Исследование Земли из Космоса, 2022, № 4, стр. 38-52

Динамические параметры изменений оползневых очагов в криолитозоне по материалам дистанционных съемок (на примере о. Банкс)

Т. В. Орлов a*, М. В. Архипова a, В. В. Бондарь a

a Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН
Москва, Россия

* E-mail: tim.orlov@gmail.com

Поступила в редакцию 17.10.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Оползневые процессы являются одними из самых массовых и активных экзогенных процессов, которые в настоящее время все чаще проявляются в зонах вечной мерзлоты в результате изменений климата, требуя пристального внимания и изучения. Анализ весьма подверженной этим процессам территории одного из островов Северной Канады, острова Банкс, подтвердил и расширил более ранние исследования оползневых процессов в этой зоне, которые отмечают усиление активизации оползней. Изучение и оценка параметров оползневых очагов в южной части острова Банкс показала, что в период с 1976–1999 гг. развитие оползней происходило относительно однородно, но после 1999 г. наблюдается резкий рост их активности. Отмечается два типа периодов активизации новых оползней: шквальные активизации, произошедшие в 1999, 2011, 2012 и 2013 гг., когда одновременно сходят 20–30 оползней и случайные активизации, которые отмечались в промежутках между шквальными. Они характеризуются сходом 1–2 оползней ежегодно. Уже существующий очаг растет практически ежегодно. При этом значимых корреляций в расположении оползней и их пространственной кластеризации не выявлено. С помощью кластерного анализа по параметрам суммы длины и ширины оползней мы выделили 6 классов, которые различаются в первую очередь по интенсивности и масштабу подвижек. Для исследуемой территории не было выявлено появления новых оползней с 2013 г., можно ожидать шквальной активизации в ближайшие годы.

Ключевые слова: оползни, высокие широты, изменение климата

ВВЕДЕНИЕ

Современные изменения климата особенно явно проявляются в высоких широтах и влекут за собой существенную активизацию экзогенных процессов. К ним относятся и оползневые процессы. Активизация оползневых процессов отмечается во многих областях Арктики.

Оползневые процессы в Арктической зоне развиваются в различных природных ситуациях. Много исследований посвящено развитию оползней на Аляске и севере Канады. A. Gibbs (2019) с соавторами показали, что скорость отступания обрывов в результате действия обвальных и оползневых процессов для Аляски во многом превышает типичные для этих широт скорости. Для пологих склонов было показано, что таяние вечной мерзлоты усиливает частоту оползней, даже на пологих склонах (Patton, Rathburn, Capps 2019). Эти оползни характеризуются высокими скоростями и большим масштабом. Для севера Канады (Kokelj et al 2017) отмечены полосы 60–100 км, где интенсивно проходят оползневые процессы из-за таяния вечной мерзлоты. Эти ландшафты составляют около 17% площади сплошной вечной мерзлоты на исследуемой территории размером 1.27 × × 106 км2. Количество оползней вдоль побережья Юкона увеличилось на 73% в период с 1952 по 2011 г. (Ramage et al 2018), а общая площадь покрытия оползней увеличилась на 14%. Наибольшее увеличение наблюдалось в моренах сброса, где скорость увеличения оползней составляла 1.2 оползней в год. Многие из них полициклические, были повторно активированы в период с 1972 по 2011 г. Для Британской Колумбии было показано очевидное увеличение количества оползней за последние 15 лет (скорость в среднем 2.3 оползня в год). На оползни в горной местности сильно влияют климатические факторы, включая осадки и температуру. Для долины р. Бакингорс были показаны пространственная и временная группировка 8 крупных и некоторых более мелких оползней. Это указывает на таяние вечной мерзлоты, как причину их активизации (Geertsema et al. 2006). Для долины р. Маккензи на результатах исследования 13 оползней было показано (Wang, Paudei 2009), что существует приблизительная корреляция между скоростью регресса разрушения и высотой стены уступа. Скорость регресса увеличивается с увеличением высоты стенки уступа. Стена уступа может отступать до 10 м/год. Оползни на склонах северной экспозиции не обязательно отступают медленнее, чем на склонах южной экспозиции.

Для острова Банкс A. Lewkowicz и R. Way (2019) описали активизацию 4000 оползней в период с 1984 по 2015 г., главным образом, после четырех особенно теплых летних периодов. Изменение цвета из-за повышенной мутности произошло в 288 озерах, пострадавших от стоков оползней и отложений, скопившихся на дне долин.

Большой вклад в изучение оползневых процессов внесли исследования на стационаре Васькины дачи (Ямал), в том числе под руководством М.О. Лейбман (2019). Исследование на ключевом оползневом цирке показало 7 циклов активизации оползней, с помощью радиоуглеродного метода был определен их приблизительный возраст – 250 г. до н.э., 210, 640, 1000, 1300, 1700 и 1989 г. н.э. Эти даты совпадают с годами с теплым летом. Периоды активизации разделяются периодами относительной стабильности продолжительностью 290–460 лет, необходимыми для восстановления напряженного состояния склонов и условий местности, благоприятных для оползневого процесса. Древним оползням с полностью восстановленным растительным покровом, вероятно, не менее 300 лет, а некоторые образовались не менее 2000 лет назад.

Еще в 2000 г. группой под руководством М.О. Лейбман была сформулирована концепция поэтапной переработки рельефа равнин Арктики. Рассмотрены два главных этапа преобразования склонов: первый обусловлен голоценовым потеплением, на этом этапе закладывались термоцирки по пластовым льдам. Второй этап наступает с затуханием первого – склоны развиваются в зависимости от колебаний климата, литологического и химического состава пород. Ландшафтно-климатический цикл составляет примерно 350 лет. Локальные условия, вероятно, возникают чаще и реализуются в виде отдельных оползней, о чем свидетельствует существование 9–23 летнего цикла.

Для термоцирков на бортах термокарстовых озер центральной Якутии было показано (Séjourné et al 2015), что на южных склонах термокарстовых озер таяние вечной мерзлоты приводит к регрессивному таянию, которое формирует термоцирки. Абляция льда активно их поддерживает с отступом 0.5–3.16 м/год. Развитие и статистическое распределение термоцирков, а также деградированных полигональных байджарахов подтверждают мнение о том, что текущее развитие термокарста в основном контролируется инсоляцией на берегах термокарстовых озер. Вероятностную модель развития оползневых процессов разработал А. Викторов (2015), в рамках которой показал наличие стабильного пространственно-временного распределения статуса оползней в пределах однородной территории.

Активно изучаются криогенные оползни и в горных районах Китая. Для одного из регионов Тибетского нагорья (Luo et al. 2019) анализ спутниковых снимков выявил, что в период с 2008 по 2017 г. общее число оползней увеличилось на 253%, а общая площадь поверхности увеличилась на 617%. Значительное увеличение оползней пришлось на 2010 и 2016 годы, что связано с аномально высокой температурой воздуха и большим количеством осадков в эти года. Для другого региона на 15 участках было показано (Mu et.al. 2020), что большинство оттепелей было полициклическими, имело начальную фазу развития, фазу активного развития и фазу реактивного развития, на которые влияли геоморфологические и почвенные условия. Средние темпы роста оползней прогрессивно увеличивались, был зафиксирован быстрый рост оттаивания вечной мерзлоты. F. Niu et al. (2015) для участка Тибета показали, что распределение оползней обусловлено наличием вечной мерзлоты, уклонами от 6 до 10° и среднегодовой температурой, превышающей ‒0.5°С. Оползни классифицируются как регрессивные оползания из-за оттаивания верхней стенки. Было показано, что активизация оползней может быть вызвано тремя факторами: высокие температуры в летний период, большое количество осадков, которое может вызвать подъем грунтовых вод до уровня 1.42 м, сейсмическая активность.

Как показывает обзор ситуации с развитием оползней в мире, практически по всех областях, где проходит изучение оползневых криогенных процессов, фиксируется их значительная активизация. Именно для зоны высоких широт, а также высокогорных условий характерна очень чуткая реакция на современные процессы изменения климата. Системы этих регионов находятся в относительно неустойчивом состоянии и минимальные изменения климатических, а за ними и грунтовых условий приводят к существенной активизации криогенных процессов.

Несмотря на то, что оползневые процессы в арктической зоне изучаются очень активно, измерению конкретных параметров развития оползней уделяется недостаточно внимания.

Целью этой работы является анализ активизации оползневых очагов в пределах острова Банкс (Канада) и оценка динамических параметров активизации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для измерения параметров активизации оползневых очагов был выбран небольшой участок острова Банкс (Канада) с большим количеством очагов оползневых процессов (рис 1). Оползневые процессы этого острова были предварительно выделены в работе A. Lewkowicz и R. Way (2019), но их описание и измерение были сделаны бегло. Для установления характеристик активизации требуются дополнительные измерения.

Рис. 1.

Исследуемая территория на снимке острова Банкс.

Остров Банкс имеет площадь около 70 тыс. км2, является самым западным островом Канадского Арктического архипелага. На западе омывается морем Бофорта, на севере отделен от островов Принс-Патрик и Мелвилл проливом Мак-Клур, на востоке от острова Виктория проливом Принца Уэльского и от материковой Канады на юге заливом Амундсена.

Рельеф острова разнообразен, варьируется от сильно расчлененного нагорного плато на севере, низменных, покрытых ледниковыми отложениями слабохолмистых территорий в центральной части и моренных холмов, и скальных нагорий на юге (Belliveau, 2007).

Остров Банкс полностью находится в зоне сплошной вечной мерзлоты, в которой содержание грунтового льда меняется от высокого до среднего, а мощность может превышать 500 м. Остров располагается в двух природных зонах – полярной тундры и прибрежной арктической тундры, климат арктический. Среднегодовая температура воздуха в юго-западной части острова составляет –12.8°C, а годовое количество осадков около 150 мм, из которых 65% приходится на снег (A. Lewkowicz, R. Way, 2019).

Исследуемая территория располагается в южной части острова (рис. 1).

Территория представляет собой обширную долину реки Нельсон протяженностью около 30 км, берущей свое начало на моренном плато и впадающей в залив Амундсена. Долина реки с юго-западной стороны врезана в крутые утесы Нельсон-Хед (высота 425 м), сложенные докембрийскими породами, с юго-восточной части в утесы, сложенные желтыми, белыми и красными кварцитами.

Рис. 2.

Положение оползней в долине реки Нельсон.

Из имеющейся базы данных оползней острова Банкс (Lewkowicz, Way 2019) были выбраны оползни, зафиксированные на относительно однородной по ландшафтным и геоморфологическим признакам территории – вдоль правого крутого, местами обрывистого и высокого (от 300 до 500 м) борта речной долины, изрезанного многочисленными водотоками, впадающими в основную реку Нельсон. Крутизна склонов, в пределах которых выявлены оползни составляет 2–11°.

Для исследования закономерностей развития оползневого процесса на острове было отобрано 119 оползней, которые в большей степени приурочены к склонам водотоков и оврагов (тип R), либо, в меньшей степени, зафиксированы вдали от них (тип S) (рис. 3).

Рис. 3.

Оползни на снимке: а – тип R, б – Тип S.

У каждого выбранного оползня за каждый год были измерены следующие параметры:

1. Длина от подошвы склона до бровки срыва (d1).

2. Длина от линии тальвега до бровки срыва (d2).

3. Длина от подошвы склона до линии водораздела (условная линия, проходящая между двумя соседними водотоками) (d3).

4. Ширина оползня (w).

Схема измеряемых параметров показана на рис. 4. Выбор параметров был связан как с их значимостью при характеристике оползня, так и с возможностью их достаточно точного определения по используемым данным – имеющимся материалам дистанционного зондирования.

Рис. 4.

Измеряемые параметры оползня.

Измерение параметров (в метрах) производилось в программе QGIS.

Для измерения были подобраны космические снимки за 1988–2019 гг., кроме того, были использованы снимки Corona за 1976 г. Таким образом, временные интервалы были покрыты следующими типами спутниковых снимков:

– 1976 г. Corona (12 м/пикс)

– 1988–1999 гг. Landsat-5 TM (30 м/пикс)

– 1999–2013 гг. Landsat 7 (15 м/пикс)

– 2013–2015 гг. Landsat 8 (15 м/пикс)

– 2019 г. WorldView-2 (0.5 м/пикс)

– 2015–2019 гг. Sentinel 2 (10 м/пикс)

В качестве опорного материала выступал снимок WorldView-2 (0.5 м/пикс) от 3 августа 2019 г., представленный в покрытии ESRI Satellite (ArcGis World Imagery).

Использованные космические снимки позволяют измерить приведенный ряд параметров за весь временной интервал исследования (43 г.) с достаточной точностью. Погрешность измерений соответствует разрешению использованных снимков и является разной для разных периодов. Для периода 1999–2013 она может быть оценена как 15–20 м, для периода 1999–2015 как 7.5–10.5 м, для периода 2015–2020 как 5–7.5 м. Погрешность уменьшается во времени, так как увеличивается качество использованных снимков. Использование опорного высокодетального снимка в 2019 г. позволяет дополнительно верифицировать проведенные измерения.

Также, помимо космических снимков, была использована цифровая модель рельефа Artic DEM (2 м/пикс), с помощью которой был проведен анализ поверхности исследуемого участка и измерены характеристики рельефа. Для мультиспектральной съемки использовался метод паншарпенинга для улучшения свойств визуального дешифрирования снимка.

В качестве вспомогательных ресурсов для визуального анализа изменений поверхности земли использовались такие продукты, как Google Earth Engine Timelapse и Google Earth Pro. Наборы данных представляют собой серию ежегодных снимков земной поверхности различными спутниками с 1984 по 2018 г., которые представлены в качестве масштабируемого видеоряда. Подобный способ предоставления информации позволил отследить появление новых случаев активизаций, а также более точно оценить и рассмотреть движение грунтов там, где это было затруднительно на отдельных снимках из-за невысокого разрешения, облачности и снежного покрова.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Каждый параметр анализировался отдельно и был получен характер распределения параметра во времени (рис. 5).

Рис. 5.

Изменение параметров оползней во времени с накоплением: а – длин оползней вдоль по склону, б – ширины оползня поперек склона, в – расстояния от тальвега, г – расстояния до водораздела. Каждая отдельная горизонтальная полоска на графике соответствует оползневому очагу.

На рис. 5, а–в приведено изменение параметров оползней во времени с накоплением. На рис. 5, а показано увеличение с накоплением длины оползня вдоль склона (параметр d1, рис. 4), 5, б ширины оползня поперек склона (параметр w, рис. 4), 5, в расстояние от уступа до тальвега водотока (параметр d2, рис. 4), 5, г) расстояние от уступа до водораздела (параметр d3, рис. 4). Каждая строка в диаграмме соответствует одному оползню, слева направо показано изменение во времени. Цветом показано изменение значения соответствующего параметра.

Максимальная длина вдоль по склону оползневого очага зарегистрированная на выборке, составила 480 м, ширина 409 м. Оползень такого рода возникает на склоне в начале наблюдений и его характеристики увеличиваются в процессе наблюдений и достигают в максимальных значениях 480 м вдоль по склону, и 409 м поперек склона. Минимальная длина вдоль по склону оползневого очага зарегистрированная на выборке составила 54 м, ширина 40 м.

Для всех оползней характерно похожее поведение – довольно стабильный период в 1976–1999 гг., а далее резкий рост размеров. Как видно из рис. 5, оползни обладают различным поведением: встречаются оползни, которые активизируются постоянно (желтые оттенки для всех временных интервалов), стабильные до 1999 г. оползни, стабильные до 2011 г. оползни. Встречаются и другие случаи.

Была проанализирована зависимость частоты возникновения новых оползней в течение года (рис. 6). Под возникновением новых оползней понимались случаи, когда ранее стабильный склон оказался затронут оползневым процессом в первый раз за период наблюдений.

Рис. 6.

График накопленного распределения времени возникновения новых оползней.

На графике за полное количество – “1” взято суммарное количество появления новых оползней за весь период, для каждого года откладывается доля возникших новых оползней. Начало наблюдений было в 1976 г., соответственно, все оползни, зарегистрированные в 1976 показаны на этом графике как “новые”. Наблюдения с 1976 до 1988 г. отсутствуют из-за отсутствия съемки, поэтому полноценно интерпретировать график можно только с 1988 г.

На графике хорошо видны “шквальные” события, когда за один год количество возникновения новых оползней резко возрастает. На графике видно, что возникновение новых регистрировалось вплоть до 2013 г.

Можно говорить, что выявляется два типа периодов возникновения новых оползней:

1. Шквальная активизация, которая была отмечена в 1999, 2011 гг. и в 2012, и в меньшей степени 2013 г.

2. Случайная активизация, которая регистрировалась в промежутках между периодами шквальной активизации.

Для шквальной активизации характерно одновременное ежегодное появление 20–30 оползней. Для случайной активизации характерен сход 1–2 новых оползней ежегодно. В случае активизации оползневой очаг может увеличится до 100 м вдоль по склону, и до 50 м поперек склона.

Всего за 55 лет наблюдений была зафиксирована активизация 87 новых оползневых очагов, не активных в 1976 г. При этом 40 из них активизировались за период 1976–2012 г., остальные 47 за оставшийся 7 летний период.

Стоит отметить, что в период 2013–2019 гг. активизация новых оползней не отмечена, но оползни, выделенные ранее, продолжали смещаться.

На рис. 7 приведена карта распределения новых активизаций на исследуемом участке.

Рис. 7.

Карта новых активизаций по годам.

В целом, можно заключить, что оползни не образуют явных скоплений, приуроченности к прямым линиям и т.д., разумеется, это не означает, что на активизацию оползневого процесса не действуют локальные факторы (локальная крутизна, отсутствие дренажа и др.).

На рис. 8 представлено накопленное распределение смещений для оползней, которые были выявлены в первый срок наблюдений, а также для тех, у которых были отмечены первые активизации в период шквальных активизаций 1999 и 2011 гг.

Рис. 8.

График накопленного распределения смещений для оползней, выявленных в 1976 г., 1999, 2011 гг.

В качестве примера рассмотрим оползни с первой активизацией в 1999 и 2011 гг. График на рис. 8 показывает, что до первой активизации участок склона находится в стабильном состоянии. После того, как активизируется оползневой процесс и происходит первая активизация, оползень начинает ежегодно испытывать подвижки. И далее участок склона, вовлеченный в оползневой процесс, продолжает испытывать подвижки, вплоть до конца срока наблюдений.

Для выявления закономерностей динамики оползней была сделана классификация поведения оползней во времени.

Для разбиения оползней на классы по их изменению во времени был использован кластерный анализ. В качестве параметра, описывающего поведение оползня во времени, была выбрана сумма изменения длины и ширины оползня за год (изменение плановых размеров), в качестве меры сходства использован коэффициент корреляции. Было установлено, что выборка разбивается на 6 классов. Характер изменения плановых размеров получившихся классов оползней по годам приведен на рис. 9.

Рис. 9.

Классы оползней по изменению плановых характеристик за 30 лет (для каждого класса взята медиана значений): по вертикальной оси показано измерение плановых размеров в метрах, по горизонтальной оси годы. а – все классы, б – каждый класс отдельно.

Для класса 1 характерны оползни с небольшим изменением плановых размеров (не более 20 м) во время активизаций оползней. Активизация зафиксирована в следующие периоды: 1999–2002, 2012–2013, 2016–2019. Отличие этого класса от других – небольшие изменения плановых размеров, за исключением стартовых годов. С 2010 по 2011 большинство оползней этого класса не изменяет своих плановых размеров, т.е. находится в состоянии покоя в отличии от оползней других классов. Для класса 2 характерны оползни со средним изменением плановых размеров (до 40 м) во время активизации. Общие годы активизации оползней данного класса 1999, 2003, 2011–2013, 2015–2016, 2018–2019. В отличии от других классов оползни этого класса довольно сильно изменяют плановые размеры с 2011 по 2012, и наоборот, с 2016 по 2017 практически не меняют своих плановых характеристик. Для класса 3 характерны оползни с большими изменениями плановых размеров во время активизации. Общие годы активизаций – 1995, 1999, 2002, 2011, 2015–2019. В отличие от большинства других классов эти оползни изменяли свои плановые размеры с 1994 по 1995 и с 2001 по 2002, когда большинство других оползней было относительно стабильно, также для этого класса оползней характерно сильное изменение размеров с 1998 по 1999 г. Для класса 4 характерны оползни с сильным изменением плановых размеров с 1998 по 1999 и с 2010 по 2011 гг. Это отличает их от других классов. Также для них отмечено изменение плановых размеров с 2006 по 2007, в то время как другие оползни оставались стабильными в это время. Общие годы активизации, кроме указанных выше, 2003, 2013 и 2015–2016 гг. Для класса 5 характерны оползни с небольшим (до 20 м) изменением плановых размеров. Годы, когда оползни меняли свои размеры, это 1995, 1998–2003, 2011–2013, 2015–2017. От других оползней они отличаются изменением плановых размеров с 1994 по 1995 г., а также с 1998 по 2000 г. Для класса 6 характерны оползни со значительным (до 80 метров) изменением плановых размеров с 2012 по 2013 и с 2014 по 2015 г., в другие годы эти оползни остаются относительно стабильными.

Изменение значений параметра (суммы длины и ширины) приведены в табл. 1.

Таблица 1.  

Средние значения изменения плановых размеров (м) оползней разных классов по годам

В табл. 1 плановые размеры даны в метрах и округлены до десятков; розовым цветом помечены годы, когда почти все оползни меняют свои размеры, а голубым годы, когда большинство оползней остается в стабильном состоянии.

На рис. 10 приведено пространственное распределение классов оползней на территории.

Рис. 10.

Пространственное распределение оползней по классам.

Был проведен пространственный анализ характера распределения классов оползней по территории (рис. 10). Для этого рассчитана встречаемость оползней каждого класса вокруг километровой окрестности ста случайных точек. Для этого в пределах изучаемого участка были расположены сто точек случайным образом, вокруг каждой точки нарисован круговой полигон радиусом 1 км. Для каждого полигона рассчитано количество оползней разных классов, попавших внутрь полигона). Далее рассчитана корреляция между встречаемостью оползней разных классов (табл. 2)

Таблица 2.  

Корреляция встречаемости оползней разных классов

Классы 2 3 4 5 6
1 0.25 –0.06 0.06 –0.24 –0.08
2   0.11 0.19 0.04 0.35
3     0.41 0.01 0.29
4       0.30 0.36
5         0.27

Как видно из таблицы и рисунка, расположение по территории оползней, характеризующихся разным поведением во времени (относящихся к разным классам), не имеет какой-либо пространственной приуроченности, поскольку значимых корреляций в расположении разных классов и их пространственной кластеризации не выявлено.

Также был проведен анализ возможной связи выделенных классов и крутизн склонов, на которых расположены оползни. Крутизна склона, на котором располагаются оползни, определялась по модели ArcticDem (рис. 11).

Рис. 11.

Распределение классов оползней по склонам различной крутизны.

Различия классов по величине крутизны склона проверялись с помощью критерия Смирнова (Смирнов Н.В., 1939). Большая часть всех оползней расположена на пологих склонах (по Рычагов Г.И., 2006), но во всех классах представлены оползни, расположенные на очень пологих склонах, в некоторых классах отдельные оползни расположены на склонах средней крутизны. Значимых связей не выявлено класса оползня с крутизной не было выявлено.

ОБСУЖДЕНИЕ

В рамках работы было показано, что сочетание набора космической съемки, состоящего из снимков Corona, Landsat 5, 7, 8, Sentinel 2A, позволяет выстроить временной ряд анализа оползневых процессов длительностью около 50 лет. Использование опорного высокодетального снимка, а также цифровой модели рельефа позволяет уточнить и верифицировать измерения, полученные на основе съемки среднего разрешения.

В результате анализа данного временного ряда были получены новые закономерности различных аспектов проявления оползневых процессов в пределах выбранного участка о. Банкс.

Было установлено, что изучаемый участок был слабо затронут оползневым процессом в начале наблюдений. В 1976 г. было выделено 42 оползневых очага, к 2019 г. их число увеличилось до 119. Была проанализирована частота активизаций новых очагов проявления оползневых процессов. Большую часть времени наблюдается случайный процесс активизации (появления) новых оползней, при почти повсеместной шквальной активизации в определенные узкие периоды. Однако периоды между шквальными оптимизациями постоянно сокращаются. Новые очаги явно имеют тенденцию к увеличению частоты появления в период 1976–2013 гг. Однако в период 2013–2019 гг. (год окончания наблюдений) для исследуемой территории не было выявлено появления новых очагов. Можно предположить, что в скором времени возможна шквальная активизация. В то же время возможно причина прекращения возникновения новых оползневых очагов заключается в том, что на исследуемом участке большинство свободных участков для их возникновения уже заняты. Таким образом, следует продолжить наблюдения за частотой активизаций оползней на острове Банкс.

В рамках проведенного исследования были измерены линейные параметры очагов, такие как длина оползня вдоль склона, ширина оползня поперек склона, расстояние уступа до тальвега, расстояние уступа до водораздела за каждый год наблюдений. Было показано, что после своего появления на склоне оползневой очаг увеличивает свои размеры практически ежегодно и остается активным с момента появления до окончания наблюдений. При этом отдельные очаги могут увеличиться за период наблюдения до 480 м вдоль по склону, 410 м поперек склона.

Было выдвинуто предположение, что внутри общей выборки можно выделить группы оползней, объединенных по частоте активизации и увеличению размеров. С помощью кластерного анализа были проанализированы группировки оползней. Всего достоверно можно различить 6 классов для отобранной выборки (рис. 9, табл. 1). Каждый класс обладает своими свойствами поведения, частотой и размерами активизаций.

Безусловно, оползневые процессы имеют локальную приуроченность к склонам определенной формы и с определенными геологическими условиями, однако, данное исследование показало, что в пределах относительно однородных территорий процессы не имеют явной пространственной приуроченности к линиям. Они также не группируются в скопления и подчинены локальным факторам, которые обуславливают более или менее независимое размещение оползней. Этот факт может стать основой для вероятностного моделирования.

Вероятностное моделирование, в сочетании с интерпретацией дистанционных съемок является практически единственным методом выявления новых закономерностей для таких удаленных, сложно достижимых регионах, как о. Банкс и некоторые районы Российской Арктики.

Результаты, полученные для частоты появления новых очагов и для увеличения уже существующих, в целом хорошо согласуются с литературными источниками. Они коррелируют со многими исследованиями, отражающими активизацию оползневых процессов в криолиотозоне в разных регионах мира (Аляска, Ямал, Канада, Китай и др.). Также они подтверждают и расширяют исследования, уже проведенные по дистанционным данным для о. Банкс (A. Lewkowicz, R. Way, 2019).

ВЫВОДЫ

Проведенное исследование позволяет установить новые закономерности развития оползневых процессов в криолитозоне и сделать следующие выводы:

– Использование многолетнего набора космической съемки, в первую очередь, снимков Corona 60–70-х гг., временного ряда снимков Landsat-Sentinel, опорных высокодетальных снимков Maxar, Airbus, Роскосмос позволяет получать достаточно подробную информацию о происходящих процессах.

– Всего за 55 лет наблюдений была зафиксирована активизация 87 новых оползневых очагов, не активных в 1976 г. При этом 40 из них активизировались за период 1976–2012 г., остальные 47 за оставшийся 7-летний период.

– Шквальные активизации были отмечены в 1999, 2011 гг., 2012, и в меньшей степени для 2013 г.

– Случайные активизации регистрировались в промежутках между периодами шквальных активизаций.

Для шквальной активизации характерен одновременный ежегодный сход 20–30 новых оползней. Для случайной активизации характерен сход 1–2 новых оползней ежегодно.

– В случае активизации уже существующий оползневой очаг может увеличится до 100 м вдоль по склону, и до 50 м поперек склона за год.

– Отмечается нарастание частоты появления новых оползней во времени в период 1976–2013, однако после 2013 г. и до конца наблюдений (2019 г.) появления новых очагов не отмечено.

– До первой активизации участок склона находится в стабильном состоянии. После того, как активизируется оползневой процесс и происходит первая активизация, оползень начинает ежегодно испытывать подвижки.

– Распределение оползней не имеет пространственной приуроченности. В частности, не отмечается пространственной приуроченности к линиям, оползни не группируются в скопления и подчинены локальным факторам, которые обуславливают независимое размещение оползней.

Список литературы

  1. Лейбман М.О., Кизяков А.И., Арчегова И.Б, Горланова Л.А. Этапы развития криогенного оползания на Югорском полуострове и Ямале // Криосфера Земли. 2000. Т. IV. С. 67–75.

  2. Лейбман М.О., Хомутов А.В. Стационар “Васькины дачи” на Центральном Ямале: 30 лет исследований // Криосфера Земли. 2019. Т. XXIII. 1. С. 91–95.

  3. Рычагов Г.И. Общая геоморфология: учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. / Г.И. Рычагов. М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006. 416 с.

  4. Смирнов Н.В. Оценка расхождения между эмпирическими кривыми распределения в двух независимых выборках // Бюллетень МГУ, серия А. 1939. Т. 2. № 2. С. 3–14.

  5. Belliveau D.K. Coastal geomorphology of southwest Banks Island, NWT: historical and recent shoreline changes and implications for the future // Masters thesis, Faculty of Science Memorial University of Newfoundland. 2007. P. 8–18.

  6. Baolin W., Bhuwani P., Haoqiang L. Landslide of the Mackenzie valley and adjacent mountanainous and coastal regions // Landslides. 2009. 6:121–127. https://doi.org/10.1007/s10346-009-0150-y

  7. Costard S.F., Fedorov A., Gargani J., Skorve J., Massé M., Mège D. Evolution of the banks of thermokarst lakes in Central Yakutia (Central Siberia) due to retrogressive thaw slump activity controlled by insolation // Geomorphology. 2015. T. 241. C. 31–40.

  8. Fujun Niu, Jing Luo, Zhanju Lin, Jianhong Fang, Minghao Liu. Thaw-induced slope failures and stability analyses in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau, China // Landslides. 2015. https://doi.org/10.1007/s10346-014-0545-2

  9. Geertsema M., Clague J.J., Schwab J.W., Evans S.G. An overview of recent large catastrophic landslides in northern British Columbia, Canada // Engineering Geology 83. 2006. 120–143. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2005.06.028

  10. Gibbs A.E., Nolan M., Richmond B.M., Snyder A.G., Erikson L.H. Assessing patterns of annual change to permafrost bluffs along the North Slope coast of Alaska using high-resolution imagery and elevation models //Geomorphology. 2019. V. 336. P. 152–164.

  11. Jing Luo, Fujun Niu, Zhanju Lin, Minghao Liu, Guoan Yin. Recent acceleration of thaw slumping in permafrost terrain of Qinghai-Tibet Plateau: An example from the Beiluhe Region // Geomorphology. 2019. V. 341. P. 79–85.

  12. Kokelj S. V., Lantz T. C., Tunnicliffe J., Segal R., Lacelle D. Climate-driven thaw of permafrost preserved glacial landscapes, northwestern Canada // GEOLOGY. 2017. V. 45. 4. P. 371–374. https://doi.org/10.1130/G38626.1

  13. Lewkowicz A.G., Way R.G. Extremes of summer climate trigger thousands of thermokarst landslides in a High Arctic environment // Nature Communication. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09314-7

  14. Leibman M., Khomutov A., Kizyakov A. Cryogenic Landslides in the West-Siberian Plain of Russia: Classification, Mechanisms, and Landforms.In book: Landslides in Cold Regions in the Context of Climate Change, Environmental Science and Engineering. P. 143–162. Publisher: Springer International Publishing, Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-319-00867-7_11

  15. Mu Cuicui, Shang, Jianguo Zhang, Tingjun Fan, Chengyan Shufa, Wang Peng, Xiaoqing Zhong, Wen Feng, Zhang Mei, Mu Jia, Lin. Acceleration of thaw slump during 1997–2017 in the Qilian Mountains of the northern Qinghai-Tibetan plateau. Landslides. 2020. 17. https://doi.org/10.1007/s10346-020-01344-3

  16. Patton A.I., Rathburn S.L., Capps D.M. Landslide response to climate change in permafrost regions // Geomorphology. 2019. V. 340. P. 116–128.

  17. Porter Claire, Morin Paul, Howat Ian, Noh Myoung-Jon, Bates Brian, Peterman Kenneth, Keesey Scott, Schlenk Matthew, Gardiner Judith, Tomko Karen, Willis Michael, Kelleher Cole, Cloutier Michael, Husby Eric, Foga Steven, Nakamura Hitomi, Platson Melisa, Wethington Michael Jr., Williamson Cathleen, Bauer Gregory, Enos Jeremy, Arnold Galen, Kramer William, Becker Peter, Doshi Abhijit, D’Souza Cristelle, Cummens Pat, Laurier Fabien, Bojesen Mikkel. 2018. “ArcticDEM”, https://doi.org/, Harvard Dataverse, V1, [Date Accessed].https://doi.org/10.7910/DVN/OHHUKH

  18. Ramage J.L., Irrgang A.M., Morgenstern A., Lantuit H. Increasing coastal slump activity impacts the release of sediment and organic carbon into the Arctic Ocean // Biogeosciences. 2018. V. 15. P. 1483–1495. https://doi.org/10.5194/bg-15-1483-2018

  19. Victorov A.S. Probablistic model of landslide processes based on markov chains 15th international multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2015, www.sgem.org, SGEM 2015 Conference Proceedings, ISBN 978-619-7105-32-2/ISSN 1314-2704, 2015. V. 1. 2. P. 579–586.

  20. https://earthexplorer.usgs.gov/.

  21. https://www.pgc.umn.edu/data/arcticdem/.

Дополнительные материалы отсутствуют.