Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Введение

Сурабая – второй по значению после Джакарты индустриальный и деловой центр Индонезии. Здесь расположены крупные предприятия машиностроительной, текстильной, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, крупные торговые порты. Главными экологическими проблемами региона являются промышленное загрязнение воздуха и воды в городских районах, вырубка мангровых лесов, разрушение берегов, высокие темпы урбанизации приводят к быстрому преобразованию природных ландшафтов.

Цель исследования – интегральная геоэкологическая оценка прибрежной зоны Сурабая по степени проявления природно-техногенных процессов.

Задачи исследования: провести оценку антропогенного давления на основе данных о численности и плотности населения и темпах его роста; провести классификацию земель прибрежной зоны Сурабая по степени антропогенной нагрузки с использованием данных ДЗЗ; ранжировать прибрежную зону Сурабая по интенсивности проявления опасных береговых процессов.

Материалы и методы исследования

Комплексный характер исследований определил необходимость применения методов, используемых в геоэкологии, геоморфологии морских берегов (экспедиционных, картографических, расчетных), статистических методов обработки информации, сравнительно-географического метода, ГИС-технологии и методов дистанционного зондирования Земли, с использованием машинного обучения Smile Random Forest в программном обеспечении Google Earth Engine (GEE). Все исследования основаны на данных ДЗЗ, технологии ГИС, классификации рода мангровых зарослей с использованием машинного обучения Smile Random Forest в программном обеспечении Google Earth Engine (GEE). Для верификации данных ДЗЗ проводились полевые подспутниковые наблюдения.

Геоэкологическая оценка прибрежной зоны Сурабая проводилась по таким показателям, как оценка антропогенного давления [1, с. 30–34], оценка антропогенной нагрузки на естественные ландшафты [2, с. 20–40], оценка интенсивности проявления опасных береговых процессов (ОБП).

Результаты исследования и их обсуждение

Оценка антропогенного давления на прибрежные районы Сурабаи. Основными показателями, по которым можно судить о численности населения, являются плотность населения и темпы его роста. Сурабая характеризуется высокими темпами роста населения. В результате быстрого роста населения возникает дисбаланс между населением и природой, а также доступными объектами жизнедеятельности.

Таблица 1

Показатели антропогенного давления (К) прибрежной зоны Сурабая

Движущим фактором антропогенного давления (К) на окружающую среду является человек. Антропогенное давление представляет собой интегральную величину энергии, используемой на единицу площади территории. Для оценки антропогенного давления на исследуемой территории вводится коэффициент антропогенного давления (K). Рассчитывается он по формуле [1]:

lg K= – 0,97 + 0,9 lg ПН,

где ПН – плотность населения чел./км2.

В табл. 1 представлены результаты оценки прибрежной зоны Сурабая по показателю коэффициент антропогенного давления (K). Коэффициент определялся на уровне подрайонов.

На основе обработки данных показатель степени антропогенного давления на побережье Сурабаи разделен на 3 зоны (рис. 1).

Зона 1 характеризуется самыми высокими показателями антропогенного давления. Сюда входит большая часть Северной Сурабаи (6 подрайонов): Моро Крембанган, Западный Перак, Северный Перак, Уджунг, Булак Бантенг, Тамбак Веди. Здесь расположен крупный промышленный центр города, жилые районы с самой плотной застройкой, промышленные зоны, складские помещения, терминалы, военные объекты. На долю этой зоны приходится 30 % прибрежных территорий.

Зона 2 характеризуется средним уровнем антропогенного давления и состоит из 5 подрайонов Восточной Сурабаи (Дукух Сутореджо, Калисари, Вонореджо, Медокан Аю, Гунунг Аньяр Тамбак) и трех подрайонов Северной Сурабаи (Кедунк Човек, Кенджеран, Суколило). Площади городской застройки не превышают 40 %. Большая часть побережья занята рыбоводными прудами, рисовыми полями. На долю этого кластера приходится 40 % прибрежных территорий.

Зона 3 с низкими показателями антропогенного давления характеризуется низкой плотностью и низкой численностью населения. В данную зону входит вся Западная Сурабая, включая 5 подрайонов. Подрайон Ромо Калисари является подрайоном с самым низким значением коэффициента антропогенного давления на побережье Сурабаи. Площадь городской застройки здесь не превышает 57 %. Остальная территория занята прудами (34 %), растительностью и пустошью. Низкое антропогенное давление характерно для 30 % площади прибрежных территорий Сурабаи.

Рис. 1. Ранжирование прибрежной зоны Сурабая по степени антропогенного давления

Рис. 2. Прибрежные территории Сурабаи по степени антропогенной нагрузки

Классификация земель прибрежной зоны Сурабая по степени антропогенной нагрузки. Деятельность человека может существенно влиять на прибрежные экосистемы. Одним из способов мониторинга антропогенных преобразований в прибрежной зоне является мониторинг земель (почвенно-растительного покрова). Мониторинг изменений в типах почвенно-растительного покрова может быть использован для понимания воздействия природных и антропогенных явлений на территорию, особенно в прибрежных районах [3].

Согласно классификации почвенно-растительного покрова, прибрежная зона Сурабая была сгруппирована в шесть типов, включая голую землю (пустыри), мангровые заросли, пруды, городские территории, растительность и водоемы.

Анализ почвенно-растительного покрова в прибрежной Сурабае по снимкам Landsat показал, что в 15 подрайонах преобладают городские территории. Вторым по величине доминирующим классом является класс прудов в 4 подрайонах (20 %), а третьим – класс мангровых лесов в одном подрайоне (5 %). Это свидетельствует о том, что прибрежная территория Сурабаи относится к категории с высокой антропогенной нагрузкой, поскольку на большей ее части преобладают городские районы, где естественные мангровые леса или другая растительность почти полностью сведены. В результате этого в районах от морской активности наблюдается размыв берегов [4].

По результатам ранжирования большая часть прибрежных районов (75 %) относится к территории с высокой антропогенной нагрузкой. Средняя антропогенная нагрузка (20 % прибрежных территорий) характерна для подрайонов Кепутих, Вонореджо, Медокан Аю, Гунунг Аньяр Тамбак, где развита сельскохозяйственная деятельность (рыбоводные пруды, рисовые поля). Низкая антропогенная нагрузка выявлена только в подрайоне Суколило с мангровыми лесами, занимающими 49 % его площади (рис. 2) [5].

Ранжирование прибрежной зоны по интенсивности проявления опасных береговых процессов. За 24 года размыв берегов наблюдался в нескольких прибрежных районах Сурабаи, таких как городской район Вонореджо, район Рунгкут площадью 141637,1 м2. При этом аккумуляция произошла почти во всех прибрежных районах Сурабаи. Аккумуляция в подрайоне Суколило была самой большой, ее площадь составила 4401201,3 м2. Наибольшее антропогенное воздействие на данную территорию было связано со строительством в 2013 г. порта Телук Ламонг площадью 916068,3 м2 [6]. Результаты исследований показали, что 16 подрайонов (75 %) имели низкий класс интенсивности проявления со скоростью размыва менее 0,33 м/г, в то время как 3 подрайона (15 %) имели средний класс интенсивности проявления.

Интегральная геоэкологическая оценка прибрежной зоны Сурабая по степени проявления природно-техногенных процессов (ПТП).Интегральная геоэкологическая оценка прибрежной зоны Сурабая проводилась по трем показателям:

1) антропогенное давление, зависящее от плотности населения;

2) антропогенная нагрузки на земли прибрежных территорий по степени их преобразования под влиянием хозяйственной деятельности;

3) интенсивность проявления опасных береговых процессов (ОБП).

Результаты представлены в табл. 2 и на рис. 4.

Рис. 3. Интенсивность проявления ОБП в прибрежной зоне Сурабая

Таблица 2

Результаты геоэкологической оценки прибрежной зоны Сурабая

Рис. 4. Интегральная геоэкологическая оценка прибрежной зоны Сурабая

Зона с высокой степенью проявления природных и техногенных процессов. Согласно геоэкологической оценке, в зону с высокой степенью проявления природно-техногенных процессов входит 7 подрайонов (35 % площади побережья). На Севере сюда входят подрайоны Моро Крембанган, Западная Перак, Северная Перак, Уджунг, Булак Бантенг, Тамбак Веди и в Восточной Сурабае подрайон Дукух Сутореджо. Высокая степень проявления ПАП связана с высокой плотностью населения (антропогенного давления) и преобладанием городской застройки территории районов на площади от 56 % до 97 %, а также высокой антропогенной нагрузкой.

Зона со средней степенью проявления природных и техногенных процессов. Средний уровень проявления природно-техногенных процессов установлен для 5 подрайонов площадью 13,8 км2 (25 % площади прибрежной зоны): Тамбак Осовилангон, Калисари, Кепутих, Кенджеран и Кедунг Ковек. Средняя степень обусловлена тем, что здесь менее плотная городская застройка и в землепользовании преобладает портовое хозяйство.

Данные спутниковой съемки Landsat 8 показывают, что площадь подрайона Тамбак Осовилангон увеличилась за счет того, что в 2013 г. в Телук Ламонге был построен новый порт, площадь которого растет с каждым годом. Кроме того, подрайон Тамбак Осовилангон – это промышленная и складская зона, зона погрузки и разгрузки контейнеров.

Зона с низкой степенью проявления природных и техногенных процессов. Значение геоэкологической оценки с низкой степенью проявления ПТП зафиксировано в 8 подрайонах площадью 66 км2 (40 %): Калянак, Грегес, Тамбак Лангон, Ромо Калисари, Гунунг Аняр Тамбак, Медокан Айю, Вонореджо, Кенджеран, Морокрембанган, Кедунг Ковек, Перак Барат, Тамбак Веди, Перак Барат и Суколило. Эти подрайоны расположены в основном в Западной Сурабае. Низкая степень проявления ПТП связана с низкой плотностью населения, преобладанием в землепользовании земель сельхозназначения и рыбоводных прудов, и преобладанием аккумуляции над размывом берегов.

Анализ состояния геоэологических зон позволил предложить рекомендации для уменьшения степени проявления негативных ПТП в прибрежных районах Сурабаи, так как все выделенные геоэкологические зоны в целом подвержены процессам дальнейшей урбанизации.

Перечень необходимых мероприятий:

1. Восстановление экосистем (таких как мангровые леса) может быть сделано для усиления защиты прибрежной природы и восстановления экологических функций прибрежных территорий (Зона 1, Зона 2, Зона 3).

2. Проведение реновации для районов с плотной застройкой и расселение населения для снижения антропогенного давления (Зона 1).

3. Укрепление инфраструктуры для борьбы с размывом берегов: создание подпорных берегозащитных сооружений или восстановление растительности, способной удерживать почву в соответствии с научными исследованиями и долгосрочными экологическими расчетами (Зона 3, особенно подрайон Вонорехо).

4. Разработка правительством долгосрочной политики (на ближайшие 100 лет) с привлечением заинтересованных сторон для снижения проявления негативных техно-природных процессов,  в особенности для районов с высокой плотностью населения и антропогенной нагрузкой [7] (Зона 1, Зона 2).

5. Корректировка землепользования для снижения рисков размыва берегов и изменение землепользования в сторону уменьшения доли антропогенных ландшафтов (пустырей) (Зона 1, Зона 2, Зона 3).

6. Рекультивация в прибрежной зоне при избыточной аккумуляции – изъятие осадочного материала и его использование для укрепления прибрежных районов, подверженных размыву (Зона 1, Зона 2, Зона 3).

7. Создание новых мест обитания (например, искусственных островов) при необходимости.

8. Пространственное планирование с учетом зон, подверженных аккумуляции, и структурирования землепользования для эффективного развития инфраструктуры и минимизации рисков проявления ПТП.

9. Управление прибрежной зоной, при котором процесс планирования осуществляется путем определения динамики береговой линии и потенциальных рисков и последствий, связанных с решениями, которые порождают различные сценарии будущего (Зона 1, Зона 2, Зона 3).

Заключение

Проведенные исследования с использованием данных дистанционного зондирования Земли и ГИС-технологий позволили провести интегральную геоэкологическую оценку прибрежной зоны Сурабая. Установлено, что главным фактором высокой степени проявления природно-техногенных процессов является высокий уровень урбанизации прибрежной зоны и нерациональное природопользование: вырубка мангровых лесов способствующих размыву берегов, высокая плотность поселения, обеспечивающая высокое антропогенное давление, незапланированная смена землепользования и образование пустошей на территории бывших рыбоводных прудов и др.

Проведенные исследования могут быть использованы при пространственном планировании с учетом антропогенного воздействия и при эффективном управлении землепользованием и развитием инфраструктуры для снижения рисков и укрепления экологической устойчивости прибрежных районов Сурабаи.