Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формирование почвенного покрова гор и его картографирование на основе дистанционного зондирования

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Формирование почвенного покрова гор и его картографирование на основе дистанционного зондирования"

2 1 № ®

На правах рукописи

ТРИФОНОВА Татьяна Анатольевна

ФОРМИРОВАНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ГОР И ЕГО КАРТОГРАФИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ

ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ (на примере Армянского нагорья)

Специальность 03.00.2? - почвоведение

А В Т-0 РЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Владимир - 1997

Работа выполнена на кафедре экологии Владимирского Государственного технического университета.

Научный консультант : доктор биологических наук, академик РАН,

профессор

Г.В. Добровольский

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Л.О. Карпачевскнй доктор географических наук fl.C. Викторов

доктор геолого-минералогических наук, академик АН Армении, профессор C.B. Григорян

Ведущая организация: Институт географии РАН

Защита состоитсяtSS^Mtj'j. 1997 г. в//час. ^ мин. в аудитории М-2 факультета почвоведения МГУ на заседании диссертационного Совета Д,053.05.31 в МГУ им. М.В. Ломоносова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

Автореферат разослан М&уи^ ЬШ г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного Совета.

Отзывы на автореферат в 2х экземплярах просим направлять по адресу: 119899, Москва, ГСП, Воробьевы горы, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый Совет.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Я.А. Лебедева

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Почвенный покров гор отличается пестротой и сложностью своей организации. Причину этой сложности большинство исследователей связывает с разнообразием почвообразущих пород, варьированием экспозиций, климатическими особенностями. При этом вопрос о специфике горного почвообразования до сих пор остается дискуссионным. В то же время почвы горных склонов все интенсивнее вовлекаются в хозяйственную деятельность. Поэтому вопрос о специфике горного почвообразования и особенностях дифференциации горного почвенного покрова является актуальным.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

На основе исследования природных условий Армянского нагорья выявить роль биоклиматических и геолого-геоморфологических факторов в формировании структур почвенного покрова горных геосистем.

При зтом решались следующие задачи;

• изучить особенности биоклиматогенной высотно-поясной структуры гор сухих субтропиков и почвенного покрова как компонента ландшафтов;

» изучить механизм образования и функционирования горного водосборного бассейна;

• установить закономерности формирования почвенного покрова в пределах бассейна;

• выявить особенности и специфику горного почвообразования и определить возмоиности прогнозирования развития почвенного покрова горных систем.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования в настоящей работе было Армянское нагорье. Оно является, с одной стороны, целостной

географической страной, с другой стороны, включает в себя' все разнообразие горных структур - складчатые и складчато-глыбовые горные хребты, вулканические нагорья, отдельные вулканы,' межгорные депрессии. В качестве ключевого района была использована северо-восточная часть нагорья - территория республики Армения (площадью 30 тыс.кв.км).

НАУЧНАЯ новизна РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

На основе новых подходов к формировании и эволюции горных водосборных бассейнов и исследования закономерностей высотной поясности аридных гор выявлены особенности пространственной организации их почвенного покрова,заключающиеся в следующей:

• формирование почвенного покрова гор происходит в условиях взаимного наложения двух биосферных процессов - высотнопояс-но - климатической дифференциации и формирования горных ли-товодосборных бассейнов;

• горный почвенный покров характеризуется специфической полихронной биогеоклиматогенной структурой, которая связана с универсальным для горных систем механизмом образования и функционирования литоводосборных бассейнов;

• специфика горного почвообразования заключается в формировании двух типов почвенного покрова;высотно-поясной структуры, не затронутой процессом бассейнообраэования Сфанды и дуги водоразделов) и структуры с деградированными (размытыми) признаками поясности - на внутренних склонах бассейнов;

• высотная поясность почвенного покрова наиболее последовательно выражена на вулканических структурах; в условиях складчатых гор она нарушается под воздействием динамического процесса бассейнообраэования;

« бассейнообразование неизбевно ведет к изменению орографических условий, способствующих усилению экзогенных процессов и эрозии почв.что необходимо учитывать при оценке биопотенциала горных экосистем.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Представлена концепция пространственной организации почвенного покрова аридных гор,базирующаяся на следующих положениях:

» состав и структура почвенного покрова гор определяется соотношениями биоклиматических и геолого-геоморфологических факторов,которые неоднородны для горных систем Сморфоструктур) различного генезиса:вулкаиогэнных,складчатых и депрессионных;

» почвенный покров складчатых гор формируется под воздействием динамических процессов.связанных с зндогенно-зкзоген-ными преобразованиями в пределах водосборных бассейнов;

• механизм образования водосборного бассейна универсален и определяет формирование специфической полихронной структуры почвенного покрова;

• поступательный процесс бассейнообразования определяет изменение биоклиматогенных условий,что приводит к отклонениям последовательного распределения почв в высотных рядах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

Основные положения работы слунат теоретической основой при картографировании почвенного покрова и ландшафтов - гор. Разработанные модели функционирования горных бассейнов могут способствовать развитию системного подхода в почвенно-географических исследованиях. В работе приведены примеры практического применения теоретических концепций как при оценке экологических последствий природных катастроф, так и при ретроспективном анализе развития горных геосистем и почвенного покрова. Разработанная методика дешифрирования антропогенных нагрузок (особенно в урбанизированных зонах) позволяет определять области повышенного экологического риска, а такие прогнозировать развитие экологических ситуаций при определенных природно-антропогенных параметрах.

Результаты исследований могут быть использованы при организации почвенно-зкологического мониторинга и создания баз данных географических информационных систем - ГИС.

. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения диссертации излояены в 33 публикациях.' Результаты исследований были представлены на ряде всесоюзных и международных конференций по ландшафтоведению и картографии (Москва, 1986, 198?,1990, 1991 , Львов,1988); по проблемам преобразования горной среды (Москва - Цахкадзор, 1989); дистанционному зондировании (Лазеры 86 Нью Орлеан, СНА; Яваскала, Финляндия, 1992).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, семи глав, приложения, выводов, списка литературы. Диссертация изложена на страницах и содержит .%9. рисунков и таблиц.

Список литературных источников включает названий работ

отечественной и зарубежной литературы.

ГЛАВА i. ПРОБЛЕМЫ ГОРНОГО ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ГОР

Исследованию горных почв посвящены труды целой плеяды русских и зарубежных почвоведов, хотя до настоящего времени некоторые аспекты горного почвообразования остаются спорными.

1.1. Вертикальная почвенная зональность

B.В.Докучаеву принадлежит открытие закона вертикальной природной и почвенной зональности. Он практически доказал существование на Кавказе ряда вертикальных почвенных зон, тесно связанных с климатическими и растительными особенностями местных горных возвышенностей. Таким образом, было основано новое направление в почвоведении - учение о вертикальной почвенной зональности.

Позже было установлено, что структура и состав почвенных вертикальных поясов зависят от положения конкретной горной страны в системе географических поясов и, в частности, 8 приокеанических или континентальных секторах увлажнения (Глинка, 1908, Неуструев, 1915, Аболин, 192?).

C.А.Захаров (1934) обратил особое внимание на некоторые отклонения распределения почв в высотном ряду от "идеальной" схемы и ввел такие понятия, как "инверсия", "интерференция",

"миграция" почвенных зон. Й.А. Ливеровский и З.Й.Корнблюм(1960) определили понятие "горная зональность", охватывающее более широкий комплекс явлений, чем изменение климатов, растительности и почв с увеличением абсолютной высоты. Ими были выделены особые предгорные зоны, отличающиеся от почвенных зон прилегающих равнин.

М.А.Глазовская (1973 )представила общую схему типов структур вертикальной поясности почв, где почвы Армянского нагорья вошли в субтропический пояс, включая средиземноморский тип и субтропический континентальный.

В дальнейшем были обобщены исследования по формировании вертикальных почвенных зон и определено представление об основных типах структуры вертикальной зональности растительности и почв (В.Н.Фридланд.1951; Н.Н.Розов, 1954; М.А.Глазовская,1972, Т.ф. Нрушадзе,1987,1989 и др.).

1.2. Высотная ландшафтная зональность

Под термином "высотная ландшафтная зональность" понимается закономерное изменение типов ландшафтов по высоте местности (Исаченко,1963; Федина, 1980; Чупахин.1964).

Высотную ландшафтную зону определили как ареал одного или двух типов ландшафта, поскольку высотная зональность есть не что иное, как тип смены ландшафтов, противополагаемый широтной зональности (Гвоздецкий, 1979, Чупахин, 1963 и др.). Высотный ландшафтный пояс рассматривается как часть высотной зоны, ареал подтипа ландшафта.

Высотно-зональные геосистемы определяют как сложные комплексы, в которые объединены несколько частей высотных ландшафтных зон посредством единого потока вещества и энергии.

В настоящей работе мы придерживались указанной терминологии и трактовки понятий о высотной поясности. Почвенный покров рассматривается как компонент ландшафта, зависящий в своем развитии от степени выраженности, интенсивности проявления основных почвообразователей.

1.3. Объект исследования - Армянское нагорье; физико-географическая и почвенная характеристика

Армянское нагорье расположено между Анатолийским и Иранским нагорьями и представляет горную страну, раскинувшуюся

- б -

на обмирной площади около 300000 кв.км. Входит в Альпо-Гималайскую систему гор, на стыке простирания малоазиатских и иранских структур, являясь переходной областью: По сравнении с соседними Иранским и Анатолийским оно наиболее приподнято: средние высоты составляют около 2000 м н.у.м. Около 30% территории находятся на высотах от 1500 до 2000 м; 14,?% -свыше 2000м.

Сильное и обширное проявление неоген-антропогенного вулканизма определило и особенности в строении поверхности страны. Это своеобразное сочетание складчато-глыбовых хребтов и возвышенных вулканических плато.

Север Армянского нагорья замыкают дугообразные горные системы восточных Понтид; на юге граница проходит по горам Армянского Тавра; на северо-востоке и востоке - по горам Малого Кавказа; западная граница маркируется в области максимального сближения Понтийской и Таврской горных систем, где наблюдается скучивание складок Антитавра. Юго-восточная граница простирается по водоразделу бассейнов озер Ван и Нрмия.

Армянское нагорье территориально входит в состав пяти государств, что и определило необходимость применения метода дешифрирования косыоснимков. Ключевым регионом послунила территория республики Армения, которая практически целиком входит в пределы нагорья. Здесь встречаются почти все зональные типы почв, развивающиеся не только в области Малого Кавказа и Армянского вулканического нагорья, но и в системе всего Большого Кавказа.

Окраинное полокение Закавказья, неоднородный горный рельеф обусловили и сложный почвенный покров, в составе которого наряду с типичными для полусухих субтропиков коричневыми почвами распространены почвы, присущие более холодным биоклиматическим условиям - черноземы, каштановые и бурые полупустынные.

В системе почвенно-географического районирования СССР рассматриваемая территория занимает1 иерархическую позицию, соответствующую Йнно-Закавказской провинции горных каштановых (.местами коричневых) ——горных черноземов —горных луговых почв в субтропической ксерофитно-лесной области. Такие частично почвы Армении входят в Кура-Араксинскую провинцию зоны сероземов предгорной полупустыни субтропической полупустынной и пустынной области (Добровольский, Зрусевская, 1984).

1.4.Методологический подход и методы исследования

Геосистемный подход в науках о Земле в настоящее время интенсивно развивается, однако вопрос о критериях пространственного определения различных геосистем остается дискуссионным. Поэтому в настоящей работе рассматриваются такие природные и природно-антропогенные геосистемы, границы которых достаточно определенно дешифрируются по аэрокосмоснимкам. За основное звено геосистемы принимается почвенный покров с выявлением характера и тесноты связей его с факторами-почвообразователями.

В горных условиях в качестве различно организованных геосистем могут быть рассмотрены две - высотный природный пояс (ландшафт) и горный водосборный бассейн.

Высотные ландшафты (пояса) представляют собой горизонтально организованные равновесные (гомеостазные) геосистемы со стабильными функциональными связями между компонентами ландшафта и определенной биогеоклиматогенной структурой почвенного покрова.

Горный водосборный бассейн - вертикально организованная геосистема с преобладанием нисходящих вещественных потоков. Доминирование экзогенных процессов позволяет определить эти системы как нестабильные, динамичные, и где ведущим фактором выступает рельеф.

Феномен взаимоналоаения этих двух геосистем составляет суть процесса формирования структуры почвенного покрова гор.

ГЛАВА 2.БИОКЛИНАТОГЕНННЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОТНОЙ ПОЯСНОСТИ АРМЯНСКОГО НАГОРЬЯ

Для горного почвообразования актуально установление коррелятивных связей почвенного покрова с климатическими параметрами.

2.1 Анализ результатов статистической обработки климатических параыетров

В работе проведен статистический анализ таких параметров, как температура воздуха, температура почвы, количество выпадае-мых осадков и определен характер их изменения с высотой местности.

Выли использованы статистические данные за период около 20

лет по более 200 метеостанциям и метеопостам. Общий объем проанализированной выборки составил более 45 тыс. данных. Анализ по такой объемной выборке на данной территории нами проведен впервые.

Выявлено, что только в весенний и летний сезоны температурный градиент близок к стандартному или нормальному среднему (0,6? и 0.65 соответственно). В остальные сезоны, как впрочем, и по всему году, значение температурного градиента опускается (до 0.52 град/lOOw ). Учитывая принадлежность Армянского нагорья к сухим субтропикам,следует полагать, что выравнивание температуры происходит вследствие перманентного вертикального передвижения воздушных масс, чем обеспечивается пониженная стратификация воздуха по температурному показателю. Этому способствуют также локальные процессы атмосферной циркуляции -широко распространенные горно-долинные ветры и орографические Фены различных направлений.

Изменение показателя температуры почвы (верхний слой до 30 см) с высотой местности также подчиняется линейной модели. Наблюдается достаточно высокая корреляция между параметрами.

Характер распределения осадков по высоте в пределах исследуемой территории имеет некоторые особенности. Так, если распределение показателей температуры воздуха и почв хорошо описываются едиными регрессионными моделями, то анализ по показателю осадков отличается по всей территории невысокой достоверностью (г = 0.7). Коэффициент корреляции значительно снижался для сезонных показателей.

В связи с этим была сделана попытка проследить изменение показателя количества осадков в зависимости от высоты местности в пределах различных, более мелких регионов. За основу деления исследуемой территории был принят геоморфологический С мор-фоструктурный) фактор. Первую, группу составили показатели метеостанций, расположенных в пределах замкнутой высокогорной котловины - бассейна озера Севан. Вторую - данные станций, расположенных в Араратской котловине (Арагацкий и Гегамский вулканические массивы южной макроэкспозиции). В третью группу были объединены показатели метеостанций, приуроченных к районам складчатых структур Малого Кавказа. Далее, для каждой группы были просчитаны регрессионные зависимости количества осадков от высоты местности. При этом достоверность расчетов значительно повысилась и составила около 0.9.

Взаимосвязь количества осадков с высотой местности в Араратской котловине подчиняется прямой линейной зависимости при достаточно надежном коэффициенте корреляции (0.8-0,9).. Количество осадков в годовом аспекте согласно представленной модели изменяется со скоростью 29 мм/100м и значительно медленнее по сезонам.Для хребтов Малого Кавказа в распределении осадков, как и по температурному показателя резко наруиается вертикальная стратификация, особенно в пределах низко - и среднегорья. Такие условия создают предпосылки для снижения разнообразия почвенных типов в высотном ряду.

2.2. Высотно ~ зональная характеристика почв Армении на основе опыта автоматизированной группировки и систематизации климатических параметров

В ходе реализации программы (по соотношению показателей температуры воздуха, температуры почвы, количества осадков, радиационного индекса сухости Будыко, высоте метеостанции) произошло автоматическое деление на группы, принадлежащие либо к региону складчатых гор, либо к региону вулканического нагорья(табл,2.1).

Анализ показывает, что сильная тенденция к сохранению природно-климатической высотной зональности наблюдается в пределах вулканических массивов и плато. При этом высотный ряд создается целой серией (набором) почвенных типов (табл.2. 1). С другой стороны,почвы средневысотых частей складчатых гор (обычно это горные лесные или черноземы) формируются в расширенном высотном диапазоне, при этом создается соответствуищий ряд из шести - четырех типов почв,

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСОТНЫХ ПРИРОДНЫХ ПОЯСОВ И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА КАК КОМПОНЕНТА ЛАНДШАФТОВ ТЕРРИТОРИЙ АРМЕНИИ

В настоящей главе представлены результаты исследований, послужившие основой для составления почвеннной космокарты Армянского нагорья.

3.1. Почвенный покров внсотних поясов крупных вулканичеких массивов (на примере в.Арагац).

Территория внутреннего вулканического нагорья является одним

Таблица 2.1

Приуроченность горных почв к различным ландшафтам по результатам автоматизированной обработки климатических параметров

N Ландшафты (высотные пояса) Доминирующие почвы Высота, м. н.у.м.

1 Пустынные сухие, жаркие Остаточно-луговые глубокопрофильные 904 90 в а л к а н и ч е с к и е

с. Полупустынные сухие Горные бурые полупустынные, солонцы-солончаки 1009 50

3 Сухостепные Горные каштановые и бурые полупустынные 118? 105

4 Сухостепные Горные каштановые 1324 92

5 Степные умеренно засушливые Горные черноземы обыкновенные и ыучнистокарбо-натные 1735 85

6 Предгорные и горные лесные засушливые Горные коричневые лесные деградированные и остеп-ненные 806 175 с к

7 Горно-лесные Горные бурые лесные 1311 100 л

8 Степные умеренно вла&ные;горнолес- ные Черноземы выщелочные; Горные бурые лесные слабоненасыщенные 1730 135 а Д

9 Степные умеренно засушливые;горно-лесные Горные черноземы обыкновенные и типичные;коричневые лесные выщелочен. 1967 143 ч а

10 Лугово-степные Луговые черноземовидные и выщелоченные черноземы 2113 100 т ы е г 0 р ы в я Л к а н и ч е с.

11 Субальпийские Горно-луговые,дерново темноцветные,лугово-степные 2192

12 Высокогорные альпийские холодные Горные дерновые,дерново-торфянистые и темноцветные почвы 3166

из классических примеров, где хорошо выражена высотная поясность. На достаточно коротких расстояниях представлен практически весь спектр природных горных поясов, встречающийся в горных сооружениях средних и низких географических широт: низкогорный, среднегорный, высокогорный и высочайший.

Наиболее полно и непрерывно высотная поясность прослеаи-вается в пределах Араратской котловины - северной части Армянского вулканического нагорья.

При дешифрировании почвенного покрова как компонента ландшафта был применен комплексный подход: использовали картографические и литературные материалы, а такяе результаты собственных полевых и аэровизуальных наблюдений. Анализ данных по геологическому, геоморфологическому , геоботаническому, гидрологическому строения! территории способствовал выявлению типичных признаков дешифрирования, в основном рисунка и цвета (тона) фотоизображения для каядого пояса, позволяя вернее и надеанее определять компоненты ландшафта, ответственные за те или иные признаки дешифрирования. Ванным показателем такяе является характер границ меаду выделяемыми природными поясами.

По космоснимкам достоверно выделяются следующие высотные природные пояса: субнивальный; альпийский с преобладанием горных дерновых , дерново-торфянистых и дерновых темноцветных почв под альпийскими лугами и коврами; субальпийский - с горно-луговыми, горными лугово-степными дерновыми темноцветными почвами под луговыми степями и нижнеальпийскими лугами; горнолесной с горными коричневыми лесными и послелесными почвами под дубовыми лесами, арчевыми редколесьями, кустарниковыми зарослями с фрагментами луговых и разнотравно-типчаково-ковыльных степей;горно-степной пояс с черноземами и лугово-черноземными почвами под злаково-разнотравными лугами и типчаково-ковальными степями; сухостепной с горными темнокашта-новыми почвами; полупустынный- с бурыми полупустынными и светло каштановыми почвами; пустынный - с орошаемыми лугово-бурыми в комплексе с солонцами-солончаками и лугово-болотными почвами,

3.2. Структура высотной зональности почв вулканических и складчатых гор

Анализ дешифровочных признаков показывает, что различные высотные ландшафты отличаится по степени устойчивости развития (подверженность деградации). Так, сильной деградации подверяе-

ны сухостепные низкогорные ландшафты с каштановыми почвами. Пустынные жаркие ландшафты Араратской долины с преобладанием солонцов-солончаков в комплексе с лугово-болотными и болотными почвами также можно отнести к динамичным, неравновесным системам. Очень сильно деградируют (остепненяются) коричневые почвы.

Установление, что космоснимки масштабов 1:200000 - 1000000 достаточно информативны для изучения почвенного покрова как компонента высотных ландшафтов. При этом

вертикально-организованные структуры (такие как водосборные бассейны складчатых гор) детально не обособляются, а их почвенный покров дешифрируется в виде генерализованных контуров в пределах определенного уровня высотной поясности.

В условиях складчатых гор наблюдается интерференция почвенных зон в высотном ряду. Так, например, северные склоны Базумского хребта характеризуются следующим почвенным рядом: черноземы выщелоченные -лугово-степные — горно-луговые; на юяных склонах место черноземов занимают коричневые послелесные почвы,а на северных среднегорных склонах Памбакского хребта доминируют деградированные обыкновенные черноземы.

ГЛАВА 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ ГОРНОГО

ЛИТ0В0Д0СБ0РН0Г0 БАССЕЙНА И РЕЧНОГО РНСЛв

При дешифрировании азрокосмоснимков масштаба 1:125000 и крупнее появляется возможность выделять такие системы как горные водосборные бассейны. Последние являются важными структурными образованиями, а выявление основных закономерностей их формирования и развития поможет более полно и основательно понять сложные взаимопроникающие процессы, происходящие в горных странах.

4.1. Развитие бассейнового подхода при изучении природно-антропогенных процессов

На топографическое и гидрологическое единство водосборного бассейна одним из первых обратил внимание Р. Хортон,который предложил водосборный бассейн как топографическую единицу подразделить на основе характеристик речного потока. Появилась возможность классифицировать в определенную систему и склоны, и отдельные более мелкие бассейны (Хортон, 1948).

Вслед за гидрологами к проблеме развития водосборных бассейнов обратились многие геоморфологи, положившие начало анализу строения и рельефообразущей роли речных систем (Карташов, 1972, Кленов, 1-983, Черванев, 1989 и др.). Важный момент в исследовании водосборного бассейна - определение его как специального биосферного подразделения,т,е, природной геосистемы (Джеррард А.Да.,1984,Каменская,1980, Корытный,1974, и др.).

С этой точки зрения представляется весьма актуальным вопрос о механизме формирования собственно водосборного бассейна.

4.2. Методика деиифрирования рисунка литоводосборного бассейна для характеристики его морфологического строения

Дешифрирование космоснимков показало, что композиция рисунка литоводосборных бассейнов (ЛВБ) представляет обычно систему сопряженных контуров, заключенных между базисной линией (основным водоприемником) и линией водораздела, проходящей по основному водораздельному хребту. Наблюдается ритмичное чередование контуров двух типов - лопастьевидных (или листьевидных) и дельтавидных. При этом последние локализуются в нижней части склонов (рис.4.1). Лопастьевидные или листьевидные контуры организованы вокруг водосборной стоковой системы.

Рис.4.1.Морфологическое строение литоводосборного бассейна:

а) листьевидная форма;

б) лопастьевидная форма;

1 - Стоковая система: 1а -перистовидная; 16 -древовидная.

2 - Водораздельная система: 2в -верхняя часть (дуга); 2г -нижняя часть (фанды).

3 - Склоновая (литосборная) подсистема:

За -форма дубового листа; 36 -форма лопасти

Обычно в литературе такие контуры трактуются как водосборный бассейн. В качестве внутренних основных морфологических элементов выделяют два - стоковую (русловую) систему и водораздел, фиксирующийся при картографировании в виде одномерной водораздельной линии. Однако наши исследования показывают, что при таком подходе теряется часть генетической информации о строении и функционировании водосборного бассейна, ибо, во-первых, не выявляется и игнорируется роль геоморфологических элементов, отображающихся в плане дельтавидными контурами, во-вторых, не учитывается пространственная структура и организованность в формировании водоразделов.

В морфологии ЛББ выделяются две основные системы: 1) стоковая и 2) водораздельная (рис,4.1). Склоны выступают как подсистема, функционально значительно зависящая от характера русловых процессов, формирующих базисы эрозии, /¡ля дальнейшей классификации рассматриваются геометрические параметры рисунка, ибо последний является физиономически выраженным результатом генетически обусловленных природных процессов.

Нижние части водораздельной системы - дельтавидные контуры, иногда и выделяли при исследовании бассейнов, но не трактовали как их элементы. Однако, хорошо известно, что треугольная форма является наиболее жесткой и устойчивой к деформациям, поэтому следует полагать, что наличие именно такой геоморфологической формы в структуре бассейна обеспечивает его стабильную конфигурацию и длительность существования.

Поскольку рассмотренный морфологический элемент относительно самостоятельный, но тем не менее сопряженный с частью бассейна, полагаем, что необходимо ввести для него специальный термин. Предлагается термин "фанд" (от англ. Гип(3ашеп1а1 - фундаментальный).

Для верхней части водораздела нами, помимо внешней границы, были выделены такае и внутренние, огибающие водосборные воронки речной системы. Пространственная выраженность таких контуров тесно согласуется с наличием истоков. Отсутствие последних "стягивает" контур водосбора, приближая его к линейной форме. Поэтому лопастьевидные контуры ДВБ с характерной локализацией истоков в верхней части имеют небольшие пространственные водоразделы, огибающие бассейн только в верхней части на 20-30 У. от периметра. Напротив,

О I II III IV V

Рис. 4.2. Стадии формирования горного литоводосборного бассейна О — начальное ( несрелаксированное ) состояние склона;

1,11 — образование фандов ("разгрузка" горного массива путем образования трещин);

III — формирование водосборной воронки и склоновой поверхности;

IV — формирование разветвленной стоковой сети;

V — формирование дуги водораздела и геосистемы ЛВБ

- 16 -

листьевидные ЛВБ охватываются достаточно аирокими водоразделами более чем на 50-60 У. от периметра,что объясняется насыщенностью и равномерностью распределения притоков внутри бассейна.

Внутренняя граница водораздела захватывает общую склоновую поверхность литоводосборной системы и можно по рисунку дифференцировать оба типа бассейнов. Лопастьевидные ЛВБ имеют лепестковую форму склоновой поверхности (с изрезанными верхними краями); форма контуров внутри листьевидных ЛВБ аналогична очертаниям дубового листа.

Анализ геоморфологического рисунка послужил доказательным фактическим материалом при изложении гипотезы о механизме формирования горного ЛВБ как природной геосистемы.

4.3. Механизм формирования горного литоводосборного бассейна

Предлагаемая гипотеза образования ЛВБ основана на теории упругого разруиения - генетически обусловленного свойства горных пород. Так, в горных массивах по различным причинам возникают напряаения. Известно, что снятие напряжения в литосферном слое Земли осуществляется, главный образом, путем образования трещин, т.е. путем разрыва сплошной среды (Хаббард, 198?).

Поскольку поле напряжений в интрузии складывается из кон-тракционных и гравитационных напряжений, то в начале процесса разрушения возникают вертикальные трещины отрыва, а затем -горизонтальные (Рац, Чернышев, 19?0, Ржевский, Новик, 1984). Рост трещины и разрушение горного массива происходит поэтапно, с последовательным переходом от устойчивого состояния к стадии роста, (рис.4,2,).

4.4. Морфоиетрические параметры водосборных бассейнов хребтов Малого Кавказа

Количественные закономерности ландиафтного рисунка могут быть использованы для выявления генетических закономерностей образования и функционирования различных геосистем (Викторов, 1986, Дьяконов, Иванов, 1991 и др.). Именно через морфологический анализ изображения поверхности мояно переходить к интерпретации происхождения и развития элементов рельефа.

Результаты проведенных морфометрических измерений ланшаф-тного рисунка фотоизобраяений бассейнов гор Малого Кавказа показали согласованность с теоретической моделью!рис.4.3 ). Составлена карта густоты речной сети. Анализ карты позволяет

Рис. 4.3. Водосборные бассейны хребтов Малого Кавказа:

1 - Базумский хр.

2 - Памбакскин хр.

3 - Цахкуяцскнй хр.

4 - Халабский хр.

5 - Чкнахскнн хр.

сделать вывод, что нет строгой зависимости между интенсивностью расчленения склонов и характером экспозиции. Чаще склоны южной экспозиции имеют показатель речной густоты выше, чем северной. Отсюда вытекает вывод, что густота заложения речной сети не является функцией только водных потоков, поскольку южные склоны отличаются значительно меньшим запасом твердых и жидких осадков и общего жидкого стока.

4.5. Энергетическая модель формирования горного речного русла

Заложение русловой сети не является случайным, а предопределено рядом взаимосвязанных энергетических процессов (при трещинообразовании выделяется энергия в виде упругой волны). Однако стадия трещинообразования еще не определяет формирование речного русла.

Глубина трещины в зависимости от конкретных условий может достигать от нескольких до десятков метров (Ромм, 1984), т.е.

Рис.4.4. Формирование зоны истока реки: ГМ -горный массив; Ск -поверхность склона; Тр -верхняя часть трещины; В -водосборная воронка

на поверхности склона; ЙВ -зона "мягкого включения" внутри горной породы;

-точка максимального напряжения на конце трещины - область истока реки (родники); ¥ -направление движения

грунтовых вод; ^ -движение поверхностного стока

она может пересекать несколько водоносных подземных (глубинных) горизонтов. Поскольку стенки трещины создают огромную фильтрующую поверхность, а также высокий градиент давления, то соглас-

но уравнении Дарси в области трещины резко возрастает потенциал для фильтрации подземных вод (рис. 4.4 ).

В сравнении с относительно изотропным горным массивом трещина становится анизотропной структурой (трещиноватым коллектором), поэтому ее водопроницаемость имеет тензорную природу. Здесь создается вполне определенное направление с .наименьшим гидродинамическим сопротивление» для движения жидкости. Таким образом, формирующееся русло "стягивает" в свою сферу подземные воды, обеспечивая непрерывность водного потока. Если в породе наблюдается дефицит влаги или не созданы оптимальные расстояния между соседними трещинами, то непрерывность поступления ее в зону трещины нарушается и формируются сухие русла.

Очень важным элементом русловой системы является зона водосборной воронки (или "мягкого включения"). Она может быть не сильно выражена в поверхностном рельефе, но здесь создается целая система трещиноватых коллекторов. С увеличением сред-необъемного раскрытия микротрещин "мягкого включения" кратность влияния на коэффициент фильтрации возрастает в сотни и тысячи раз. Формируется зона истока реки, которая характеризуется значительно повышенной увлажненностью. Здесь, как правило, развиваются почвы повышенного гидроморфизма.

Таким образом, механизм функционирования горного бассейна определяет ряд условий формирования почвенного покрова горных склонов. Во-первых, в пределах бассейна существуют участки, резко отличающиеся по скорости и интесивности денудации и эрозии. Во-вторых, активным ведущим процессом здесь является формирование русловой системы, развивающейся вверх по склону. Зто ведет к деформации или уничтожению предшествующей структуры склонов, представленной в виде высотных ландшафтов.

ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ГОР й РОЛЬ ГЕОЛОГО-ГШОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (БАССЕЙНОВЫЙ ПОДХОД )

5Л. Структура почвенного покрова горного бассейна

Взаимоналожение двух систем - горизонтально- (высотная поясность) и вертикальноорганизованной (водосборный бассейн) приводит к тому, что в пределах бассейна одновременно присутствуют элементы обеих систем. Так, на пространственно выраженных участках водоразделов, не затронутых активным ростом русло-

вой системы,продолжают развиваться соответствующие почвы альпийской, субальпийской и др.зон. Относительной стабильностью и повышенной мощностью отличаются почвы нижних частей водоразделов - фанды.

Структура почвенного покрова определяется строением бассейна, и его различные морфологические элементы характеризуются и различным почвенным покровом. Можно определить факторы, играющие важную или ведущую роль в формировании состава почвенного покрова в пределах бассейна. Так, если развитие почв альпийского или субальпийского поясов водоразделов контролируется, в основном, климатическими параметрами (высотным фактором), то на развитие почв внутренних склонов оказывают влияние характер рельефа (его геометрические параметры), экспозиция, а такае доминирующая растительность. Почвы в зонах водосборных воронок, приуроченные к истокам рек, испытывают повышенное влияние гидрологического фактора (особенно подземного питания); развитие ареалов внутридолинных почв зависит от характера геологических пород, т.е. степени их подверженности выветривании. В областях сухих русел интенсивно накапливается обломочный материал, что способствует образованию селей (рис,5.1).

Почвы внутри бассейна разновозрастны: перманентные экзогенные процессы способствуют "омолаживанию" почв склонов.

Бассейн как геосистема обладает высокой самоорганизацией, выражающейся в противостоянии внешним (в частности тектогенным) воздействиям путем сохранения своей системной структуры.Поэтому изучение рисунков бассейнов по космоснимкам может быть успешно использовано для интерпретации сейсмических деформаций.

Развитие активного процесса бассейнообразования со временем неизбежно ведет к деградации предшествующего почвенного покрова всего склона. Примером могут служить "выработанные" бассейны лопастьевидной формы с очень узкими водоразделами,сильно-оденудированными склонами и каменистыми маломощными почвами.

5.2. Влияние сейсмических процессов на почвенный покров гор (на примере Спитакского землетрясения)

Сейсмические процессы в горных странах перманентны. Землетрясения - наиболее активно выраженный процесс. Сила землетрясения обычно оценивается опосредованно - через степень разрушения построек. Нами был впервые применен бассейновый

линия b а д о p а. з д е- л. а.

1-1 t"(lысота), экзогенные

553 и с 3jO <у Л и vc

Рис. 5.1. Приоритетные факторы формирования биогеоклиматогенной структуры почвенного покрова литоводосборного бассейна:

I — 1 — субнивальный пояс; I — 2 — альпийский пояс;

I — 3 — субальпийский пояс; I—4 — фанды;

II —склоновые поверхности водосбора;

III—водосборные воронки; IV-внутренняя долина;

V- сухие русла

метод анализа интесивности разрушения для выявления силы сейсмического воздействия.

На основе теории формирования горного бассейна моано ут-' верядать, что в его пределах существуют зоны, где активность экзогенных процессов потенциально велика: это прежде всего зоны первичной бифуркации (разветвления) стоковой системы: зоны истоков - водосборных воронок, а также области фандов - именно здесь наиболее вероятно образования оползней, особенно в периоды повышенной сейсмичности.Такой вывод хорошо подтверждается результатами ситуационного дешифрирования аэрокосмоснимков и полевых исследований.Показано, что наибольшей интенсивность» разрушения отличались населенные пункты, расположенные в центральных точках водосборных бассейнов, где в результате бифуркации трещин произошло деформирование и ослабление горных пород, а следовательно, понижение сейсмостойкости.

Крупные оползни были приурочены к фандам. Можно полагать, что фанды, являясь наиболее энергетически стабилизированными частями бассейна, устойчивы к новым хрупким деформациям, поэтому внутри них диссипация сейсмических волн мала. Ударная волна без существенной потери энергии проходит через массив фанда, и у поверхности ее воздействие испытывает почвенный покров, что приводит к образованию оползней.

Причина многочисленных оползней горных лесных почв кроется прежде всего в естественном динамическом механизме бассейнооб-разования. Антропогенное же воздействие лишь усиливает процесс.

Выявленные закономерности динамики водосборного бассейна необходимо учитывать при прогнозных оценках биопотенциала как горных почв, так и экосистем в целом.

ГЛАВА 6. ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ АРМЯНСКОГО НАГОРЬЯ.

ПОЧВЕННО-МОРФОСТРШНРНАЯ КАРТА

Исследование почвенного покрова и составление космокарты Армянского нагорья проводили методом зкстраполяционного дешифрирования космоснимков масштаба 1:2000000 ~ 1:200000. При этом использовали признаки дешифрирования и интерпретация закономерностей формирования почвенного покрова аридных гор, выявленные ранее на территории ключевого региона. В экспертном аспекте привлекали литературные данные, картографический материал.

6.1. Морфоструктура как уровень организации структуры почвенного покрова гор

Проведенные исследования показали, что по космоснимкам достаточно надежно выделяются складчатые, вулканогенные и тектогенно-вулканические формы рельефаС по рисунку и характеру границ фотоизобракения).

Было предложено при характеристике почвенного покрова в качестве самого крупного таксона и картографического элемента для почвенной космокарты ввести такой показатель, как типы морфоструктур. В качестве последних принимали те, что достаточно удовлетворительно дешифрировались по снимкам самого мелкого масштаба ("Метеор", "Космос"). Предложено выделять 3 типа и 5 подтипов морфоструктур, указывающих на геолого-геоморфологические особенности исследуемой горной страны (табл.6.1.)

Табл.6.1

Типы и подтипы горных морфоструктур, дешифрируемые по космоснимкам

Типы Складчатые и Вулканические Межгорные депрессии,

морфо- складчато-глыбо- массивы прогибы, речные долины

струк- вые горные со-

тур оружения (щитовидные тек-

(Герцинские сре- тоновулканичес- (депрессии, выполнен-

динные массивы, кие массивы- на- ные неогеновыми лагун-

альпийские скла- горья ,плато,ла- но-континентальными

дчатые и склад- вовые покровы , и четвертичными озер-

чато-глыбовые вулканы) но-аллювиальными отло-

сооружения) жениями )

Подти- Крупные Внутрен- Отдельные Вулка- Низко- Средне- При-

пы окраин- ние гор- вулкани- ничес- горные горные морские

морфо- ные ные ческие кие аллюви-

струк- горные хребты сооруже- плато альные

тур цепи ния равнины

На территории Армянского нагорья представлены водосборы четырех крупных бассейнов: Черноморского, Каспийского, Средиземноморского и Персидского залива. Кроме того, в отдельные водосборные бассейны выделяются замкнутые котловины озер Ван и Се-

ван. Это позволяет охарактеризовать их как крупные геосистемы с определенным доминирующим направлением перемещения вещества, а также климатическими особенностями.

Различные складчатые и складчато-глыбовые структуры составляют примерно 3/5 территории Армянского нагорья. Вулканические структуры сосредоточены в центральной и восточной частях нагорья и представлены как отдельными вулканами (Арарат, Арагац, Тондурек, Сипан, Велиджан, Немрут и др.), так и вулканическими нагорьями (Карсское плоскогорье,нагорье Аладаг).

Неягорные депрессии распространены довольно равномерно по всей территории нагорья на разных высотных уровнях, и в соответствии с их геолого-геоморфологическим строением часто характеризуются субширотным простиранием (Араратская, Мушская долины, Алешкертская впадина и др.).

В пределах типов и подтипов основных морфоструктур осуществлялось дешифрирование почвенного покрова.

Принципиально схема изучения и картографирования почвенного покрова на основе дешифрирования материалов космической съемки может быть представлена набором основных иерархических позиций: «

1. Бассейн, макрозкспозиция

2. Тип морфоструктуры

3. Подтип морфоструктуры

4. Высотные пояса

5. Доминирующие почвы

6.2. Географические закономерности формирования почвенного покрова Армянского нагорья.

Распространение нивального,альпийского и субальпийского поясов Армянского нагорья, формирующихся на высотах свободной циркуляции атмосферы, подчиняется законам высотной поясности, общим для складчатых и вулканических типов морфоструктур. На более низких уровнях имеются различия в дешифрировании почвенного покрова в пределах отличных морфоструктур.

Вулканические морфоструктуры северной и

северо-восточной части Армянского нагорья расположены в основном на территории бассейна Каспийского моря и подвержены поэтому влиянию аридного климата. Серии крупных вулканов также находятся в приозерных областях Вана и Зрмии. В основном для них характерно наличие высотной поясности с более или менее

широким спектром поясов, в зависимости от высоты и размеров вулканических массивов. Весьма незначительное развитие лесных ландшафтов.

Другая особенность .свойственная этому подтипу морфоструктур, состоит в том, что практически все вулканические массивы имеют области повышенной увлажненности, где происходит своеобразный "сброс" поднимающихся грунтовых вод. Если сброс вод происходит достаточно высоко, то наблюдается Формирование влажных лугов с гидроморфными лугово-болотными, лугово-черноземными почвами. У подножий вулкана чаще всего образуются болота иногда в комплексе с почвами засоленными -солонцами, солонцами-солончаками.

На вулканических плато обычно отсутствует древесная растительность , ландшафты преимущественно сухостепные и степные.По характеру фотоизображения установленно, что южным пределом распространения типичных степей с черноземными почвами является Карсское плоскогорье.

Морфоструктуры складчатых и складчато-глыбовых горных сооружений отличаются менее выраженной высотной поясностью, особенно в пределах среднегорья. Состав почвенного покрова определяется прежде всего размерами и высотой горного массива, его приуроченностью к определенному морскому бассейну и макроэкспозиции.Здесь распространены явления интерференции, инверсии и миграции почвенных зон. Чаще всего среднегорье представлено одним - горно-лесным поясом, однако состав почвенного покрова может быть весьма разнообразен, что определяется как климатическими условиями, так и интенсивным антропогенным воздействием, способствующим деградации почв и смене типа почвообразования.

Межгорные долины и депрессия хорошо обособляются на космо-снимках в виде вытянутых изометрических контуров светлых тонов.

Эти морфоструктуры отличаются относительной стабильностью климата и простотой орографии, поэтому состав почвенного покрова зависит прежде всего от высотного расположения (климатический фактор) и характера материнской породы.

Встречаются долины, где формируются условия "дождевой тени".Депрессии на контактах щитовидных вулканических массивов обычно отличаются повышенным увлажнением.

Таблица 6.2

Характеристика почвенного покрова Армянского нагорья на основе дешифрирования космоснимков.

К Бассейн, макроэкспозиция Тип морфо- структуры Подтип морфо-структуры Высотные пояса (ландшафты) Доминирующие типы и ряды почв

1 2 3 4 5 6

1 Черноморский, сев. эксп. Складчатые и скяадча-то-глыбо-вые (Пон-тийские горы) Окраинные горные цепи Альпийский. субальпийский, горный лесной. Горно-луговые, горные лугово-степные, горные подзолистые, бурые лесные оподзоленные, горные коричневые, красноземы.

2 Персидского залива, ю. эксп Армянский (Восточный) Тавр —//__ Альпийский, субальпийский, горный лесной, полупустынный Горно-луговые, горные степные,г. бурые лесные ,г. коричневые (серо-коричневые )

3 Каспийского моря, в. эксп Курдистан (Загрос) —//— Субнивальный, альпийский, субальпийский сухостепной Горно-луговые, горные лугово-степные,г.коричневые,г.каштанов,

4 Внутрикон- тиненталь- ная часть бассейна Персидского залива Антитавр Внутренние хребты Альпийский, субальпийский,горнолесной Горно-луговые, г.лугово-степные, г.бурые лесные, г.коричневые

5 Каспийского моря, ю,, н>. -з., ю.-в. эксп. Вулканические массивы Крупные полигенные вулканы Альпийский, субальпийский, степной, сухостепной, полупустынный,пустынный Горно-луговые.го-рные лугово-степ-ные.лугово-черно-земные,г.каштановые,горные бурые полупустынные.

6 Каспийского моря, Персидского залива (внутрикон- тиненталь- ный) Вулканические массива Вулканические плато Степной, сухостепной Горные черноземы, бедленды, горные каштановые, серо-коричневые

Окончание табл. 6.2

1 2 3 4 5 6

7 Бассейны крупных озер, крупные меагор-ные внутри-континентальные котловины Меягорные депрессии, прогибы, речные долины Низкогорные Полупустынный, пустынный Антропогенные бурые староороиае-мые,горные бурые полупустынные, солонцы-солончаки лугово-болотные

8 _„_//-- ----//— Средне-горные Степной, сухостепной Горные черноземы, горные каштановые

9 Черного и Средиземного морей Приморские Иловато-болотные почвы

Приморские аллювиальные равнины встречаются на побережье Черного моря. Обычно они приурочены к низовьям впадающих рек, их дельтам, где развиваются почвы болотного ряда.

Исследование показывает, что несмотря на то, что Армянское нагорье является единой физико-географической областью, оно отличается сложностью организации ландшафтов и почвенного покрова. Пограничное положение нагорья, сформированного на стыке крупных тектонических плит - Восточно-Европейской и Аравийской, в условиях интенсивного зндогенеза обусловили разнообразие геолого-геоморфологических и климатических условий.

Различия в организации почвенного покрова определяются не только высотными и локальными экспозиционными условиями, но и характером горного сооружения (типом морфоструктуры, макроэкспозицией, приуроченностью к определенному морскому водосборному бассейну). Поэтому степень разнообразия почвенного покрова, дешифрируемого по космофотоснимкам, выше разнообразия ландшафтов, представленных набором высотных поясов от низального до пустынного(табл.6.2). Такая информация может служить своеобразной "развернутой" легендой к почвенной космокарте Армянского нагорья, которая была составлена по результатам дешифрирования в масштабе 1:800000 (рис.6.1).

гчэ со

Рис. 6.1. Почвенно-морфоструктурная карта Армянского нагорья (фрагмент). Бассейны:

Черного моря (1); Каспийского (2); Персидского залива (3); оз. Ван (4); оз. Севан (5). Морфоструктуры: Г | - складчатые и складчато-глыбовые;

|Ш), - вулканические; Х//////Д - депрессии и долины

ГЛАВА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ГОРНЫЕ

ЛАНДШАФТЫ И ПОЧВЫ. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕШИФРИРОВАНИЕ Я КАРТОГРАФИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ГЕОСИСТЕМ

7.1. Картографирование антропогенных нагрузок на горные ландэафты метода» экологического деяифрирования.

В настоящем разделе работы приводится описание карт антропогенных нагрузок на природные объекты территории Армении, составленных на основе дешифрирования космоснимков. Карты отражают ситуации, т.е. состояние как природных, так и техногенных объектов, получивших определенные фотообразы на космоснимках.

Основная задача дешифрирования космоснимков - более объективно и достоверно оценить состояние земель, выявить очаги возникновения негативных процессов. Такие карты могут быть использованы как базовые картографические основы для организации экологического мониторинга.

Дешифрирование проводилось по снимку "1,апс1за1-5" "тематического картографа" (Ш.

Выявлено, что горно-луговые почвы подвержены сильной деградации, обусловленной перевыпасом скота, главным образом на участках летников. Коричневые лесные почвы остепняютса, а на каштановых - интенсифицируется струйчатая эрозия.

Наблюдаются техногенные нарушения ландшафтов и пылевое загрязнение среды при разработке многочисленных карьеров.При этом установлено,что расположение карьеров вблизи горных русел каньонообразного типа способствует формировании ориентированных пылевых ореолов.связанных со спецификой внутридолинной циркуляции воздуха.

7.2. Экологическая оценка состояния земельных угодий зоны Спитакского землетрясения в результате сейсмического воздействия и техногенных нагрузок в восстановительный период

На основе применения аэрометодов разработана методика оценки экологических ситуаций,складывающихся в результате стихийных бедствий.

ПРИШЕНИЕ 1. ДЕШИФРИРОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИИ (на примере

Ереванской городской агломерации).

Метод был использован для оценки экологического состояния урбанизированного ландшафта.

Потенциальными параметрами фонового экологического напряжения для территории г. Еревана можно считать сложность геоморфологического строения, подверженность ландшафтов экзогенным процессам, неблагопрятный почвенно-растительный покров, котловинность рельефа Араратской долины, определяющую некоторые отрицательные микроклиматические особенности, в частности, нередко повторяющиеся (особенно в зимнее время) инверсии воздуха, а также формирование горно-долинных циркуляций.

Для характеристики активного техногенного загрязнения предлояенаметодика дешифрирования КС,основанная на фиксации изменения цветовой фотопередачи и характера границ между выделяемыми контурами. Характерной особенностью фотоизображения г.Еревана и его окрестностей является четкое выделение массивов с вегетирующей растительностью по вариациям красного фототона, в то время как участки, лишенные растительности, фиксируются, в основном, вариациями зеленовато-голубой цветовой фотогаммы.

Камерально по КС возможно определение и выделение контуров четырех степеней загрязнения - незагрязненные объекты, слабого, среднего и сильного загрязнения. Степень загрязнения определяется по прямому признаку дешифрирования - цвету и оттенку фотоизображения.

Дешифрирование космоснимков позволяет выделить обширные участки загрязнения атмосферного бассейна не только в пределах города, но и его окрестностей. На снимках достаточно уверенно прослеживается характер, интенсивность и направление распространения промышленно-загрязненных воздушных масс. К востоку и северо-востоку от города дешифрируется пространственное изменение спектральных характеристик объектов, связанное с загрязненностью атмосферы. Важно, что при этом не наблюдается корреляции с розой ветров.

Контуры имеют форму крупных потоков, по площади превышающих городскую территорию в 1,5-2 раза, что связано со спецификой внутридолинной циркуляции воздушных масс в летний период. Дешифрирование показывает наличие в восточной части города об-

ласти разгрузки загрязненного воздуха. Следует полагать, что почвенный покров здесь подвергается загрязнению.

ПРИЛ01ЕНИЕ 2. РАСПОЗНАВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ПОЧВ МЕТОДОМ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Лазерное флуоресцентное дистанционное зондирование растительности и почв - информативный метод для исследования как физиологических процессов в растениях на клеточном уровне, так и для определения органо-минерального состава почв С Кондратьев К.9., Каневский В.А., Госс Й.К. и др., 198?; Кронберг П., 1988; 5с1тескепЬиггег Н. 1992 и др.). Обратное излучение на длинах волн, отличных от длины волны излучения лазера, содержит специфическую информация, которую можно использовать для идентификации и определения состава и характеристик исследуемых объектов.

П.2.1. Метод исследования и экспериментальная техника.

Для измерения использовался разработанный лазерный спек-трофлуориметр, установленный на борту вертолета МИ-8. Была собрана система регистрации многоканальной оптической системы регистрации спектров с 22 каналами. Интенсивность спектра люминесценции от исследуемых объектов и естественная фоновая засветка записывались одновременно во время измерения.

П.2.2.Распознавание растительности и почв.

Особенности спектров люминесценции определяются тем, что в почвах с малым содержанием органического вещества основная роль принадлежит минеральному составу. Но даже в этом случае наличие в почве гумуса обусловливает характер спектральной кривой. Для почв, покрытых зеленой вегетирующей растительностью, спектральные параметры определяются не только общим количеством зеленой биомассы. но и характером подстилающего почвенного покрова. Поэтому детальная интерпретация спектров флуоресценции представляется весьма сложной проблемой, и пока мы можем говорить лишь о специфических тенденциях в довольно обобщенном виде. Типичные серии исследованных спектров флуоресценции приведены на рис.П1-П4.

вспаханные; в) горные лугово-черноземные вспаханные

- 33 -

выводы

1. Специфика почвообразования и формирования почвенного покрова в горах обусловлена существованием двух взаимоналагающихся природных процессов : формированием высотной поясности и образованием горных литоводосборных бассейнов.

2. Механизм развития водосборных бассейнов , основой которого является формирование водотоков, растущих вверх по склону вдоль разломов.универсален для всех горных систем. Энергетическая напряженность разломов определяет линейную и склоновую эрозию и постоянное "омоложение" почв.

3. В морофологии горного бассейна выделяются системы : стоковая (перистовидная или древовидная);водораздельная (дуга и фанды) и склоновая (листьевидная или лопастьевидная).На склонах формируются самые молодые почвы; на фандах и водоразделах -самые старые (тысячелетнего возраста).

4. Почвенный покров горнах морофоструктур различается организацией: вулканические массивы, где бассейновые формы рельефа слабо выражены, заметна четкая высотная поясность. Склоны складчатых и складчато-глыбовых гор осложнены изменениями, связанными с наступательной динамикой водосборных бассейнов,что приводит к деградации высотной поясности почв.

3. Изменение орографических и биоклиматических условий в пределах развивающегося бассейна определяет появление инверсий и интерференция почвенный зон.

6. Устойчивость к воздействию экзогенных процессов и эрозии выше у почв лопастьевидных бассейнов; листьевидный тип бассейна свидетельствует о высоком потенциале к денудации склонов и деградации почв. Это необходимо учитывать при оценке биопотенциала горных ландшафтов и почв.

7. Армянское нагорье характеризуется сочетанием типов и подтипов морфоструктур, сформированных под воздействием разновременных эндогенных процессов.Характер высотной поясности почв горных морфоструктур определяется биогеоклиматогенными особенностями вмещающего морского или озерного водосборного бассейна.

8. Установленные закономерности организации почвенного покрова гор позволяют успешно дешифрировать космоснимки масшта-' бов 1:1.000.000 -100.000 для составления почвенных космокарт и других карт целевого назначения ( земельных ресурсов , экологических, ситуационных),а также организации почвенно-ландшафтного мониторинга.

Основные публикации по теме диссертации:

1 Практикум по дешифрированию аэрофотоснимков при почвенных исследованиях. М.:Изд-во МГУ, 197?.157 с.(в соавт.с Т.В.Афанасьевой, Ю.М.Петрусевич).

2 Аэрокосмический мониторинг окружающей среды и лазерное дистанционное зондирование // Изд-во Владимирск.гос.ун-та.Владимир, 1995. 118 с.(в соавт.с Л.Т.Суикоэой, С.М.Аракеляном).

3 Некоторые особенности структуры почвенного покрова среднеобской поймы //Биологические науки. 1974. N10. С.135-140.

4 Методика обработки результатов инструментального дешифрирования аэрофотоснимков пойменных территорий //Научн. докл. Высш. школы. Биол. науки. 1975. N3. С.134-138.

5 Методика морфометрической характеристики типов и подтипов поймы р. Оби на основе дешифрирования аэрофотоснимков //Вестн. МГУ. 1975. N5. С.90-96.

6 Типология земель на основе комплексного дешифрирования материалов аэрофотосъемки //Природное и с.-х. районирование СССР. М.: изд-во МГУ. 1981. С.71-73. (в соавторстве с Т.В.Афанасьевой).

7 Типология пойменных земель на основе комплексного дешифрирования материалов аэрокосмической съемки //Вест. МГУ. сер. Почвоведение. 1983. N4. С. 3-9, (в соавторстве с Т.В. Афанасьевой).

8 Дешифрирование природных высотных поясов по синтезированным космическим снимкам //Изв. АН АрмССР. Науки о Земле. 1985. т.38, Кб. С.19-24.

9 Использование космических снимков при исследовании почвенного покрова как компонента ландшафтов//Йсслед. Земли из космоса. 1987. N1. С.59-66. (в соавторстве с А.Б.Багдасаряном Т.В.Афанасьевой).

10 Использование дистанционных методов для исследования биосферы // Наука и техника. - Ереван. 1986. N9. С. 48-52. (в соавторстве с А.Б.Багдасаряном, А.С.Караханяном).

11 Прогнозно-индкационное изучение сезонных состояний горных ландшафтоё для аэрокосмического мониторинга//Ландшафтная индикация для рацион, использования природных ресурсов. Тез. докл. Всесоюзн. научн. совещ. - М. 1986. С. 210-211.

12 Использование дистанционных методов при географических картографических исследованиях горных стран.//Картография в эпоху НИР: теория, Методы, практика. Тез. докл. Всес. совещ. М. ИГйНСССР. 1387. С.145-146.

13 Использование космических снимков для изучения и охраны антропогенных лаидшафтов//Природа, город, человек. Ереван: Айастан. 1987. С.240-243.

14 Индикация техногенного загрязнения городской агломерации по данным космической фотосъемки,//Изучение атмосферн. пограничн.слоя в городских условиях. Тез. докл. Меадунар. симп. Ереван: Изд-во ЕГУ. 1988. С. 71-72. (в соавторстве с А.С.Караханяном).

15 Дистанционная индикация при изучении горных геосистем //Теоретич, и прикладн. проблемы ландиафтоведения. Тез. докл. 8-го Всесоюз. совец. по ландшафтоведению. Львов. - Л. 1988. С.59-61. (в соавторстве с А.В.Багдасаряном).

16 Изучение почвенно-ландшафтных особенностей йрмянского нагорья по космическим снимкам //Аэрокосмические методы в почвоведении. М.: Колос. 1989. С. 44-47.

17 Изучение горных геосистем методами дистанционного зондирования.// Преобразование горной среды; региональное развитие и устойчивость. М.-Ереван. 1989. С.

18 Studing Mountain Seosystems by Remote Sending. // Transformation of Mount.Environments: Regional Deuelopsent and Sustainabiiity. Paper of Int. Conf. Moscow.1989.P.28-29.

19 Биомониторинг и космоиндикация техногенного загрязнения городских ландшафтов // Город, среда, человек. Тез.научно-практ. конф. Уфа. 1989. С.18-20. (в соавторстве с О.А.Дяугарян).

20 Fluorescence reiaote snsing of vegetation and soils of the mountain ecological systems by a laser lidar technique // Prog.of the Int. conf. on Lasers, 09. STS Press NcLEAN, YA. 1990.P.618-624. (coop. A.Nazarian, U.Atanessian).

21 Экологическая экспертиза при составлении генерального плана г. Спитак // Комплексный мониторинг и практика. Тез. докл. Всес. симп., Верхневолаье, М. 1991. С. 36-38. (в соавторстве с А.А.Багдасарян).

22 Оценка экологического состояния урбанизированной геосистемы на основе космической фотоинформации // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1992. N1. С. 112-121.

23 Почвенно-экологическое дешифрирование космоснимков Армянского нагорья // Экология. 1993. N9, С.3-10. (в соавторстве с Т.В.Афанасьевой).

24 Распознавание растительности и почв методом флуоресцентного лазерного зондирования // Почвоведение. 1992. Н?. С. 162-170. (в соавторстве с В.Г.Атанесяном).

25 Лазерное флуоресцентное дистанционное зондирование горных ландшафтов; геолого-почвенный аспект // Изв. РАН. Сер. физич. 1992. т. 56. N12. С.150-155. (в соавторстве с й.А.Назаряном,В.Г.Атанесяном и др.).

- 36 -

26 Laser-induced fluorescence nnonitoring of vegetations, soils and ainerals for mountain country: ecological aspects of space born analyses // у.1922. P. 460-468. (coop. Nasarian ft.ft., ftrakelian S.K.).

27 Некоторые зколого-географические аспекты Спитакской катастрофы // Изв. РАН. Сер. геогр. 1992. N2. С. 123-139. (в соавторстве с А.К.Боруновым, В.В.Канделаки, А.В.Кошкаревым).

28 Распознавание образов и обработка данных лазерного дистанционного зондирования земной поверхности // Изв. РАН. Сер. физич. 1994. т.58. N2. С.185-195. (в соавторстве с А.А.Назаряном, С,М.Аракеляном).

29 Модель развития горного водосборного бассейна // Природа.1994. N2. С.106-109.

30 Горное речное русло: энергетическая модель развития // Докл. РАН. 1994. т.33?. N3. С.334-338.

31 Энергетическая модель развития горного литоводосбор-ного бассейна и горного речного русла // Геоморфология, 1995, N4.С.13-22.

32 Индикация атмосферного техногенного загрязнения по материалам космофотосъемки //Изв.РАН. Сер.географич.1997, М2. (в соавт. с Н.В.Мищенко, Е.П.Гриаиной).

Лицензия № 020275 от 13.11.96 г. Подписано в печать 04.03.97. Формат 60x84/16. Бумага для множнт.техшпси. Печать офсетная. Усл.печ.л. 2.09. Уч.-изд.л. 2,20. Тираж 100 экз. Зак. НТ-97. Владимирский государственный университет Подразделение оперативной полнграфпи Владимирского государственного

университета

Адрес университета к подразделения оперативной полиграфии: 600026 Владимир ,ул. Горького , S7