Российские IT-технологии помогают «дышать» Горному Алтаю
Ледники – это не только красивые пейзажи, но и стратегический запас пресной воды, а также индикатор глобального потепления. Для прогноза таяния ледников Горного Алтая ученые Томского государственного университета (ТГУ) начали создавать их цифровые двойники.
Беспилотники, спутниковая геодезия и 3D-моделирование помогут избежать дефицита воды, предотвратить опасные природные катастрофы и оценить изменение климата.
Тающий ресурс
В Горном Алтае насчитывается более 1300 ледников общей площадью около 900 квадратных километров. Эти образования служат главными естественными накопителями пресной воды в регионе. Однако с середины XIX века они потеряли примерно половину своей площади. И процесс таяния продолжает ускоряться.
Какими были ледяные глыбы в прошлом, ученые узнают по спутниковым снимкам. На них видны морены – каменистые гряды, которые остаются после таяния. Но для исследователей важно главным образом будущее – с какой скоростью деградирует оледенение и к каким последствиям это приведет. Поэтому в ТГУ и приступили к созданию высокоточных трехмерных моделей ледников. Проект начал с четырех, но в перспективе охватит 80 ледников массива Бишь-Иирду.
С помощью дронов исследователи проводят аэросъемку, привязывая ее к геодезической реперной сети ТГУ. Точность построения цифровых моделей высот достигает нескольких сантиметров, что позволяет вычислять критичные показатели – скорость таяния, изменение площади и объема льда, толщину снежного покрова, а также отслеживать опасные оползни и разрушение морен.
Ускоренное таяние ледников сначала может повысить уровень воды и риск подтоплений, но после сокращения запасов льда возможен обратный эффект – сокращение летнего речного стока. Это ударит по водоснабжению, животноводству, растениеводству и малой гидроэнергетике. Когда именно наступит этот критический момент, можно узнать только на основе регулярного и высокоточного мониторинга.
Глыба технологий
В 2023 году ученые и студенты Алтайского государственного университета провели комплексное исследование малого ледника Левый Ирбисту. На основе данных дистанционного зондирования земли, съемок с беспилотников и георадарных измерений они построили ортофотоплан, цифровые модели высот и высокоточную 3D-модель ледника.
Георадарное «просвечивание» показало, что за 20 с небольшим лет (с момента первых измерений томскими гляциологами в 2000-х годах) толщина ледника в некоторых местах уменьшилась примерно на 30 метров, а длина сократилась на 144 метра (около 6,8%). Созданная детальная 3D-модель и координатная сетка теперь служат точной отправной точкой для ежегодного мониторинга скорости таяния и деградации оледенения под влиянием глобальных изменений климата.
Левый Актру и вовсе входит в международную систему наблюдений за ледниками. Стоит отметить, что глобальный интерес к теме растет: по данным ЮНЕСКО и ВМО, ледники содержат около 70% мировых запасов пресной воды, от них зависят более 2 миллиардов человек.
Однако не только Горный Алтай находится в центре внимания российских ученых. Сегодня спутники Роскосмоса регулярно наблюдают и за ледниками Кавказского хребта. Орбитальные аппараты фиксируют изменения площади ледников, скорость их таяния и движение ледниковых масс и помогают вовремя заметить переполнение приледниковых озер, угрожающих прорывом и селевыми потоками.
Единой же геоинформационной базой для мониторинга является «Каталог ледников России», созданный Институтом географии РАН. Увы, но по сравнению с каталогом ледников СССР, площадь ледников на территории России уменьшилась на 9,3%.
Вершина научных знаний
На основе цифровых моделей ледников можно будет провести глобальный анализ баланса массы льда на Алтае за последние десятилетия и создать математические модели, которые с высокой точностью предскажут поведение водных артерий региона на годы вперед. Данные станут фундаментом для управления водными ресурсами при климатических изменениях.
Подобный тип съемки в высокогорье Алтая применяла российская компания «Геоскан» в северо-западной Монголии. У ТГУ уже есть смежный кейс в ЯНАО, где дроны с лазерными сканерами исследовали криогенные процессы вдоль дороги Надым – Салехард. Один и тот же технологический класс – БАС плюс высокоточное зондирование – работает и на ледниках, и на мерзлоте, и на инфраструктуре Севера.
Цифровые двойники, создаваемые сейчас ТГУ – это инструмент выживания. Они дают прогнозы, на основе которых можно планировать водоснабжение, перестраивать сельское хозяйство и готовиться к кризисам.
