Природно-антропогенная эрозия в бассейновых геосистемах Европейской части России

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-17-00064

НазваниеПриродно-антропогенная эрозия в бассейновых геосистемах Европейской части России

Руководитель Ермолаев Олег Петрович, Доктор географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-702 - Геоморфология

Ключевые слова эрозия почвы, овражная эрозия, бассейновые геосистемы, геоинформатика, дистанционное зондирование Земли, статистическое моделирование

Код ГРНТИ39.03.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В пределах макрорегиона России – ее Европейской части проводятся фундаментальные и поисковые научные исследования по изучению закономерностей пространственного развития и количественной оценке современной природно-антропогенной эрозии (почвенной и овражной) в бассейновых геосистемах малых рек средствами современных информационных технологий. Проблема количественной оценки темпов почвенной и овражной эрозии является одной из ключевых в плане сохранения продуктивности земель и обеспечения населения продовольствием. Подзоны смешанных и широколиственных лесов, а также лесостепные и степные равнинные ландшафты Европейской части России (ЕЧР) – основная сельскохозяйственная житница России, где широко развиты плодородные почвы. Этот фактор во многом исторически обусловил высокую земледельческую освоенность региона. Бассейны многих малых рек распаханы более чем на 70-80%. Пашнями заняты все более или менее удобные участки. Длительное и интенсивное сельскохозяйственное воздействие привело к значительной по интенсивности и площадному охвату почвенной эрозии природно-антропогенного характера, когда смыв превышает допустимые потери почвы. Именно эрозия является одним из ведущих факторов современной деградации почвенного покрова. Кроме того, эрозионные процессы являются и основным механизмом латеральной миграции загрязняющих веществ со склонов в речные русла и водоёмы. Руководством страны поставлена задача по обеспечению населения собственной продукцией сельского хозяйства. Это предполагает интенсификацию землепользования на фоне и без того высокой распаханности в традиционных земледельческих регионах Европейской части России. Процессы почвенной и овражной эрозии на территории бывшего СССР довольно хорошо изучены. В то же время отсутствуют крупные обобщения о темпах развития данных процессов за постсоветский период, а также их оценка на фоне происходящих серьезных климатических изменений, наблюдающихся с начала восьмидесятых годов прошлого века. В последние годы географам стали доступны современные технологии сбора, обработки и анализа пространственных данных, включающие материалы дистанционного зондирования Земли из космоса, геоинформационные технологии, продвинутые методы математико-статистического анализа. Научная новизна запланированных исследований состоит в том, что впервые для столь большой территории с высоким уровнем пространственной детальности устанавливаются закономерности пространственного развития современной почвенной и овражной эрозии и дается их количественная оценка. Разрабатывается методика оценки эрозионных потерь почвы на основе получения новых современных оценок факторов эрозии: эрозионного потенциала осадков, почвозащитной роли растительности и с учетом эрозионно-аккумулятивного баланса на склонах. Новизна исследования состоит также в том, что решение поставленных задач будет опираться на самые современные методы исследований в области Наук о Земле: картографо-геоинформационный, математического моделирования, использования данных дистанционного зондирования Земли из космоса. Планируется получить для всей территории оценки эрозионных потерь почвы для разных временных периодов, отражающих глобальные изменения в климатической системе. Такого рода задачи в заявленном масштабе и по охвату территории ранее никем не решались. Кроме того, как поисковая исследовательская задача проекта, направленная на получение новых знаний, проводятся работы по сплошному крупномасштабному картографированию современной овражной сети на востоке Русской равнины (250000 кв.км) по ДДЗЗ высокого разрешения. Научная новизна ожидаемого результата заключается в том, что впервые для крупного региона России будет получен геоинформационный "слой" тальвегов современных оврагов, классифицированных по типам (склоновые, береговые, донные). Это позволит оценить плотность и густоту овражной сети в речных бассейнах. А привлечение информации из созданной на бассейновые геосистемы базы данных, позволит изучить математико-статистическими методами пространственно-временные закономерности развития овражной сети. В ходе исследования впервые для России будет разработана новая методика автоматизированного детектирования овражной сети по ДДЗЗ высокого разрешения с использованием алгоритмов компьютерного зрения. Предмет исследования: склоновая природно-антропогенная эрозия. Регион исследования: Европейская часть России. Масштаб исследований (уровень пространственной детальности): региональный (1:1000000) для оценки эрозии почв и детальный (1:10000) для овражной эрозии. Методология исследования: геосистемный подход (бассейновые геосистемы).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гафуров А., Шарифуллин А. Modern patterns of spatial distribution of the main soil parameters: case study of the Republic of Tatarstan, Russia Proceedings of the International Association of Hydrological Science, Vol.381. - P.25-29. (год публикации - 2019)
10.5194/piahs-381-25-2019

2. Гафуров А., Шарифуллин А., Медведева Р., Голосов В., Двинских А., Гусаров А., Эссуман-Куэйну Б. Contemporary gully erosion trend in the northern part of the forest-steppe zone of the Russian Plain: a case study from the Republic of Tatarstan, European Russia Proceedings of the International Association of Hydrological Science, Vol.381. - P.21-24. (год публикации - 2019)
10.5194/piahs-381-21-2019

3. Шиерхорн Ф., Кастнер Т., Кюеммерле Т., Мейфройдт П., Курганова И., Прищепов А., Ерб К.Х., Хоугтон Р.А, Мюллер Д. Large greenhouse gas savings due to changes in the post-Soviet food systems Environmental Research Letters, Volume 14, Issue 6, no.065009 (год публикации - 2019)
10.1088/1748-9326/ab1cf1

4. Мальцев К.А., Ермолаев О.П. Potential Soil Loss from Erosion on Arable Lands in the European Part of Russia Eurasian Soil Science, Vol.52, No.12, pp.1571-1580 (год публикации - 2019)
10.1134/S106422931912010X

5. Медведева Р.А., Ермолаев О.П. Изменение густоты овражной сети на территории Республики Татарстан Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях: Материалы V Всеросс. научной конф. с междунар. (г. Москва, 3-6 сентября 2019 г.). – М.: ЛЕНАНД, С. 301-302. (год публикации - 2019)

6. Ермолаев О.П., Веденеева Е.А., Мухарамова C.С. Пространственные закономерности речного стока в бассейнах малых рек Европейской части России Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях: Материалы V Всеросс. научной конф. с междунар. (г. Москва, 3-6 сентября 2019 г.). – М.: ЛЕНАНД, С. 199-200. (год публикации - 2019)

7. Ермолаев О.П., Мальцев К.А., Мухарамова С.С. Геоинформационная система «Бассейны малых рек России» в решении задач по оценке интенсивности эрозии Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях: Материалы V Всеросс. научной конф. с междунар. (г. Москва, 3-6 сентября 2019 г.). – М.: ЛЕНАНД, С. 201-202. (год публикации - 2019)

8. Мальцев К.А., Ермолаев О.П. Оценка потенциальных потерь почвы на сельскохозяйственных землях Европейской части России Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях: Материалы V Всеросс. научной конф. с междунар. (г. Москва, 3-6 сентября 2019 г.). – М.: ЛЕНАНД, С. 294-296. (год публикации - 2019)

9. Ермолаев О.П., Медведева Р.А. Развитие оврагов в разных физико-географических районах Республики Татарстан Проблемы региональной экологии и географии: Материалы междунар. научно-практ. конф. (г. Ижевск, 7-10 октября 2019 г.). - Ижевск: Издательский центр «Удмуртский университет», С.289-292 (год публикации - 2019)

Публикации

1. Мухарамова С.С., Иванов М.А., Ермолаев О.П. Assessment of Anthropogenic Pressure on the Volga Federal District Territory Using River Basin Approach Geosciences (Switzerland), Том 10, выпуск 4, №139, С.1-14 (год публикации - 2020)
10.3390/geosciences10040139

2. Ермолаев О.П., Платончева Е.В., Эссуман-Куэйну Б. Spatial-Temporal Dynamics of the Ephemeral Gully Belt on the Plowed Slopes of River Basins in Natural and Anthropogenic Landscapes of the East of the Russian Plain Geosciences (Switzerland), Том 10, Выпуск 5, № 167, С.1-17 (год публикации - 2020)
10.3390/geosciences10050167

3. Гафуров А.М., Ермолаев О.П. Automatic Gully Detection: Neural Networks and Computer Vision Remote Sensing, Том 12, Выпуск 11, №1743, С.1-13 (год публикации - 2020)
10.3390/rs12111743

4. Мальцев К.А., Ермолаев О.П. Assessment of soil loss by water erosion in small river basins in Russia Catena, Том 195, С.104726 (год публикации - 2020)
10.1016/j.catena.2020.104726

5. Шарифуллин А.Г., Гафуров А.М., Голосов В.Н., Двинских А.П., Медведева Р.А. Динамика современной овражной эрозии на пахотных землях Западного Предкамья Республики Татарстан География и природные ресурсы (Geography and Natural Resources), No 3, С. 55–63 (год публикации - 2020)
10.21782/GiPR0206-1619-2020-3(55-63)

6. Иванов М.А., Мухарамова С.С., Ермолаев О.П. Оценка антропогенной нагрузки на территорию Приволжского федерального округа с применением бассейнового подхода Цифровая география : материалы Всерос. науч.-практ. конференции с междунар. участием (г. Пермь, 16–18 сентября 2020 г.) : в 2 т. Т. 1 : Цифровые и геоинформационные технологии в изучении природных процессов, Т. 1, С. 73-76 (год публикации - 2020)

7. Ермолаев О.П. , Мухарамова С.С. Цифровая география России в мозаике речных бассейнов: оценка антропогенной нагрузки Цифровая география : материалы Всерос. науч.-практ. конфе- ренции с междунар. участием (г. Пермь, 16–18 сентября 2020 г.) : в 2 т. Т. 1 : Цифровые и геоинформационные технологии в изучении природных процессов, Т. 1, С. 64-66 (год публикации - 2020)

8. Р.А. Медведева, О.П. Ермолаев Современная овражная сеть в пределах Ульяновской области Тридцать пятое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Курск, 6-8 октября 2020 г.): Доклады и краткие сообщения., С. 118-119. (год публикации - 2020)

9. Чижикова Н.А., Голосов В.Н., Ермолаев О.П., Мухарамова С.С. Тренды эрозионно-опасных дождей на территории Европейской части России за период 1966-2019 гг. Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России: материалы III Всероссийской научно-практической конференции. Иркутск, 25-27 ноября 2020 г. ФГБУ ВО "ИГУ". - Иркутск: Издательство ИГУ,, Стр. 316-322 (год публикации - 2020)

10. Иванов М.А., Мухарамова С.С., Ермолаев О.П., Эссуман-Куэйну Б. Mapping croplands with a long history of crop cultivation using time series of MODIS vegetation indices Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki (год публикации - 2020)

Публикации

1. Гафуров А. The methodological aspects of constructing a high-resolution DEM of large territories using low-cost UAVs on the example of the Sarycum Aeolian complex, Dagestan, Russia Drones, Drones, 2021, Vol.5, Is.1. - P.1-17. (год публикации - 2021)
10.3390/drones5010007

2. Мухарамова С.С., Савельев А.А., Иванов М.А., Гафуров А.М., Ермолаев О.П. Estimating the Soil Erosion Cover-Management Factor at the European Part of Russia ISPRS International Journal of Geo-Information, ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2021, 10, 645. (год публикации - 2021)
10.3390/ijgi10100645

3. Ермолаев О.П., Усманов Б.М., Гафуров А.М., Пузен Ж., Веденеева Е.А., Лисецкий Ф.Н., Нику Ю.К. Assessment of Shoreline Transformation Rates and Landslide Monitoring on the Bank of Kuibyshev Reservoir (Russia) Using Multi-Source Data Remote Sensing, Remote Sens. 2021, 13, 4214. (год публикации - 2021)
10.3390/rs13214214

4. Мухарамова С.С., Ермолаев О.П., Савельев А.А., Гафуров А.М., Иванов М.А., Ишмухаметов В.М. Оценка почвозащитного коэффициента растительности на европейской территории России Тридцать шестое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Ижевск, 11-15 октября 2021 г.): Доклады и краткие сообщения. – Ижевск: Издательский центр «Удмуртский университет», С. 130-131 (год публикации - 2021)

5. Гафуров А.М., Усманов Б.М., Ермолаев О.П., Губайдуллин А.М., Хомяков П.В., Гайнуллин И.И. The "Country of cities" web-GIS: development experience and approaches used in creating a history-oriented geoportal InterCarto. InterGIS, GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2021. V. 27. Part 4. P. 482–494. (год публикации - 2021)
10.35595/2414-9179-2021-4-27-482-494

6. Гафуров А.М., Ермолаев О.П., Усманов Б.М., Хомяков П.В. Creation of high-precision digital elevation models using the GNSS UAV InterCarto. InterGIS, GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2021. V. 27. Part 2. P. 327–339. (год публикации - 2021)
10.35595/2414-9179-2021-2-27-327-339

7. Шарифуллин А.Г., Гусаров А.В. Features of Modern Erosion and Sedimentation on Forest-Steppe Gray Forest Soils Within Hollows of a Small Catchment in the Republic of Tatarstan (European Russia) Eurasian Soil Science (Почвоведение) (год публикации - 2022)

8. Ермолаев О.П., Медведева Р.А., Иванов М.А. Modern gully erosion in forest and forest-steppe landscapes of the east of the Russian Plain Geomorfologiya, vol. 52, no. 4, pp. 28-41 (год публикации - 2021)
10.31857/S0435428121040064

9. Мальцев К.А., Иванов М.А. Картографирование потерь почвы на территории Европейской части России с использованием эрозионно-аккумуляционных моделей Тридцать шестое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Ижевск, 11-15 октября 2021 г.): Доклады и краткие сообщения. – Ижевск: Издательский центр «Удмуртский университет», С. 124-126 (год публикации - 2021)

10. Ашаткин И.А., Мальцев К.А., Гайнутдинова Г.Ф., Усманов Б.М., Гафуров А.М., Ганиева А.Ф., Мальцева Т.С., Гиззатуллина Э.Р. Analysis of Relief Morphometry by Global DEM in the Southern Part of the European Territory of Russia Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, vol.162, no.4, pp.612–628 (год публикации - 2020)
10.26907/2542-064X.2020.4.612-628