Обобщенное распределение площадей малых озер в криолитозоне Западной Сибири по космическим снимкам высокого разрешения

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью уточнения вида закона распределения размеров озер для оценки эмиссии метана из малых термокарстовых озер на обширных территориях криолитозоны. В настоящее время гистограммы этих распределений получают по космическим снимкам на отдельных тестовых участках, что вызывает сложности в определении вида закона распределения озер на территории криолитозоны, из-за отсутствия методологии обобщения эмпирических гистограмм распределения размеров озер, полученных на ограниченной совокупности тестовых участков, на всю территорию исследований. Цель работы: изложение методических вопросов определения закона распределения площадей малых термокарстовых озер в криолитозоне в широком диапазоне их размеров на основе обобщения гистограмм распределения озер по площадям, получаемых по космическим снимкам на ограниченной совокупности тестовых участков на территории исследований. Методы исследования: дистанционные методы исследования полей термокарстовых озер с использованием спутниковых снимков; метод тестовых (ключевых) участков; метод определения зон активного термокарста с использованием спутниковых снимков; методы геоинформационных систем для пространственного анализа данных о термокарстовых озерах, полученных из спутниковых изображений. Результаты. Рассмотрены методические вопросы обобщения эмпирических гистограмм распределения озер по площадям, полученным по снимкам высокого разрешения на ограниченной совокупности тестовых участков, на всю территорию исследований с целью определения вида закона обобщенного распределения озер по площадям. Предлагаемый подход к построению эмпирических гистограммы основан на использовании снимков высокого разрешения Канопус-В, БКА и ALOS, отражающих распределения малых озер. Дистанционные исследования проведены на 66 тестовых участках, расположенных достаточно равномерно на территории криолитозоны Западной Сибири. Обобщенная гистограмма распределения озер по площадям в криолитозоне, представленная в виде графика в двойном логарифмическом масштабе, обеспечивающем ее компактное представление в очень широком диапазоне изменения размеров озер, допускает линейную аппроксимацию, что подтверждает степенной вид обобщенного распределения озер в криолитозоне Западной Сибири.

Relevance of the research is caused by the need to clarify the type of law of lakes size-distribution for estimating methane emission from small thermokarst lakes in vast areas of permafrost. Currently, the histograms of the distributions are obtained by satellite images on separate test sites. This causes difficulty in determining the type of lakes distribution law on all the territory of the permafrost zone, due to the lack of methodology of generalizing the empirical histograms of lake distribution, obtained on a limited set of test sites, on the entire territory of research. The main aim of the research is to develop the methodological issues of determining the law of distribution of small thermokarst lakes areas in permafrost in a wide range of sizes based on generalization of the lakes size-distribution histograms obtained by satellite images on a limited set of test sites on the study territory. Methods: remote study of thermokarst lakes fields based on satellite imagery; method of test (key) sites; method for determining the active thermokarst areas using satellite imagery; methods of geographic information systems for spatial analysis of data on thermokarst lakes. Results. The authors have considered the methodical issues of generalizing empirical histograms of lakes size-distribution, obtained by high-resolution images on a limited set of test sites, on the entire territory of studies, to determine the type of law of the generalized lakes size-distribution. The proposed approach to construction of empirical histograms is based on application of high resolution images of Canopus-V, ALOS and BKA, reflecting the distribution of small lakes. Remote study was carried out at 66 test sites located quite evenly on the territory of the permafrost zone of Western Siberia. The linear approximation of generalized histogram of lakes size-distribution in permafrost territory, represented as a graph in double logarithmic scale, providing its compact representation in a very wide range of changes in lake sizes, confirms the power form of generalized size-distribution of lakes in the permafrost zone of Western Siberia.