный эффект экстремального события на преобразование долины при прохождении экстремального события сопоставим с последствиями прохождения обычного паводка. Предстоит провести более детальный анализ для объяснения подобного феномена. На основе собранных данных проведён предварительный анализ зональных и внутризональных особенностей геоморфологических последствий ЭЭС. Установлено, что наиболее часто экстремальные события в пределах Евразии происходят в субтропической зоне. Тем не менее, внутри данной зоны могут быть выделены различные участки, где частота экстремальных событий максимальна. Пока преждевременно однозначно утверждать, что данные предварительные выводы окажутся окончательными после завершения формирования базы данных. Проведены детальные оценки трансформации различных участков днища долины р. Нииды после экстремального события. Для этого собраны и обработаны космические снимки, полученные до и после экстремального паводка 2015 года. Также была проведена полевая верификация результатов дешифрирования, а также в полевых условиях определены мощности отложений в днище долины, накопившиеся после экстремального паводка. Обое внимание было уделено участку днища долины, расположенному на приморской равнине, который в наибольшей степени был трансформирован при прохождении паводка. По результатам работ в бассейне р. Нииды сделано два доклада на международных конференциях и подготовлены и сданы в печать две статьи. Продолжены мониторинговые наблюдения за проявлением различных экзогенных процессов на ключевом бассейне р. Цанык (низкогорно-предгорный пояс Черноморского побережья Кавказа) и проведены полевые изыскания по фиксации возможных геоморфологических последствий ЭЭС на малых реках Черноморского побережья Кавказа на участках, расположенных вне зоны с активным антропогенным преобразованием речных долин и примыкающих к ним речных бассейнов. Получены новые полевые данные об интенсивности основных экзогенных процессов в бассейне и непосредственно в днище долины. За прошедший год (с сентября 2016 по сентябрь 2017 гг) в бассейне прошло несколько дождевых паводков, но ни один из них нельзя отнести к экстремальным. Тем не менее, отмечены преобразования участков днища долины, на которых проводится детальная съёмка днища. По результатам работ подготовлена и принята в печать одна статья Кобыльченко Л.В. сбор, обобщение и систематизация данных для базы данных по малым рекам, участие в написании статьи Промахова Е.В. - сбор, обобщение и систематизация данных для базы данных по средним и большим рекам, участие в написании статьи. Иванов М.М - участие в полевых исследованиях, проведение аналитических работ по определению изотопа цезия-137 и механического состава наносов и отложений; Цветкова Д.Л. - анализ морфометрических характеристик малых речных бассейнов Черноморского побережья Кавказа, участие в написании статьи; Кузнецова Ю.С. - совершенствование структуры базы данных, участие в полевых работах и обработке полевого материала, подготовка статьи; Иванова Н.Н. - систематизация данных для базы данных по малым водосборам, участие в полевых работах, обработка результатов полевых исследований, подготовка промежуточного отчёта ; Цыпленков А. - компьютерная обработка данных, моделирование экстремальных гидрологических событий, участие в полевых работах, обработка полевых результатов, дешифрирование аэрофотоснимков, написание статьи; Ильясов А.К. - участие в полевых работах, геодезическая съёмка и 3D сканирование участков мониторинга в бассейне р. Цанык, обработка полевых данных, написание статьи; Ботавин Д.В. - подбор космоснимков, организация и проведение дешифрирования, участие в полевых работах, систематизация и интерпретация результатов дешифрирования по долине р. Нииды, участие в написание статьи, подготовка промежуточного отчёта; Голосов В.Н. - общеее руководство проектом, подготовка и написание статей, организация и проведение полевых работ, подготовка промежуточного отчёта
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Геоморфологические последствия экстремальных эрозионных событий
Результаты этапа: В 2018 году завершено создание единой базы данных по геоморфологическим последствиям экстремальных геоморфологических явлений для территории Евразии. База состоит из трёх блоков - экстремальные явления на склонах и в малых водосборах,экстремальные явления на малых реках, экстремальные явления на средних и крупных реках. На основе базы данных подготовлена обзорная научная статья. Продолжены мониторинговые наблюдения за интенсивностью основных геоморфологических процессов в бассейне р. Цанык на Черноморском побережье России в районе Большого Сочи. Установлены особенности формирования стока наносов в различные по мощности паводки., а также высокая корреляционная связь между слоем осадков и максимальными расходами воды в реке, что позволяет использовать данные метеорологических наблюдений за осадками в качестве показателя оценки вероятности формирования внезапных паводков. Собраны и обобщены данные по оценке формирования стока наносов малых рек в различных высотных зонах горных стран и вклада экстремальных явлений в формирование среднемноголетнего стока. Установлено, что для малых в сток наносов за экстремальное событие по своим объёмам сопоставим со среднегодовым стоком наносов за календарный год, рассчитанным без учёта экстремальных событий. Обобщены результаты наблюдений за стоком наносов в последние десятилетия на малых реках Кавказа и проанализирована повторяемость экстремальных событий и влияние различных факторов формирования стока наносов в период формирования экстремального стока. Подготовлены две статьи для рецензируемых журналов. Подготовлен итоговый отчёт по проекту. Кобыльченко Л.В. сбор, обобщение и систематизация данных для базы данных по малым рекам, участие в написании статьи Промахова Е.В. - сбор, обобщение и систематизация данных для базы данных по средним и большим рекам, доклад на конференции. Иванов М.М - анализ полученных результатов по запасам 137Сs; Цветкова Д.Л. - в декретном отпуске по уходу за ребёнком ; Кузнецова Ю.С. - участие в полевых работах и обработке полевого материала, подготовка статьи; Иванова Н.Н. - участие в полевых работах, обработка результатов полевых исследований, подготовка 2 статей, подготовка окончательного отчёта ; Цыпленков А. - компьютерная обработка данных, моделирование экстремальных гидрологических событий, сбор и обработка гидрологических и метеорологических даных, написание статьи; Ильясов А.К. - в работах участия не принимал; Ботавин Д.В. - проведение дешифрирования космоснимков за несколько временных интервалов, участие в полевых работах, участие в написание статьи, подготовка итогового отчёта; Голосов В.Н. - общее руководство проектом, написание статей, организация и проведение полевых работ, подготовка итогового отчёта

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".