Шторм на черноморском побережье
Анализ последствий шторма на Черноморском побережье Краснодарского края с помощью данных дистанционного зондирования Земли
Темы
Черноморское побережье Краснодарского края – ведущий туристический регион России, в пределах которого расположено множество курортов. Крупнейшими из них являются: Анапа, Геленджик, Туапсе, Сочи и Адлер. Число туристов, ежегодно прибывающих в Краснодарский край, заметно растёт с каждым годом. В 2022 году общее количество туристов составило около 8 млн человек.
В основном штормы на Черном море возникают в зимний сезон, но периодически случаются и летом. Предвестником сильной непогоды является резкое усиление южного и юго-восточного ветра с возможной грозой и ливнями. Последний раз сильный шторм бушевал с 28 по 29 июля 2023 года.
Волны, вызванные сильным ветром, зачастую становятся причиной разрушения объектов инфраструктуры и несут угрозу жизням людей.
Для прибрежных акваторий основным негативным последствием шторма является временное увеличение мутности воды из-за контаминации органических и неорганических частиц в приповерхностных водных горизонтах.
Ухудшение качества воды вследствие взмучивания органических и неорганических взвесей, выброса водорослей и прочей аквальной биомассы на берег имеет временный характер. Купание в море в первые несколько дней после шторма является опасным из-за повышенной вероятности заражения болезнетворными бактериями, попадающими в воду с берега.
Выявить некоторые последствия прохождения штормов в прибрежной акватории Чёрного моря позволяют методы дистанционного зондирования Земли.
Исследуемая акватория
Исследуемая территория – прибрежная акватория Чёрного моря от Анапы до Адлера, протяжённостью 384 км вдоль береговой линии. В пределах исследуемой области находится множество курортных посёлков и городов, среди которых: Анапа, Геленджик, Туапсе, Сочи, Адлер, Хоста и т.д.
Преимущественный вид отдыха на Черноморском побережье Краснодарского края – пляжный. В частности, это связано с продолжительным купальным сезоном. В Сочи этот показатель рекордный и составляет 4 месяца (с первых чисел июня и до начала октября).
Распределение потока отдыхающих происходит не равномерно по всему побережью. Ассоциация туроператоров (АТОР) назвала лидерами в этом отношении г. Сочи и один из его районов – Адлер. Второе место в рейтинге занимает Анапа.
Пляж и крупнейшие курорты Краснодарского края. 26.07.2023
Повышение мутности
Выявление участков повышенной замутнённости производилось путем расчёта индекса NDTI (Normalized Difference Turbidity Index – нормализованный разностный индекс мутности). Значения индекса наиболее репрезентативны в пределах верхнего водного слоя (на глубине до 10 метров). Непрозрачность нижележащих слоёв (глубже 10 метров) дешифрировать при помощи NDTI затруднительно. Дополнительно следует отметить, что NDTI весьма чувствителен к различным явлениям, среди которых: густая облачность, туман, солнечные блики от гребней волн, наличие видимой высшей подводной растительности. Присутствие на снимке подобных объектов приводит к локальным завышениям показателя индекса и может быть ложно интерпретировано как завышенная мутность воды. Таким образом, делая поправку на описанные выше особенности, чем ближе значения индекса к 1, тем выше содержание различных взвесей в приповерхностных слоях воды.
Акватория г. Туапсе во время шторма. 29.07.2023
Повышенная мутность после шторма выявлялась на крупных участках акватории вблизи г. Туапсе. Особенно в устьях рек: Туапсе, Паук и Агой.
29 июля в районе устья р. Туапсе участок с непрозрачной морской водой занимал 2 км в длину и 1 км от берега. Особенно мутной была вода у пляжей «Центральный» и «Приморский».
В акватории г. Сочи наибольшее содержание органических и неорганических взвесей в воде зафиксировано в пределах устьевой части р. Сочи (размер ареала 3 х 3 км от берега) и у пляжа Альбатрос в районе Новый Сочи (300 м от берега). Загрязнения подобного характера связаны с резким повышением уровня водности на фоне сильных осадков, возникающих во время шторма в прибрежных районах.
В микрорайоне Хоста основной источник замутнения воды – выносы р. Хоста (300 м от берега). Кроме того, выявлен ряд ареалов повышенного загрязнения воды в следствие стоков мутных вод из водотоков искусственного происхождения в районе пляжей санатория «Прогресс», «Бриз» и «Красный штурм».
Акватория микрорайона Хоста во время шторма. 29.07.2023
В окрестностях акватории Адлера р. Мзымта привносит больше всего наносов в океан после обильных дождей. Зафиксированы участки с большим количеством взвесей в воде в районе пляжа «Пансионат Орбита» на расстоянии 200 м от берега.
Акватория района Адлер во время шторма. 29.07.2023
По результатам расчета индекса NDTI, наиболее замутнённая акватория около г. Геленджик выявлена в районе пляжей «Городской», «Магнолия», «Кавказ», «Красная Талка», «Центральный», «Лермонтовский», «Сосновка» на удалении в 300-350 м от берега. Кроме того, в с. Дивноморское (пляжи «Факел» и «Дивноморье») непрозрачность поверхностного слоя воды заметна на удалении более чем в 500 м от берега. Одним из поставщиков взвешенного вещества является р. Мезыбрь.
Акватория г. Геленджик во время шторма. 29.07.2023
Водоросли
Ещё одним последствием штормов является перераспределение волнами прибрежной биомассы, скопившейся у побережья ещё до шторма. Активное развитие водорослей в основном характерно для относительно мелких пляжей с медленным и плавным нарастанием глубины, что способствует быстрому и устойчивому прогреву поверхностного водного горизонта.
Такая ситуация наиболее характерна для пляжей Анапы, где ежегодно наблюдается активное цветение кладофоры бродячей (лат. Cladophora). Для человека она не представляет опасности, однако её большие скопления у береговой линии существенно затрудняют процесс пляжного отдыха и купания.
Наличие водорослей и фитопланктона в воде сложно поддаётся визуальному дешифрированию, но успешно идентифицируется при помощи индекса NDCI (Normalized Difference Chlorophyll Index – нормализованный разностный индекс хлорофилла). При интерпретации индекса следует обращать внимание, что искажения в рассчитанные значения могут вносить отражение от кораблей и лодок.
Повышенные значения NDCI для выявления цветения Кладофоры Бродячей. Анапа, 28.06.2023
Рассчитанный NDCI для других исследуемых участков показал отсутствие явных скоплений водорослей и другого фитопланктона у пляжей.
Суммарная оценка ухудшения качества воды
В пик шторма (29.07.2023) волнами к берегу прибило значительную массу водорослей. Площадь ареала с наибольшей концентрацией водорослей и фитопланктона составила 24 га. В значительной степени водоросли волнами прибило к береговой линии от пляжа «Берег Анапы» до пляжа «Хороший» (протяженность – 2,1 км). Ширина полосы акватории, загрязненной биомассой, достигала 160 м от берега.
Повышенная мутность воды выделялась вдоль береговой линии от пляжа «Спутник» до пляжа «Джемете отель». Ширина полосы непрозрачной воды достигала 400 м от берега. Значительная мутность воды также была определена вдоль южного побережья от пляжа «Золотая бухта».
На основании суммарного учёта степени замутнённости воды неорганическими взвесями и концентрации фитопланктона и водорослей, прибитых волновой деятельностью к суше во время шторма, была составлена результирующая карта-схема загрязнения акватории у береговой линии.
Акватория у береговой линии от Анапы до Адлера во время шторма. 29.07.2023
Береговая линия дифференцирована по степени относительной загрязнённости на 5 классов, где 1 класс – сравнительно чистая вода, а 5 класс – наибольшее содержание взвешенных органических и неорганических частиц. Наиболее загрязнённой определена акватория Анапы и часть акватории у береговой линии от Джанхота до Адлера.
В наименьшей степени оказалась загрязнена акватория от крайнего юга Анапы до Новороссийска.
Выводы
Шторм – крайне опасное природное явление, которое не всегда возможно предугадать и спрогнозировать. Тем не менее, современные методы дешифрирования космических снимков позволяют повысить эффективность оценки последствий таких явлений.
Посредством расчёта ряда специфических индексов в штормовой период проанализирована акватория Краснодарского края от Анапы до Адлера – 384 км береговой линии. Установлена высокая степень замутнённости воды вблизи каждого из крупных курортов. Особенно г. Анапы, где помимо всего прочего фиксировались выбросы значительного количества биомассы на берег.
Составлена результирующая карта-схема загрязнения акватории до глубины 10 м на отрезке «Анапа-Адлер» во время шторма. Установлено, что большая часть акваторий (25%) относится к 4 (из 5) классу загрязнённости, а к максимальному 5 классу относится 9% исследуемой акватории.
По результатам исследования определено, что ухудшение качества прибрежных вод на черноморском побережье имело временный характер и продлилось не более 1-2 дней после шторма. Спустя 2 суток по данным ДЗЗ мутность воды стала максимально близка к фоновым значениям, замеренным до шторма, прошедшего 29 июля 2023 г.