Можливості використання вимірювань супутникової альтиметрії на прикладі оцінки наслідків руйнування греблі Каховської гідроелектростанції
DOI:
https://doi.org/10.36023/ujrs.2026.13.2.307Ключові слова:
супутникова альтиметрія, Hydroweb; Sentinel-1 SAR, аномалія рівня води, техногенна катастрофа, басейн Нижнього ДніпраАнотація
Руйнування греблі Каховської ГЕС 6 червня 2023 р. спричинило одну з найбільших техногенних гідрологічних катастроф у Європі після аварії на Чорнобильській АЕС 1986 р.: за оцінками UNOSAT, протягом 6–9 червня 2023 р. було затоплено близько 620 км² території в межах нижньодніпровської дельти. Обмежений наземний доступ до прифронтових та окупованих територій робить методи дистанційного зондування Землі практично єдиним інструментом об’єктивного моніторингу подібних подій. У роботі представлено методичний підхід до виявлення та оцінки часової динаміки підтоплення на основі інтеграції даних супутникової альтиметрії Hydroweb (три віртуальні пости на відстані 10–33 км нижче греблі), наземних гідрометеорологічних спостережень (три пости Миколаївського та Херсонського ОЦГМ), а також радарних (Sentinel-1) та оптичних (Sentinel-2, Landsat-9) супутникових знімків. Для наземних постів використано регулярні дворазові спостереження та щогодинні вимірювання, виконані протягом місяця після 06.06.2023, що забезпечило детальне відстеження початку, піку та тривалості аномального підвищення рівня води. Для подолання несумісності вертикальних систем відліку (EGM2008 та Балтійської системи висот 1977 р.) застосовано аналіз аномалій рівня води ΔH = H_i − H̄_base; базовим обрано період січня–травня 2023 р., а порогом статистичної значущості слугувало подвоєне стандартне відхилення базового ряду.
На всіх шести постах зафіксовано статистично значуще аномальне підвищення рівня води з 6 червня 2023 р. Максимальні аномалії виявлено на Hydroweb-посту 5 (~5,63 м, 17 км нижче греблі), пості 4 (~3,59 м, 33 км) та наземному пості 2 (~5,24 м, м. Херсон), з поступовим зменшенням у напрямку гирла. Тривалість аномального стану на нижніх постах перевищує тривалість на верхніх, що відповідає гідродинаміці рівнинних річок при прориві дамби. Супутниковий аналіз SAR та оптичних даних підтвердив просторові масштаби затоплення прибережних і заплавних територій. Запропонована методологія придатна для оперативного моніторингу техногенних катастроф на важкодоступних або окупованих територіях і слугує основою для подальшої оцінки екологічних збитків.
Внесок авторів: концептуалізація — Томченко О. В.; методологія — Шевякіна Н. А.; систематизація та аналіз даних — Магась Н. І., Загородня С. А.H., Радчук І.В.; підготовка візуальних матеріалів — Томченко О. В.; підготовка первинного тексту рукопису — Шевякіна Н. А.; рецензування та редагування — Загородня С. А., Магась Н. І.; візуалізація – Томченко О. В. Усі автори прочитали та погодилися з остаточною версією рукопису.
Фінансування: Дослідження було проведено в рамках науково-дослідних проектів: «Розробка програмного комплексу для супутникового моніторингу морських екосистем» (2026–2027), РК № 0126U001826 та «Розробка та вдосконалення методів і технологій геопросторового моделювання для вирішення тематичних задач дистанційного зондування» (2023–2027), РК № 0123U100684.
Розкриття інформації про ШІ: під час підготовки цього рукопису генеративні інструменти штучного інтелекту не використовувались.
Доступність даних: Дані можуть бути надані автором за обґрунтованим запитом.
Подяки: Автори вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи.
Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів.
Посилання
Al-doski, J., Mansor, S. B., & Shafri, H. Z. M. (2013). War impacts studies using remote sensing. IOSR Journal of Applied Geology and Geophysics, 1(2), 11–15. https://doi.org/10.9790/0990-0121115
Gleick, P., Vyshnevskyi, V., & Shevchuk, S. (2023). Rivers and water systems as weapons and casualties of the Russia-Ukraine war. Earth's Future, 11(10), e2023EF003910. https://doi.org/10.1029/2023EF003910
Halicki, M., & Niedzielski, T. (2022). The accuracy of the Sentinel-3A altimetry over Polish rivers. Journal of Hydrology, 606, 127355. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.127355
Hapich, H., Novitskyi, R., Onopriienko, D., Dent, D., & Roubik, H. (2024). Water security consequences of the Russia-Ukraine war and the post-war outlook. Water Security, 21, 100167. https://doi.org/10.1016/j.wasec.2024.100167
Hartmane, I., Biyashev, B., Getman, A. P., Yaroshenko, O. M., & Anisimova, H. V. (2024). Impacts of war on Ukrainian nature. International Journal of Environmental Studies, 81(1), 455–462. https://doi.org/10.1080/00207233.2024.2314856
Hydroweb. (2023). Dnieper Basin water level data. Theia Land Data Centre. https://hydroweb.theia-land.fr/?lang=en&basin=DNIEPR
Kaplan, G., Rashid, T., Gasparovic, M., Pietrelli, A., & Ferrara, V. (2022). Monitoring war-generated environmental security using remote sensing: A review. Land Degradation & Development, 33(10), 1513–1526. https://doi.org/10.1002/ldr.4249
Kittel, C. M. M., Jiang, L., Tottrup, C., & Bauer-Gottwein, P. (2021). Sentinel-3 radar altimetry for river monitoring — a catchment-scale evaluation of satellite water surface elevation from Sentinel-3A and Sentinel-3B. Hydrology and Earth System Sciences, 25, 333–357. https://doi.org/10.5194/hess-25-333-2021
Literathy, P. (1993). Considerations for the assessment of environmental consequences of the 1991 Gulf War. Marine Pollution Bulletin, 27, 349–356. https://doi.org/10.1016/0025-326X(93)90042-I
Magas, N., Khorenzhenko, H., Zamuruieva, K., Beshevets, Yu., Ryndiuk, S., Barkar, V., Zamrii, M., & Bondar, M. (2023). Analiz hidrolohichnoi sytuatsii v rehioni Dnipro-Buzkoho lymanu pislia zruinuvannia Kakhovskoi HES [Analysis of the hydrological situation in the Dnipro-Bug estuary region following the destruction of the Kakhovka HPP dam]. Ecological Sciences, 4(49), 15–25. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2023.eco.4-49.2
Munawar, H. S., Hammad, A. W. A., & Waller, S. T. (2022). Remote sensing methods for flood prediction: A review. Sensors, 22(3), 960. https://doi.org/10.3390/s22030960
Shumilova, O., Tockner, K., Sukhodolov, A., Khilchevskyi, V., De Meester, L., Stepanenko, S., Trokhymenko, G., Hernandez-Aguero, J. A., & Gleick, P. (2023). Impact of the Russia-Ukraine armed conflict on water resources and water infrastructure. Nature Sustainability, 6, 578–586. https://doi.org/10.1038/s41893-023-01068-x
Stevens, K., Campbell, L., Urquhart, G., Kramer, D., & Qi, J. (2011). Examining complexities of forest cover change during armed conflict on Nicaragua's Atlantic Coast. Biodiversity and Conservation, 20(12), 2597–2613. https://doi.org/10.1007/s10531-011-0093-1
Strocal, V., & Shevchuk, S. (2023). Flooding of Ukrainian territories: Risks for regional water and food security. Ecological Sciences, 4(49), 159–170. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2023.eco.4-49.21
Sulistioadi, Y. B., Tseng, K. H., Shum, C. K., Hidayat, H., Sumaryono, M., Suhardiman, A., Setiawan, F., & Sunarso, S. (2015). Satellite radar altimetry for monitoring small rivers and lakes in Indonesia. Hydrology and Earth System Sciences, 19, 341–359. https://doi.org/10.5194/hess-19-341-2015
Tomchenko, O., Magas, N., Yakovenko, M., & Stakhiv, I. (2023). Porivnialnyi analiz zamilennia Kakhovskoi vodoimy za danymy DZZ [Comparative analysis of the shallowing of the Kakhovka reservoir based on the data of remote sensing]. 17th International Conference "Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment", Kyiv, 7–10 November 2023.
Trofymchuk, O., Zahorodnia, S., Sheviakina, N., Radchuk, I., & Tomchenko, O. (2020). Remote sensing monitoring of biotopes distribution within nature reserve area. Journal of Environmental Research, Engineering and Management, 76(3), 109–120. https://doi.org/10.5755/j01.erem.76.3.25204
UNOSAT. (2023, June 12). Kakhovka dam flood impact — Ukraine. United Nations Satellite Centre. https://unosat.org/products/3616
Vyshnevskyi, V., Shevchuk, S., Komorin, V., Oleynik, Y., & Gleick, P. (2023). The destruction of the Kakhovka dam and its consequences. Water International, 48(5), 631–647. https://doi.org/10.1080/02508060.2023.2247679
Wang, L., Zhang, M., Wen, J., Chong, Z., Ye, Q., & Ke, Q. (2019). Simulation of extreme compound coastal flooding in Shanghai. Advances in Water Science, 30(4), 546–555. https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2019.04.010
Woodruff, J. D., Irish, J. L., & Camargo, S. J. (2013). Coastal flooding by tropical cyclones and sea-level rise. Nature, 504, 44–51. https://doi.org/10.1038/nature12855
Xu, H., Barbot, S., & Wang, T. (2024). Remote sensing through the fog of war: Infrastructure damage and environmental change during the Russian-Ukrainian conflict revealed by open-access data. Natural Hazards Research, 4, 1–7. https://doi.org/10.1016/j.nhres.2024.01.006
Yue, H., Liu, Y., & Wei, J. (2021). Dynamic change and spatial analysis of great lakes in China based on Hydroweb and Landsat data. Arabian Journal of Geosciences, 14(3), 149. https://doi.org/10.1007/s12517-021-06449-w
Zheng, Y., Sheviakina, N. A., Zagorodnia, S. A., Tomchenko, O. V., & Radchuk, I. V. (2022). Remote sensing monitoring of anthropogenic changes in the Desenka river channel (Kyiv, Ukraine). Ukrainian Journal of Remote Sensing, 9(1), 8–15. https://doi.org/10.36023/ujrs.2022.9.1.208
