Исследование гидроэкологической динамики озера Чаган за последние 30 лет с использованием космических и геоинформационных методов
Просмотры: 31 / Загрузок PDF: 4
DOI:
https://doi.org/10.32523/3107-278X-2026-155-2-156-167Ключевые слова:
озеро Шаган, NDWI, ArcGIS, изменение климата, водный баланс, геопространственный анализ, ядерное наследиеАннотация
Данная исследовательская статья посвящена анализу пространственно-временной динамики озера Шаган. Основной научной целью является количественная оценка пространственных изменений площади водной поверхности за период 1995–2025 гг. и выявление климатических детерминант, а также антропогенных стресс-факторов, связанных с ядерным наследием озера, которые оказали влияние на эти изменения. Методология исследования включала обработку спутниковых данных Landsat 5, 8 и Sentinel-2 на облачной платформе Google Earth Engine (GEE) с расчетом индекса Normalized Difference Water Index (NDWI). Сравнительный анализ результатов был проведен с использованием инструмента пространственного анализа Union Overlay в геоинформационной системе ArcGIS Pro. Основные результаты работы показывают, что площадь водной поверхности озера сократилась на 17,3 % (с 1,82 км² до 1,50 км²) за тридцатилетний период. Это сокращение напрямую связано с региональным потеплением климата (со средним трендом потепления в Казахстане 0.31°C за десятилетие) и увеличением трансэвапорации. Научная значимость работы заключается в доказательстве экосистемной нестабильности этого уникального гидрогеологического объекта на территории Семипалатинского полигона и внесении вклада в оценку его экологической безопасности в условиях загрязнения радионуклидами (тритий, плутоний). Практическая ценность результатов служит важной научно-методологической основой для разработки стратегий устойчивого управления водными ресурсами.
Скачивания
Библиографические ссылки
Aktayev, M., Subbotin, S., Aidarkhanov, A., Aidarkhanova, A., Timonova, L., & Larionova, N. (2024). Characterization of geological and lithological features in the area proximal to tritium-contaminated groundwater at the Semipalatinsk test site. PLoS ONE, 19(3), e0300971. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0300971
Bai, J., Chen, X., Li, L., & Zhang, W. (2025). Research on the method of extracting water body information in Central Asia based on Google Earth Engine. Water, 17(6), 804. https://doi.org/10.3390/w17060804
Bauer, S., Gusev, B. I., Pivina, L. M., Apsalikov, K. N., & Grosche, B. (2005). Radiation exposure due to local fallout from Soviet atmospheric nuclear weapons testing in Kazakhstan: Solid cancer mortality in the Semipalatinsk historical cohort, 1960-1999. Radiation Research, 164(4 Pt 1), 409-419. https://doi.org/10.1667/rr3423.1
Carlsson, T., Ramebäck, H., & Skålberg, M. (2001). Plutonium and strontium isotopes in soil from the Semipalatinsk nuclear test site. Journal of Environmental Radioactivity, 53(1), 45-56. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(00)00115-4
Chen, Y., Li, W., Deng, H., Fang, G., & Li, Z. (2016). Changes in Central Asia’s water tower: past, present and future. Scientific Reports, 6, 35458. https://doi.org/10.1038/srep35458
Endo, S., Hoshi, M., & Ivanova, V. (2008). Iodine-129 measurements in soil samples from Dolon village near the Semipalatinsk nuclear test site. Radiation and Environmental Biophysics, 47, 359-365. https://doi.org/10.1007/s00411-008-0162-3
Gorelick, N., Hancher, M., Dixon, M., Ilyushchenko, S., Thau, D., & Moore, R. (2017). Google Earth Engine: planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sensing of Environment, 202, 18-27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.031
Hoshi, M., Shibata, Y., & Takada, J. (2006). Plutonium and uranium in human bones from areas surrounding the Semipalatinsk Nuclear Test Site. Journal of Radiation Research, 47(Suppl A), A85-A89. https://doi.org/10.1269/jrr.47.A85
IPCC. (2021). Climate change 2021: The physical science basis. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009157896
Kadirova, G., Shabdarbayeva, D., Chaizhunussova, N., & Massabayeva, M. (2025). Long-term exposure to ionizing radiation from the Semipalatinsk Nuclear Test Site and risk of cardiovascular mortality. International Journal of Environmental Research and Public Health, 22(12), 1781. https://doi.org/10.3390/ijerph22121781
Kadyrzhanov, K. K., Lukashenko, S. N., & Kislitsin, S. B. (2005). Plutonium at the Semipalatinsk Nuclear Test Site (SNTS). Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 263(1), 229-234. https://doi.org/10.1007/s10967-005-0041-1
Larionova, N., Timonova, L., Toporova, A., Krivitskiy, P., Polevik, V., & Aidarkhanova, A. (2026). Tritium in vegetation at various types of radioactive contamination sites under arid climate conditions. PLoS ONE, 21(1), e0339645. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0339645
McFeeters, S. K. (1996). The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing, 17(7), 1425-1432. https://doi.org/10.1080/01431169608948714
Minkenova, K., Serik, A., & Panitskiy, A. (2025). Cytogenetic changes in Rosa spinosissima L. and Leymus angustus (Trin.) Pilg. growing under radioactive contamination conditions at the Semipalatinsk Nuclear Test Site. PLoS ONE, 20(5), e0324860. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0324860
Otsu, N. (1979). A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 9(1), 62-66. https://doi.org/10.1109/TSMC.1979.4310076
Panitskiy, A., et al. (2023). Vertical distribution of radionuclides in soil at the Semipalatinsk Test Site beyond its test locations. PLoS ONE, 18(1), e0278581. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0278581
Pekel, J. F., Cottam, A., Gorelick, N., & Belward, A. S. (2016). High-resolution mapping of global surface water and its long-term changes. Nature, 540(7633), 418-422. https://doi.org/10.1038/nature20584
Rokni, K., Ahmad, A., Selamat, A., & Hazini, S. (2014). Water feature extraction and change detection using multitemporal Landsat imagery. Remote Sensing, 6(5), 4173-4189. https://doi.org/10.3390/rs6054173
Sairike, A., et al. (2026). Ecological monitoring of nuclear test sites over 20 years based on Remote Sensing Ecological Index. Sustainability, 18(1), 206. https://doi.org/10.3390/su18010206
Simon, S. L., Baverstock, K. F., & Lindholm, C. (2003). A summary of evidence on radiation exposures received near to the Semipalatinsk Nuclear Weapons Test Site in Kazakhstan. Health Physics, 84(6), 718-725. https://doi.org/10.1097/00004032-200306000-00002
Toktaganov, T., Mamyrbayeva, A., Aidarkhanov, A., Aidarkhanova, A., & Raimkanova, A. (2025). Tritium contamination and hydrological transport in the Shagan River: an isotope hydrology study. PLoS ONE, 20(10), e0333260. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0333260
Wang, Z., et al. (2020). Effects of irrigation discharge on salinity of a large freshwater lake: a case study in Chagan Lake, Northeast China. Water, 12(8), 2112. https://doi.org/10.3390/w12082112
Xu, H. (2006). Modification of normalised difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery. International Journal of Remote Sensing, 27(14), 3025-3033. https://doi.org/10.1080/01431160600589179
Yapiyev, V., Sagintayev, Z., Inglezakis, V. J., Samarkhanov, K., & Micklin, P. (2017). Essentials of endorheic basins and lakes: A review in the context of current and future water resource management and mitigation activities in Central Asia. Water, 9(10), 798. https://doi.org/10.3390/w9100798
Yessimkhanova, K., et al. (2026). Spatial and temporal analysis of climatic zones in Kazakhstan using Google Earth Engine. ISPRS International Journal of Geo-Information, 15(2), 57. https://doi.org/10.3390/ijgi15020057
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 М. Мусабаева, Ш. Шахарбек (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
