Построение морфометрических зависимостей на основе морфологических характеристик озер и их анализ.

Якутия относится к числу территорий с большим количеством разнотипных озер, распространенных повсеместно. Однако распределение озер неравномерное. Эти водные объекты играют важную роль в хозяйственной деятельности человека и используются в качестве питьевых ресурсов, для рыболовства, для водной растительности и т.д. Кроме того озера образуют специфические приозерные ландшафты, которые используются в качестве сенокосных угодий, пастбищ.

Озерные котловины могут возникать при любых рельефообразующих процессах, в связи, с чем генетическая классификация их основывается на геоморфологических признаках. Котловина может представлять собой или простую впадину, или сложную, включающую несколько впадин и возвышений дна [2].

На территории Якутии насчитывается около 700 тыс. озер. Большая часть сосредоточена в Центральной Якутии и в приморской низменности. Подавляющее их большинство (98%) характеризуется небольшой площадью (до1км²) и малой глубиной, лишь некоторые озера отличаются значительными размерами площади и глубины [9]. В южной и восточной более возвышенной части территории количество озер заметно уменьшается. Наиболее исследованными считаются озера Центральной Якутии. Здесь мезорельеф выражен многочисленными озерными котловинами преимущественно термокарстового происхождения.

Для изучения неизученных озер необходимо применять различные косвенные способы, например, метод аналогии. Эта проблема актуальна не только для Якутии, но и для всей России. Количество озер с известными морфометрическими характеристиками на рассматриваемой территории около 400 (0,07%). Они должны быть привлечены как аналоги для неизученных объектов. Основной задачей является исследования, установление зависимости между морфометрическими характеристиками изученных котловин, и возможным перенос результатов на неизученные объекты. В основе предлагаемого способа определения закономерностей пространственного распределения озерных котловин, положен очевидный факт: котловины одного и того же происхождения и одинакового возраста должны иметь примерно схожие относительные размеры. Целью данной работы является установление связи между морфометрическими характеристиками озер. Такие сведения приведены в известных обобщающих работах А.М.Догановского [4,5], Б.Б.Богословского [2], С.В. Рянжина [13], М.Я. Прытковой [11], И.И. Чукленковой [19], П.В.Иванова [7], С.П.Китаева [8].

Для количественного описания особенностей строения озерных котловин используются их морфометрические характеристики (показатели). Например, существуют определенные зависимости между глубиной (или уровнем) озера, площадью его зеркала и объемом воды. Для этих целей нужны измеренные характеристики, а их количество недостаточно. Площадь зеркал озер наиболее целесообразно можно определять, пользуясь программами Panorama, SAS GIS. Результат будет наиболее точным, если данные программы привязаны к спутниковым картам. Такие расчеты были выполнены для озер Амгинского района.

В настоящее время, согласно лимногенетической классификации, разработанной в Лаборатории озероведения СВФУ Жирковым И.И.[1,6], выделено 14 типов (котловин), 29 подтипов, 64 вида и целый ряд подвидов и разновидностей озер Якутии. Из них наиболее распространенными и изученными являются котловины термокарстового, водно-эрозионного, эрозионно-термокарстового и тектонического происхождения.

Термокарстовые озера являются самыми распространенными на рассматриваемой территории (около 80%). Это водоемы, котловины которых образовались в результате протаивания подземных льдов вечной мерзлоты. Определяя этапы (стадии) их развития от начала до полного высыхания и превращения в луговины, термокарстовые озера называют по-разному: дёдя, тыымпы, юнкюр, уолба и т.д. распространены почти повсеместно. Роль этих озер заключается не только в формировании контуров будущей аласной котловины, но и в частичном изменении состава покровных суглинков вследствие их термокарстового переотложения [3,6,17]. Н.И. Мухин [10]выделяет шесть стадий возникновения и развития термокарстовых озер на территории Яно-Индигирской низменности, которые немного отличаются от озер, расположенных в Центральной части Якутии. Здесь основную роль играет климатический фактор: при суровых климатических и геокриологических условиях основной причиной, приводящей к возникновению термокарста, является воздействие воды, скапливающейся и застаивающейся в небольших понижениях рельефа. Следовательно, климат влияет на возникновение термокарста главным образом через степень увлажненности территории [9].

Рис.1.Термокарстовые озера

Коэффициент корреляции между площадью и объемом озера имеют достаточно тесную связь (рис.1), это говорит о том, что котловины термокарстовых озер очень схожие. Установленные связи между площадями озер и их объемами оказываются достаточно тесными, что свидетельствуют рассчитанные результаты корреляции (табл.1).

Водно-эрозионные (речные озера) - это отчленившиеся от рек протоки. В настоящее время существующие на возвышенных островах, в поймах и на террасах больших рек в виде стоячих озерных водоемов. Если долины речек имеют повторяющиеся сужения и расширения, то воды рек, разливаясь в широких местах долин, могут образовывать озеровидные проточные плесы, которые также называют речными озерами. Водно-эрозионные озера встречаются и на равнинных территориях, и на горных областях.

Рис.2. Водно-эрозионные озера \

Из рисунка видно, что озера водно-эрозионного происхождения по сравнению с термокарстовыми озерами имеют наиболее тесную взаимосвязь. Высота расположения озер рассмотренных колеблется от 9м. до 792м над у.м.

Эрозионно-термокарстовые озера, являются наиболее древними в Центральной Якутиичем свидетельствует максимальная мощность донных отложений (до 4,5-5,5м). Делятся на две группы: террасовые и аласно-долинные. Первые расположены на поверхностях террас рек, сложенных верхнечетвертичными ледниковыми отложениями и ледниковыми и межледниковыми отложениями среднечетвертичного возраста. Максимальные глубины колеблются от 1,8 до 6,5м. Котловины аласно-долинных озер находятся на озерно-аллювиальных и древних денудационных равнинах. Площадь зеркала до 5км², максимальная глубина от 2-9м.,средняя 0,7-3,7м.

Рис 3.Эрозионно-термокарстовые озера.

По результатам корреляционного анализа, озера эрозионно-термокарстового происхождения, из всех рассмотренных озер, имеют наиболее тесную связь.

Тектонические озера, которые образовались в результате опускания участков земной коры по разломам, расположены в горной части рассматриваемой территории,. Отличаются исключительно чистой водой, наибольшей глубиной и проточностью. Для анализа были использованы морфометрические данные озер, которые расположены на Становом хребте, Удокано-Чарского нагорья, Верхоянского хребта и т.д.

Рис.4. Тектонические озера

В отличие от озер рассмотренных выше, теснота связи между исследуемыми характеристиками озер тектонического происхождения не самая высокая. Прослеживается влияние высотного расположения озер, геолого-геоморфологических особенностей горных районов. Однако, очевидно что все эти озера должны быть более глубокими, чем озера рассмотренные выше. Поэтому установление зависимости от объема к площади, оказалось менее тесной, чем другие озера.

Кроме рассмотренных выше озер, наиболее часто встречаются тукулановые (эоловые), трапповые, карстовые, лагунные. Они отличаются от озер, перечисленных выше, тем, что они распространены не повсеместно, а на определенной местности, или на отдельных ландшафтах.

Тукулановые озера (Эоловые озера). Считаются, что данные озера, образовались в эпоху древнего оледенения. Резкие похолодания и потепления в начале и в конце этих эпох способствовали возникновению сильнейших ветров, которые навеивали песчаные массивы, гряды, дюны и бугры. При значительной мощности песков образуются незначительные по размерам дефляционные и навеянные котловины; озера, формирующиеся позднее в этих котловинах будут мелководными и небольшими по размерам. В основном эти озера расположены в межгрядовых понижениях, в котловинах выдувания и в котловинах навевания тукуланов. Встречаются в бассейне нижнего течения Вилюя, в низовьях рек Тюнг и Линде и частично в бассейне Средней Лены. Основное питание атмосферное и грунтовое (конденсационная влага в песках). Котловины тукулановых и водно-эрозионных озер имеют достаточно схожий размер, и связь между ними достаточно тесная (r=0,9). И таким образом котловины водно-эрозионных озер и тукулановых практически одинаково, их различие обусловлено физико-химическими и геолого-геоморфологическими характеристиками [14,16,17].

В западной части рассматриваемой территории, своеобразную группу водоемов представляет собой озера, генетически связанные с бронирующими трапповыми покровами западной части региона. Котловины озера находятся на поверхности крупных, вскрытых денудацией пластовых интрузий траппов Верхнего Вилюя. Поверхность траппов близка к горизонтальной и водопроницаема, поэтому здесь очень много озер, максимальные глубины в среднем 2,5м., площади зеркала небольшие. Расположены на высоте от 300м. над уровнем моря.

В отличие от озер тукуланового и траппового происхождения, карстовые озера распространены наиболее широко. Основная часть сосредоточена на западной и на юго-западной части Якутии. Озера соляного карста на соленосных породах или на вершинах соляных куполов находятся в пределах бассейна реки Кемпяндяй и притока р.Тонгуо. Эти озера в большинстве имеют глубины 20-40м (максимально 64м.). В морфогенетическом отношении озера соляного карста довольно разнообразны. В пределах Приленского плато широко распространен карбонатный карст. Карстующимися породами здесь являются синийские и нижнепалеозойские известняки. Озера, связанные с карбонатным карстом, в основном, коррозионные (поверхностного выщелачивания), имеют очень малые размеры и глубины (максимальные глубины колеблются от 2-2,5м).

Лагунные озера соответственно широко распространены по берегам морей Северного Ледовитого океана. Самыми известными из них являются Моготоево (А=323км²), Морское (А=205км²), Чукочье (А=120км²). Имеют достаточно большую площадь, проточные, мелководны.

Таким образом, проведенное нами исследования установления связи между озерными котловинами на территории Якутии, доказывают достаточно тесную взаимосвязь между озерами термокарстового, водно-эрозионного, эрозионно-термокарстового и тектонического происхождения. Выделенные районы и полученные результаты зависимости от объема к площади, позволяют нам определить косвенным путем объемы воды в озере.

Таблица1. Определения объемов воды в озерах.

Котловина озера	Полученная формула	Коэффициент корреляции
Термокарстовое	V=0,0021A^1,1065	R^2=0,853
Водно-эрозионное	V=0,0042A^1,4269	R^2=0,8295
Эрозионно-термокарстовое	V=0,003A^0,8613	R^2=0,8613
Тектонические	V=0,0795A^0,6298	R^2=0,6298

Приведенные формулы из таблицы, позволяют определить примерный объем воды неизученных или разнотипных озер. На основе предложенного метода можно приблизительно выявить запас воды в Якутии. В связи с недостаточностью морфометрических данных озер, на других типах котловин такой анализ проведен не был. Все исходные данные для построения зависимостей были предоставлены Лабораторией озероведения СВФУ им.М.К. Аммосова.

б)Использование ГИС технологий при определении площади зеркала водоема