Аэрокосмические исследования в географии

Среди многочисленных примеров применения космических методов в географии оста­новимся на результатах комплексных географических исследований Приаралья и пустыни Кызылкум — района с критической экологической ситуацией. В последние десятилетия в Приаралье наблюдается ухудшение состояния природной среды, вызванное как изменени­ем климатических факторов, так и практикуемой системой природопользования. Для оцен­ки реального состояния и тенденций нарушения природной среды в регионе проводятся комплексные исследования ландшафтных особенностей территории, специфики при­родопользования и процессов опустынивания. Осуществление подобных исследований в оперативном режиме на региональном уровне наиболее эффективно с помощью космического мониторинга.

Создание системы комплексного космического мониторинга современных ландшаф­тов, природопользования и опустынивания Приаралья осуществляется в целях обес­печения постоянного наблюдения за изменениями природной среды, выявления конкретных причин нарушений ландшафтов, разработки научно обоснованных рекомендаций по предот­вращению негативных последствий опустынивания и проведения контроля их выполне­ния.

Создание системы космического мониторинга предусматривает разработку классифи­кации, методов, структуры и программы исследований. В основе мониторинга лежат комплексные космическая, аэро- и наземные съемки, обеспечивающие исследования на ре­гиональном и локальном уровнях: Выделены три основные блока мониторинга: съемки Зем­ли, обработки информации и управления. Комплексная программа включает три подпро­граммы мониторинга: ландшафтов, природопользования и процессов опустынивания. В рамках подпрограмм определен конкретный набор объектов исследования и их характери­стики, устанавливаемые с помощью дистанционных методов. Разработаны требования к космической съемке для решения различных задач мониторинга.

В целях проведения комплексных исследований Приаралья и пустыни Кызылкум были использованы мелкомасштабные черно-белые космические фотоснимки с орбитальной станции «Салют» в масштабе 1:2400000 за 1975—1980 гг., обеспечивающие сплошное покрытие территории. Применялись также многозональные черно-белые, синтезированные спектрозональные фотоснимки с ИСЗ «Ресурс-Ф» в масштабе 1:1000000 с многократным покрытием района исследования и 1:200000 на отдельные территории за 1980—1989 гг. Кроме космических снимков, были проанализированы многочисленные текстовые и кар­тографические источники, а также результаты собственных выборочных наземных иссле­дований.

Комплексные географические исследования Приаралья и пустыни Кызылкум в рам­ках космического мониторинга включали фундаментальное, специальное и оперативное картографирование территории по космическим снимкам. В основу положено дешифриро­вание и картографирование современных ландшафтов в масштабах 1:2500000 и 1:1000000. На базе ландшафтных созданы карты процессов опустынивания, многолет­ней динамики, геоэкологической обстановки, природной очаговости болезней, мероприятий по борьбе с опустыниванием в основном в тех же масштабах. Кроме того, на ключевых уча­стках по материалам разновременной космической и аэросъемки в масштабах 1:200000 и крупнее с использованием собственных наблюдений на местности созданы крупномасштаб­ные карты современных ландшафтов и их динамики.

В основе комплексных географических исследований территории лежит составление фундаментальных карт современных ландшафтов, послуживших базой для последующего специального картографирования. Карты современных ландшафтов отражают фактическую ландшафтную дифференциацию территории с учетом характера их антропогенной измененности, в основном, на уровне видов ландшафтов. На них выделены природные ландшафты в Централь­ном Кызылкуме и их антропогенные модификации, сформировавшиеся в основном под воздей­ствием длительного орошения в дельтах и долинах Амударьи и Сырдарьи и выпаса скота в песчаных, солончаковых и глинистых пустынях, а также ландшафты обсохшего дна Аральского моря.

Составленные на ландшафтной основе карты процессов опустынивания характеризуют распространение групп негативных процессов, протекающих в различных компонентах ланд­шафтов и приводящих к деструктивным изменениям природной среды. На картах показано около 30 процессов, вызывающих изменения в рельефе, поверхностных и подземных водах, почвах и растительном покрове. Выделены группы процессов, связанные с обсыханием мор­ского дна и дельтово-аллювиальных равнин, пастбищной дигрессией, ирригационным и постир­ригационным опустыниванием. Выявлена четкая приуроченность конкретного набора процессов к определенным ландшафтам и типам использования земель.

Карты многолетней динамики ландшафтов за последние 30 лет передают характер и сте­пень изменения природной среды в условиях нарастающего антропогенного воздействия. Многолетние изменения структуры и состояния ландшафтов выявлены с помощью ретроспективного дешифрирования многолетнего ряда космических снимков и их сопоставления с географиче­скими картами района исследования, составленными с начала 60-х гг. На картах показаны территории, на которых произошло формирование первичных ландшафтов, смена одних ланд­шафтов другими; изменения структуры ландшафтов в пределах одного инварианта, изменение свойств и отдельных черт структуры ландшафтов; признаки изменений не обнаружены.

Эволюционные преобразования ландшафтов пустыни Кызылкум катастрофического ха­рактера прослежены с использованием материалов разновременной космической съемки на примере формирования антропогенного озера Айдаркуль с обширной зоной подтопления на месте бывшего солончака Айдар. На ключевом участке, включающем Голодную степь и юго-восточную окраину Кызылкума, составлена карта современных ландшафтов в масштабе 1:1 000000 и концептуальная модель эволюционных изменений в виде блокдиаграммы. На ней в качестве единой геосистемы представлены долина реки Сырдарьи с Чардарьинским водохрани­лищем, орошаемым ее водами массив сельскохозяйственных земель в Голодной степи и природная депрессия Айдар. На блок-схеме отражена смена ландшафтной структуры при­родной депрессии с процентным соотношением площадей ландшафтов, характерным для дан­ной территории в 1954 и 1983 гг. (рис. 8). Системой стрелок переданы антропогенные факто­ры, вызвавшие эволюцию ландшафтов и многочисленные негативные последствия этого явле­ния. Карты геоэкологической обстановки построены с учетом предыдущих карт. Геоэкологиче­ская оценка проводилась в рамках выделенных ландшафтных единиц. Для них установлен преобладающий тип изменений: природный, природно-антропогенный; указаны преобладаю­щие группы природно-антропогенных процессов. Проведена оценка степени изменений основ­ных ландшафтных компонентов по пятибалльной шкале в соответствии с разнообразными клас­сификациями. Отмечены современные тенденции изменений ландшафтов: восстановительные, дигрессионные.

На основе перечисленных сведений, используя разработанную геоэкологическую класси­фикацию современных ландшафтов, на картах выделены пять основных категорий ландшаф­тов: естественные, оптимизированные (преобразованные в хозяйственных целях), компенси­рованные (восстановленные до исходного или близкого к нему состояния), угнетенные и нарушенные, а также их различные сочетания. Выявление нарушенных, сочетание нарушен­ных и угнетенных ландшафтов послужило обоснованием для выделения зон экологического бедствия.

Исходя из результатов проведенного картографирования, обширная зона экологическо­го бедствия зафиксирована на большей части Приаралья, включая высохшие участки морско­го дна, периферические части дельт Амударьи и Сырдарьи, разделяющие их древнеаллювиальные равнины. В Кызылкуме выделены три района экологического бедствия: эоловые равнины на севере пустыни, древнеаллювиальные и эоловые равнины в периферической части Бухарско­го оазиса, а также эоловые и глинистые равнины в юго-восточной части Кызылкума.

В рамках комплексного картографирования на ландшафтной основе составлена схема распространения и динамики эпизоотии чумы среди грызунов в масштабе 1:4000000. При этом были использованы материалы разновременной космической съемки, а также данные Узбек­ской противочумной станции за 1948—1982 гг. В результате картографирования выявлены ре­гиональные особенности ландшафтной дифференциации и динамики природной очаговости бо­лезней в условиях опустынивания. Статистическая обработка данных многолетних наблюдений позволила определить характерные динамические ряды эпизоотии в различных ландшафтах. Сопоставление результатов статистических и картографических исследований позволило уточ­нить природные и антропогенные предпосылки многолетних миграций эпизоотии чумы в преде­лах пустыни Кызылкум.

На базе приведенных карт составлена карта мероприятий по борьбе с опустынива­нием в масштабе 1:2500000. На ней даны рекомендации по осуществлению комплекс­ных мер на базе существующих предложений и регионального опыта с учетом реальной геоэкологической обстановки. В рамках ландшафтных выделов представлены комплексы водных, фито-, земельных, химических, рекультивационных, а также социально-эконо­мических и научно-исследовательских мероприятий. Таким образом, возможно более полно и объективно учесть опыт внедрения эффективных мер на отдельных участках пустыни и рас­пространить его на весь район исследования, основываясь на выделении ландшафтов-аналогов.

Проведенные комплексные географические исследования, включающие картографиро­вание и составление концептуальных моделей функционирования и развития ландшафтов, представляют собой целостный ряд экспериментальных научных разработок космического мониторинга, осуществляемых в целях контроля и оптимизации природной среды различ­ных регионов мира с использованием материалов, получаемых с разнообразных космиче­ских аппаратов.