Картування просторово-часових трансформацій ложа колишнього Каховського водосховища після руйнування греблі за супутниковими знімками Sentinel-2
DOI:
https://doi.org/10.36023/ujrs.2025.12.4.296Ключові слова:
Каховське водосховище, водний режим, частота присутності води, екосистеми, екотопи, дистанційне зондування Землі, Sentinel-2, NDWIАнотація
Після руйнування греблі Каховського водосховища 6 червня 2023 р. відбувся швидкий скид води і масштабне оголення його ложа. Просторово-часові трансформації ложа колишнього водосховища продовжуються і досі, формуючи нові природні комплекси з неоднорідними умовами зволоження. Динаміка розподілу водного покриву в ложі залежить від багатьох чинників не лише від геоморфологічних особливостей території, але й від кліматичних чинників – сезонних змін температури повітря, кількості опадів та рівня випаровування. Оцінювання цих показників є важливим для прогнозування подальших змін ландшафту та визначення перспектив його використання. Проте в умовах ведення активних воєнних дій наземні дослідження неможливі на обраній території, тому були використані дані дистанційного зондування Землі. Для аналізу просторово-часових трансформацій ложа водосховища розроблено алгоритм побудови карти частоти присутності води (КЧПВ) на основі супутникових багатоспектральних знімків Sentinel-2.
Побудова КЧПВ відбувається в чотири кроки: 1) відбір знімків відповідно до зазначених вимог; 2) розрахунок спектрального індексу NDWI для кожного з відібраних знімків; 3) конвертація кожного отриманого шару індексу в бінарну маску води; 4) об’єднання всіх отриманих масок в КЧПВ, яка відображає частоту, з якою вода була присутня в кожному пікселі. Таким чином, відповідно до розробленого алгоритму було побудовано КЧПВ ложа колишнього Каховського водосховища на основі відібраних 12 безхмарних супутникових знімків Sentinel-2, отриманих за період з 20 червня 2023 до 23 вересня 2024. Для візуалізації і оцінки результатів отримана КЧПВ була розподілена на 6 класів, де 1 клас відповідає пікселям, які ніколи не були вкриті водою, тобто відносяться до суходолу, тоді як 6 клас містить пікселі, в яких вода була присутня протягом всього періоду дослідження. Тоді як 2-5 класи містять проміжні значення частоти присутності води та відповідають пікселям, де вода була присутня, але не постійно. Для кожного з цих класів було обчислено їхню площу та детально описано екотопи, що їм відповідають, та рослинність, яка там формується. Враховуючи, що метеорологічні умови (опади та температура повітря) також впливають на водний режим, також було проаналізовано дані з метеостанцій міст Запоріжжя, Нікополь та Херсон і показано відповідність цих даних змінам площі водної поверхні ложа водосховища. Отже, отримана КЧПВ допомагає прогнозувати режим подальшого формування та розвитку екосистем.
Внесок авторів: Концептуалізація – Л.П. Ліщенко та А.О. Козлова; методологія –А.А. Андреєв; формальний аналіз та оброблення даних –А.А Андреєв; дослідження – А.А. Андреєв, Л.П. Ліщенко, підготовка тексту статті – А.А. Андреєв, та Л.П. Ліщенко; рецензування та редагування – А.О. Козлова Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.
Фінансування: Це дослідження виконано в рамках НДР “ Дистанційні методи вирішення задач сталого розвитку і раціонального природокористування, засновані на комплексному аналізі гетерогенних геопросторових даних”, РК 0224U000990
Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом.
Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи
Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів
Посилання
Aliokhina, T. M. (2008) Heavy metals in bottom sediments of reservoirs. Geological and ecological problems of the Kakhovka Reservoir . 30–32. (in Ukrainian)
Gao, B. (1996) NDWI—A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment. 58(3), 257–266. https://doi.org/10.1016/s0034-4257(96)00067-3
Gascon, F., Bouzinac, C., Thépaut, O., Jung, M., Francesconi, B., Louis, J., Lonjou, V., Lafrance, B., Massera, S., Gaudel-Vacaresse, A., Languille, F., Alhammoud, B., Viallefont, F., Pflug, B., Bieniarz, J., Clerc, S., Pessiot, L., Trémas, T., Cadau, E., . . . Fernandez, V. (2017). Copernicus Sentinel-2A calibration and products Validation status. Remote Sensing, 9(6), 584. https://doi.org/10.3390/rs9060584
Gorelick, N., Hancher, M., Dixon, M., Ilyushchenko, S., Thau, D., & Moore, R. (2017) Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sensing of Environment. 202, 18–27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.031
Huang, C., Chen, Y., Zhang, S., Wu, J. (2018) Detecting, extracting, and monitoring surface water from space using optical sensors: a review. Reviews of Geophysics. 56(2), 333–360. https://doi.org/10.1029/2018rg000598
Kozlova, A., Khyzhniak, A., Piestova, I., & Andreiev, A. (2018). Synergetic use of Sentinel-1 and Sentinel-2 data for analysis of urban development and green spaces. In 17th International Conference on Geoinformatics-Theoretical and Applied Aspects.1-6. https://doi.org/10.3997/2214-4609.201801846
Kozlova, A., Lischenko, L., Andreiev, A., Lubskyi, M., & Lysenko, A. (2024) Water Occurrence Mapping of Kakhovka Reservoir after the Dam Destruction. International Conference of Young Professionals «GeoTerrace-2024». 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2024510066
Lischenko, L., & Filipovych, V. (2024) Operational satellite geomonitoring of the consequences of the destruction of the Kakhovka hydroelectric power plant dam. Ukrainian Journal of Remote Sensing. 2024. 11(1), 21–31. https://doi.org/10.36023/ujrs.2024.11.1.257 (in Ukrainian)
Oreshchenko, A. (2024) Analytical materials of the Ukrainian Hydrometeorological Institute on the explosion of the Kakhovka HPP by the russian federation and the desiccation of the Kakhovka Reservoir. Kyiv: UkrHMI, 31р. https://uhmi.org.ua/pub/books/Kakhovka-reservoir-annual.pdf (in Ukrainian)
Pekel, J., Cottam, A., Gorelick, N., & Belward, A. S. (2016). High-resolution mapping of global surface water and its long-term changes. Nature, 540(7633), 418–422. https://doi.org/10.1038/nature20584
Popov, M. O., Lischenko, L. P., Filipovych, V. Y., Lubskyi, M. S., Kozlova, A. O., Piestova, I. O., Tomchenko, O. V., Khyzhniak, A. V., Tytarenko, O. V., & Andreiev, A. A. (2024) Kakhovka reservoir disaster: satellite imagery evidence. (Ed. M. Popov,). Kyiv: Ukrainian Cartographic Group LLC, 92 p.
Sanina, I., Liuta, N. (2023) Environmental consequences of the Kakhovka hydroelectric power plant dam explosion and ways to improve water supply to the population. Mineral Resources of Ukraine. 2, 50–55. https://doi.org/10.31996/mru.2023.2.50-55 (in Ukrainian)
Sazonenko, Y., Pidgorodetska, L., Kolos, L., & Fedorov, O. (2024) Analysis of spatial and temporal changes in the water surface area of the Kakhovka Reservoir based on satellite data. International Conference of Young Professionals «GeoTerrace-2024». 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2024510069
Shumilova, O., Sukhodolov, A., Osadcha, N., Oreshchenko, A., Constantinescu, G., Afanasyev, S., Koken, M., Osadchyi, V., Rhoads, B., Tockner, K., Monaghan, M. T., Schröder, B., Nabyvanets, J., Wolter, C., Lietytska, O., Van De Koppel, J., Magas, N., Jähnig, S. C., Lakisova, V., & Grossart, H. (2025) Environmental effects of the Kakhovka Dam destruction by warfare in Ukraine. Science. 387 (6739). 1181–1186. https://doi.org/10.1126/science.adn8655
Vasyliuk, O. V., Kolodezhna, V. V., Buzevych, I. Yu., Demchenko, V. O., Kuzemko, A. A., Maksymenko, M. L., Moisiienko, I. I., Parkhomenko, V. V., Romanov, P. V., Son, M. O., Temchenko, Ye. A., & Filiuta, K. O. (2025) Velykyi Luh or the Kakhovka Reservoir: a modern view. Issue 2. Chernivtsi: Druk Art 128 р. ISBN 978-617-8501-03-7 .(in Ukrainian)
Yang, X., Chen, Y., & Wang, J. (2020). Combined use of Sentinel-2 and Landsat 8 to monitor water surface area dynamics using Google Earth Engine. Remote Sensing Letters, 11(7), 687–696. https://doi.org/10.1080/2150704x.2020.1757780
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійні умови: автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації на твір, одночасно ліцензований за міжнародною ліцензією Creative Commons Attribution License International CC-BY, що дозволяє іншим поділитися твором з підтвердженням авторства твору та первинною публікацією в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис у редакцію «Українського журналу дистанційного зондування Землі», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції журналу матеріалу, в т. ч. такі об’єкти авторського права як фотографії автора, рисунки, схеми, таблиці тощо), в тому числі на відтворення у пресі та мережі Інтернет, на поширення, на переклад рукопису на будь-які мови, експорту та імпорту примірників журналу зі статтею авторів з метою розповсюдження, на доведення до загального відома. Зазначені вище права автори передають редакції без обмеження терміну і на території всіх країн світу без обмеження в т. ч. на території України.
Автори гарантують наявність у них виняткових прав на використання переданого редакції матеріалу. Редакція не несе відповідальності перед третіми особами за порушення даних авторами гарантій. За Авторами залишається право використання їх опублікованого матеріалу, його фрагментів і частин в особистих, у тому числи наукових і освітянських цілях. Права на рукопис вважаються переданими Авторами редакції з моменту підписання до друку випуску журналу, в якому він публікується. Передрук матеріалів, опублікованих у журналі, іншими фізичними та юридичними особами можливий тільки зі згоди редакції, з обов’язковим зазначенням випуску журналу, в якому було опубліковано матеріал.
