ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 5, с. 821-828
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.435.326,551.435.34,551.435.322
ДИНАМИКА МОРСКОГО БЕРЕГА АНАПСКОЙ ПЕРЕСЫПИ
© 2015 г. В. В. Крыленко
Южное отделение Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Геленджик e-mail: krylenko.slava@gmail.com Поступила в редакцию 09.03.2015 г., после доработки 31.03.2015 г.
В работе представлены методика и результаты изучения динамики береговой линии Анапской пересыпи на основе анализа архивных и современных материалов спутниковой съемки и аэрофотосъемки. Выявлено, что вдоль морского берега Анапской пересыпи имеются несколько участков размыва (отступание уреза превышает 70 м за 50 лет) и относительно стабильный участок в центральной части пересыпи. Кроме того, проведенный анализ короткопериодной динамики положения уреза показал, что величина кратковременного (до следующего шторма) смещения уреза в ту или иную сторону относительно среднего положения достигает 30 м. Полученные данные уточнили и детализировали динамику береговой линии Анапской пересыпи, что важно для понимания литодинамических процессов в береговой зоне и для разработки прогноза дальнейшего развития геосистемы пересыпи.
DOI: 10.7868/S0030157415050081
ВВЕДЕНИЕ
Анапская пересыпь — это аккумулятивное тело (сложенное преимущественно кварцевым песком с примесью ракуши и ракушечного детрита) протяженностью около 47 км, расположенное в северо-западной части кавказского побережья Черного моря (рис. 1). Анапская пересыпь является полигенетической аккумулятивной береговой формой и сочетает в своем развитии поперечное и продольное перемещение наносов [1, 3, 6, 13].
Ширина пересыпи от 80 м в северной части до 1.5 км в южной. Несмотря на интенсивное хозяйственное (рекреационное) использование [5], в отличие от большинства подобных аккумулятивных форм неприливных морей (черноморского и балтийского региона), литодинамическая система Анапской пересыпи не подверглась существенному техногенному преобразованию и представляет интерес с точки зрения изучения природных процессов и закономерностей. Различные аспекты происхождения и эволюции Анапской пересыпи рассматривались многими исследователями [1, 3, 11]. В этих и других работах отмечалось отступание морского берега пересыпи в течение последних десятилетий, однако, точных данных по величинам размыва и его скорости не было. Поскольку для разработки планов по хозяйственному использованию и охране пересыпи [5] необходимы значительно более точные сведения по ее динамике и устойчивости, актуально проведение новых исследований. Изучению разнопериодной динамики уреза и тенденций ее изменения с помощью современных методов исследования посвящена настоящая статья.
АНАЛИЗ МЕТОДИКИ И ДАННЫХ ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для изучения динамики береговой линии Анапской пересыпи в 1984 г. Северо-Кавказским Геоэкологическим центром [2] была заложена ре-перная сеть. Анализ годичных промерных данных показал, что на любом участке могут наблюдаться большие изменения ширины пляжа — амплитуды колебаний ширины пляжа в течение года составляют ±20 м. Кроме того, отмечен синусоидальный характер колебания планового положения уреза вдоль протяженности берега. "Длина волны" составляет примерно 2.0—2.5 км, эти "волны" смещаются по направлению транзита береговых наносов.
Позднее была проведена работа по определению долговременных изменений береговой линии с использованием материалов аэрофотосъемки 1948, 1972, 1992 и 2000 гг. [4]. На снимках по опорным створам ручным способом производилось измерение параметров основных морфологических элементов пересыпи. Анализируя полученные данные, авторы [4] исследования отметили преобладание размыва над аккумуляцией по протяженности берега (рис. 2). Также было отмечено, что в период 1992—2000 гг. на северной части пересыпи наблюдалась стабилизация или даже наращивание ширины пляжа. Анализируя приведенные в работе [4] величины, следует отметить невысокую точность и достоверность приведенных данных. Частично это следствие недостаточности исходных материалов (данные некоторых съемок не покрывали всю протяженность пересыпи), частично — следствие несовершенства методов дешифрирования снимков и получения количественных характеристик. Основ-
М. Магдалины Ос^ец^^^^^^^ЕитязеВский лиман
ЧЕРНОЕ МОРЕ
% % \«? ^
мыс Анапский
Рис. 1. Схема Анапской пересыпи и местоположение опорных профилей.
ч о
-2 -
а
Э
ы
Ъ 1
т
а &
13
с
о &
о
к
О
0 -
1
пересыпь оз. Соленое
Бугазская пересыпь
Благовещенский останец
1 М НЧФН^
Витязевская пересыпь
Аккумуляция Анапская терраса
45 4443 424140 3938 37 36 35 34 33 32 3130 2928 27 26 25 24 23 22 2120191817161514131211 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1
Профили
Рис. 2. Скорости размыва морского берега Анапской пересыпи: 1 (с заливкой) — по данным [4] (съемки 1948, 1972, 1992 и 2000 гг.); 2 — по данным [9] (съемки 1966 и 2011 гг.); 3 — новые данные.
09
3
ными недостатками данного исследования были отсутствие "привязки" к географическим координатам, сложность визуального определения на снимках границ морфологических элементов пересыпи, малое количество промерных створов.
После появления в сети Интернет материалов дистанционного зондирования, ранее недоступных для научных исследований, и развития технологий обработки подобных данных, появилась возможность уточнить и детализировать ход динамики морского берега пересыпи. В работе [8]
было впервые проведено исследование долгопериодной динамики берега Анапской пересыпи на основе анализа аэрофотосъемки периода Второй Мировой войны. Позднее, с использованием этой же съемки и космических снимков СОЯОМЛ за 12 августа 1966 г., и GeoEye за 3 августа 2011 г., Н.В. Лаврентьевым [10] были измерены величины смещения морского берега с шагом 1 км. Обработка снимков велась с использованием современного программного обеспечения, материалы собраны в ГИС с использованием технологии
Scanex WEB GeoMixer [10]. Полученные в работах [8, 10] данные значительно (рис. 2) различались с величинами, приведенными в [4], но позволили оценить динамику берега лишь для короткого южного участка пересыпи длиной около 10 км.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для изучения динамики берега Анапской пересыпи в настоящей работе использованы материалы аэрофотосъемки 1941 г. (выполненной германскими ВВС в период Великой Отечественной войны [15]), космические снимки 1960-х годов (выполненные по программе CORONA [14]), и космические снимки с пространственным разрешением от 0.5 до 2.0 м на период с 2003 г. по настоящее время.
Появление и развитие в последнее десятилетие большого количества общедоступных картографических сервисов (Google Earth, Yandex Maps, Nokia, Bing Maps, maps.Kosmosnimki.ru и др.) позволило использовать в научных исследованиях большой массив космических снимков. Особенно удобен в этом отношении сервис Google Earth, позволяющий работать с разновременными космическими снимками. Наличие серий снимков с разницей между съемками от нескольких недель до нескольких месяцев позволило существенно изменить представления о скоростях и механизме изменения положения уреза.
Поскольку для большей части использованных снимков методика и качество плановой "привязки" неизвестны, проведена геометрическая коррекция снимков. В качестве базового снимка, к которому производилась привязка, была взята мозаика аэрофотопланов от 21 ноября 2013 г. с пространственным разрешением 10 см, положенных на высокоточную цифровую модель рельефа (ЦМР), выполненную по данным воздушного лазерного сканирования (ВЛС). Основной сложностью привязки было малое количество визуально определяемых контрольных точек, имеющихся одновременно на исторических и современных снимках. Тем не менее, удалось до минимума свести плановые искажения используемых снимков для всей прибрежной полосы пересыпи.
После окончательной привязки снимков было произведено снятие количественной информации по динамике уреза. С 2010 г. сотрудниками Южного отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН проводятся комплексные исследования Анапской пересыпи [7, 8, 12]. Для систематизации и пространственной привязки получаемых данных, в этих работах используются "виртуальные" (поскольку на пересыпи нет жестко закрепленных на местности ориентиров) опорные точки, расположенные вблизи среднего положения уреза через 1 км друг от друга (рис. 1). Через эти точки проходят попе-
речные береговой линии опорные профили, по которым проводятся различные исследования. Для изучения динамики уреза потребовалось создать базис, относительно которого можно будет измерять расстояние до уреза. В качестве базиса была использована виртуальная базовая полилиния, в плане повторяющая очертания пересыпи. Измерение расстояния от базовой линии до уреза производилось по нормали, проводимой через стандартную опорную точку (через 1 км), и дополнительные точки, установленные с шагом 0.25 км.
ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОТКОПЕРИОДНОЙ ДИНАМИКИ ЛИНИИ УРЕЗА
Анализ данных дистанционного зондирования и натурные наблюдения показывают, что, в зависимости от текущей и предшествовавшей гидро-литодинамической ситуации, конфигурация береговой линии на одном и том же участке пересыпи может изменяться от практически прямолинейной до синусоидальной. В результате разовые измерения на определенных профилях могут давать весьма значительные отклонения от среднего положения. Поэтому, прежде чем анализировать новые данные по многолетней динамике берега, необходимо было оценить имеющуюся информацию по короткопериодной динамике уреза. Для этого были использованы снимки периода 2011—2015 гг., временной промежуток между которыми составлял от нескольких дней до года.
На многих снимках отмечается чередование участков локального размыва или аккумуляции (рис. 3), формирование которых связано с вдоль-береговым движением наносов и динамикой прибрежного подводного вала. Возникает подобная конфигурация далеко не при каждом шторме, возможно (эта тема требует дальнейшего изучения), для ее формирования необходима значительная вдольбереговая составляющая волнового воздействия.
На северной и центральной частях пересыпи, севернее профиля 14, д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.