Mapping of the spatiotemporal transformations of the former Kakhovka reservoir bed after dam destruction using Sentinel-2 satellite imagery

• Date: 2025
• Main Authors: Lischenko, Ludmila, Kozlova, Anna, Andreiev, Artem
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: Scientific Centre for Aerospace Research of the Earth Institute of Geological Science National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine 2025
• Subjects: Kakhovka Reservoir; hydrological regime; surface water occurrence; ecosystems; ecotopes; remote sensing; Sentinel-2; NDWI
• Online Access: https://ujrs.org.ua/ujrs/article/view/296
• Journal Title: Ukrainian Journal of Remote Sensing of the Earth

Після руйнування греблі Каховського водосховища 6 червня 2023 р. відбувся швидкий скид води і масштабне оголення його ложа. Просторово-часові трансформації ложа колишнього водосховища продовжуються і досі, формуючи нові природні комплекси з неоднорідними умовами зволоження. Динаміка розподілу водного покриву в ложі залежить від багатьох чинників не лише від геоморфологічних особливостей території, але й від кліматичних чинників – сезонних змін температури повітря, кількості опадів та рівня випаровування. Оцінювання цих показників є важливим для прогнозування подальших змін ландшафту та визначення перспектив його використання. Проте в умовах ведення активних воєнних дій наземні дослідження неможливі на обраній території, тому були використані дані дистанційного зондування Землі. Для аналізу просторово-часових трансформацій ложа водосховища розроблено алгоритм побудови карти частоти присутності води (КЧПВ) на основі супутникових багатоспектральних знімків Sentinel-2. Побудова КЧПВ відбувається в чотири кроки: 1) відбір знімків відповідно до зазначених вимог; 2) розрахунок спектрального індексу NDWI для кожного з відібраних знімків; 3) конвертація кожного отриманого шару індексу в бінарну маску води; 4) об’єднання всіх отриманих масок в КЧПВ, яка відображає частоту, з якою вода була присутня в кожному пікселі. Таким чином, відповідно до розробленого алгоритму було побудовано КЧПВ ложа колишнього Каховського водосховища на основі відібраних 12 безхмарних супутникових знімків Sentinel-2, отриманих за період з 20 червня 2023 до 23 вересня 2024. Для візуалізації і оцінки результатів отримана КЧПВ була розподілена на 6 класів, де 1 клас відповідає пікселям, які ніколи не були вкриті водою, тобто відносяться до суходолу, тоді як 6 клас містить пікселі, в яких вода була присутня протягом всього періоду дослідження. Тоді як 2-5 класи містять проміжні значення частоти присутності води та відповідають пікселям, де вода була присутня, але не постійно. Для кожного з цих класів було обчислено їхню площу та детально описано екотопи, що їм відповідають, та рослинність, яка там формується. Враховуючи, що метеорологічні умови (опади та температура повітря) також впливають на водний режим, також було проаналізовано дані з метеостанцій міст Запоріжжя, Нікополь та Херсон і показано відповідність цих даних змінам площі водної поверхні ложа водосховища. Отже, отримана КЧПВ допомагає прогнозувати режим подальшого формування та розвитку екосистем. Внесок авторів: Концептуалізація – Л.П. Ліщенко та А.О. Козлова; методологія –А.А. Андреєв; формальний аналіз та оброблення даних –А.А Андреєв; дослідження – А.А. Андреєв, Л.П. Ліщенко, підготовка тексту статті – А.А. Андреєв, та Л.П. Ліщенко; рецензування та редагування – А.О. Козлова Всі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису. Фінансування: Це дослідження виконано в рамках НДР “ Дистанційні методи вирішення задач сталого розвитку і раціонального природокористування, засновані на комплексному аналізі гетерогенних геопросторових даних”, РК 0224U000990 Доступність даних: Дані можуть бути надані авторами за обґрунтованим запитом. Подяки: Автори вдячні Національній академії наук України за підтримку цього дослідження. Ми також вдячні рецензентам і редакторам за їхні цінні коментарі, рекомендації та увагу до роботи Конфлікти інтересів: Автори заявляють, що не мають конфлікту інтересів