Разработка СУБД по материалам экспедиционных исследований Института наук о Земле СПбГУ на озёрно-гляциальных комплексах антарктических оазисов и Алтая

При решении практически важных гидрологических задач требуется привлечение современных комплексов программ. Разработанная база данных, объединяющая разнородную графическую информацию, данные измерений и данные наблюдений, позволяет эффективно решать различные прикладные задачи. Так, созданная база данных была использована для разработки композитного индекса прорывоопасности антарктических озер, на примере озер оазиса Холмы Ларсеманн.

Введение ………………………………………………………………………………………………………… 3

1. Современное состояние проблемы исследования ………………………………………… 5

1.1. Обзор СУБД по гидрологии ……………………………………………………………………… 5

1.2. Озерно-гляциальные комплексы …………………………………………………………….. 14

1.2.1. Холмы Ларсеманна ……………………………………………………………………………… 20

1.2.2. Монгун-Тайга ……………………………………………………………………………………… 23

1.2.3. Цамбагарав ………………………………………………………………………………………….. 24

2. Материалы и методы ………………………………………………………………………………… 28

2.1. Проектирование и создание СУБД МS Access ………………………………………… 28

3. Пример применения СУБД. Разработка композитного индекса
прорывоопасности на основе многокритериальной классификации. ……………… 37

3.1. Обзор параметров прорывоопасности озер ……………………………………………… 38

3.2. Апробация композитного индекса прорывоопасности на примере озер
оазиса Холмы Ларсеманн ……………………………………………………………………………… 50

Заключение ………………………………………………………………………………………………….. 59

Благодарности………………………………………………………………………………………………. 62

Список литературы ………………………………………………………………………………………. 63

Приложения …………………………………………………………………………………………………. 71

При решении практически важных гидрологических задач требуется
привлечение современных комплексов программ. Разработанная база данных,
объединяющая разнородную графическую информацию, данные измерений и
данные наблюдений, позволяет эффективно решать различные прикладные
задачи. Так, созданная база данных была использована для разработки
композитного индекса прорывоопасности антарктических озер, на примере озер
оазиса Холмы Ларсеманн.
В ходе проведенного исследования были решены следующие задачи:
 выполнен анализ более 80-ти опубликованных источников и 8 баз
данных по данной тематике;
 разработана база данных, по материалам экспедиционных
исследований ИНоЗ СПбГУ на озерно-гляциальных комплексах
антарктических оазисов и Алтая,
 определены репрезентативные параметры прорывоопасности,
 разработан композитный индекс прорывоопасности на основе
многокритериальной классификации,
 композитный индекс прорывоопасности апробирован на примере
озер антарктического оазиса Холмы Ларсеманн.
Анализ 8 тематически близких баз данных позволил выявить достоинства
и недостатки присущие современным базам данных. В результате проведенного
анализа была создавалась собственная СУБД. Для разработки СУБД
спроектирована схема данных, практичный интерфейс управления,
многофункциональная поисковая система с возможностью многокритериального
запроса, а также создан инструмент для добавления новых данных в базу. Таким
образом, создание «База данных для полярных и горных озерно-гляциальных
комплексов на примере Антарктиды и Алтай-Саянской горной системы» решило
ряд проблем при работе с имеющимися данными полевых экспедиционных
исследований, а именно:
1. Разрозненности данных.
2. Структурированности данных.
3. Трудоемкого поиска и извлечения данных.
4. Доступности данных.
Разработанный с помощью базы данных, композитный индекс
прорывоопасности является первым случаем применения СУБД для разработки
интегрального показателя прорывоопасности.
Композитный индекс прорывоопасности апробирован на 5-ти озерах
оазиса Холмы Ларсеманн, в результате чего были сделаны следующие выводы:
1. Озера, имеющие частую периодичность прорывов, при различных
значениях метеопараметров попадают в IV и V класс прорывоопасности,
в том числе некаскадные озера. Лишь при минимальных значениях
метеопараметров часто прорывающееся озеро Прогресс, попало в
границу III-IV класса прорывоопасности. Судя по всему, именно в годы
с малыми прогревом и запасом снега на водосборе, вероятность прорыва
становится минимальной.
2. Непрорывающиеся озера Лоу и Степпед при средних значениях
метеопараметров попали во II класс прорывоопасности. Однако при
максимальных значениях метеопараметров прорывоопасность
повысилась до границы III-IV класса. В случае непрерывающихся озер
(Лоу, Степпед), III-IV класс прорывоопасности является завышенным, в
связи с этим в дальнейшем планируется уточнение шкал
прорывоопасности.
3. Выявлена зависимость между метеорологическими параметрами и
степенью прорывоопасности озер. В наиболее теплые и с наибольшим
снежным покровом годы прорывоопасность озер повышается. В
качестве дальнейших шагов данного исследования планируется
уточнение шкал, проверка учета разных весов (приоритетов),
апробирование композитного индекса прорывоопасности на примере
озер оазиса Бангера.
4. Выявлены критические классы прорывоопасности (IV, V), при которых
вероятность прорыва высока и требует неотлагательного
дополнительного исследования водного объекта для уточнения его
состояния.
Из полученных результатов следует, что разработанный композитный
индекс может использоваться при оценке прорывоопасности антарктических
озер лицами, принимающими решения для выбора логистических путей,
решения вопроса развертывания стационарных или временных полевых баз, и
других объектов инфраструктуры.
Благодарности
Автор искренне благодарит своего научного руководителя Пряхину Г.В. и
своего научного консультанта Четверову А.А. за доброжелательное отношение,
всестороннюю поддержку и критические замечания, которые позволили
улучшить качество настоящей работы, а также профессора кафедры «Гидрология
суши» ИНоЗ СПбГУ Дмитриева В.В. за ценные советы при построении
композитного индекса прорывоопасности на основе многокритериальной
классификации.
Автор благодарит своих коллег Боронину А.С., Распутину В.А., Кузнецову
М.Р., Попова С.В., а также своего научного консультанта Четверову А.А. за
предоставление материалов экспедиционных исследований на озерно-
гляциальных комплексах антарктических оазисов, Алтая и Монголии.

1) АвсюкГ.А.,МарковК.К.,ШумскийП.А.Географическиенаблюденияв
Антарктическом оазисе // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва, 1956, т. 88, вып. 4, с. 316 350.
2) Агатова А.Р., Ганюшкин Д.А., Отгонбаяр Д., Непоп Р.К. Банцев Д.В., Боронина А.В.,
Распутина В.С., Пряхина Г.В., Кашкевич М.В., Панютин Н.В., Волкова Д.Д. Изменение
уровня и направления стока моренно-подпрудного озера Нурганы-Нур в гляциальной
зоне массива Цамбагарав (Монголия) // Геодинамическая эволюция литосферы
Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). 2019. Выпуск 17.
С. 16 17.
3) Бардин В.И., Короткевич Е.С., Лебедев В.Л. и др. Географическое описание // Атлас
Антарктики. Л., Гидрометеоиздат, 1969, т. 2, с. 17 32.
4) Бородавко П.С. Основные черты лимногенеза большого Алтая в неоплейстоцене //
Природные условия, история и культура западной Монголии и сопредельных регионов,
Ховд, 18-21 сентября 2015 г.
5) Боронина А.С., Попов С.В., Пряхина Г.В. Гидрологическая характеристика озер
восточной части полуострова Брокнес, холмы Ларсеманн, Восточная Антарктида // Лед
и Снег 2019 Т. 59 № 1. Стр. 308.
6) Боронина А.С., Попов С.В., Пряхина Г.В. Гидрологическая характеристика озер
восточной части полуострова Брокнес, холмы Ларсеманн, Восточная Антарктида // Лед
и Снег 2019 Т. 59 № 1. Стр. 313.
7) Боронина А. С. Четверова А. А.Попов С. В. Пряхина Г. В. Обзор потенциально
прорывоопасных озер и последствия прохождения их паводков в районах холмов Тала
и Ларсеманн (Восточная Антарктида) // Современные тенденции и перспективы
развитиягидрометеорологиивроссииМатериалыIIВсероссийскойнаучно‐
практической конференции. Иркутск, 5–7 июня 2019 г.
8) Верещагин Г.Ю. Методы морфологической характеристики озер // Труды Олонецкой
науч. эксп. – 1980. Ч. II, вып. 1. – 114 с.
9) Виноградов Ю.Б. Гляциальные прорывные паводки и селевые потоки // Л.:
Гидрометиздат, 1977, 153 с.
10) Виноградов Ю.Б. Гляциальные прорывные паводки и селевые потоки // Ленинград:
Гидрометеоиздат, 1977, 154 с.
11) Висхаджиева К.С., Черноморец С.С. Оценка опасности развития катастрофических
процессовприпрорывеледниковыхозервгорахЦентральнойАзии//
Геоморфологические ресурсы и геоморфологическая безопасность: от теории к
практике. Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, 18–21 мая 2015 г стр. 60-63.
12) ВисхаджиеваК.С., ЧерноморецС.С., СавернюкЕ.А., ПетраковД.А., Докукин
М.Д., Тутубалина О.В., Ерохин С.А., Глазырин Г.Е., Петров М.А., Штоффел М. Сели
прорывного генезиса в бассейне реки Шахимардан (Кыргызстан, Узбекистан): события
прошлого и современное состояние // сборник Снежные лавины, сели и оценка риска.
Выпуск 4, место издания Изд-во «Перо» Москва, с. 3-17.
13) Ганюшкин, Д. А. Горные геосистемы внутриконтинентальных регионов Азии
структура и современная динамика // Вопросы географии. М: Издательский дом
«Кодекс», 2014. – Сб. 137: Горные исследования. Горные регионы северной Евразии.
Развитие в условиях глобальных изменений. – С. 83-106.
14) Ганюшкин Д.А., Москаленко И.Г., Чистяков К.В. Динамика многолетник снежников и
снежно-фирновых полей массива Монгун-Тайга // Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2012. Вып.4.
15) Ганюшкин Д.А., Отгонбаяр Д., Чистяков К.В., Кунаева Е.П., Волков И.В. Современное
оледенение хребта Цамбагарав (северо‑западная Монголия) и его изменение с
максимума малого ледникового периода // Лед и Снег. 2016. Т. 56 № 4.
16) Голубев Г.Н. Гидрология ледников. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1976, 247 с.
17) Григорьев Н.Ф. Формирование рельефа и мерзлых горных пород побережья Восточной
Антарктиды // М., Изд-во АН СССР, 1962, 147 с.
18) Григорьева С.Д., Суханова А.А., Тюрин С.В. Прорывы ледниковых и подледниковых
озер в районе антарктической станции Прогресс, Восточная Антарктида, в 2017 – 2018
гг. // Труды 5-й международной конференции «Селевые потоки: катастрофы, риск,
прогноз, защита», Тбилиси, Грузия, 2018 г.
19) Демидов И. Н., Лукашов А. Д. Рельеф и четвертичные отложения ботанического сада
петрозаводского государственного университета, как основа его современных
ландшафтов // Hortus Botanicus, 2001, 1, P. 25—33.
20) Дмитриев В.В., Огурцов А.Н. Подходы к оценке и ГИС-картографированию
устойчивости и экологического благополучия геосистем. III. Интегральная оценка
устойчивости почвы и наземных геосистем // Вестник СПбГУ. 2014. Серия 7. Геология.
География. № 4. С. 114–130.
21) Зимницкий А. В. Изучение приледниковых озер Кавказа: проблемы и перспективы //
Сб.матер. XV межреспубл. науч.-практич. конф. «Актуальные вопросы экологии и
охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий».
Краснодар, 2002. C. 238-239.
22) Зимницкий А. В. Приледниковые озера Большого Кавказа: новые направления
исследований // Вестник КрОРГО. 2005. С. 64-72.
23) Зимницкий А. В. Причины формирования подпрудного озера в верховьях р. Кубань //
Сб. матер. I регион. науч.-практич. конф. «Экономика Севе- ро-Кавказского региона на
пути к устойчивому развитию в рыночных ус- ловиях». Краснодар, 2003. С 223-224.
24) Зимницкий А. В., Ефремов Ю. В. Методика геоинформационного карто- графирования
приледниковых озер и краевых частей ледников на Большом Кавказе // Сб. науч. тр.
«Проблемы непрерывного географического образования и картографии». Вып. 4.
Харьков, 2004. С. 130-133.
25) Куровская В.А., Черноморец С.С., Виноградова Т.А., Висхаджиева К.С., Мавлоназаров
О.Н., Бобов Р.А. Оценка количественных характеристик селевого потока 2015 г. в
долинер.Барсемдара.(Таджикистан)повидеоматериаламирезультатам
моделирования // Журнал Геориск, том 14, № 3, с. 12-22.
26) Марков К.К., Бардин В.И., Лебедев В.Л. и др. География Антарктиды // М., Мысль,
1968, 439 с.
27) Лаврентьев И.И., Петраков Д.А., Кутузов С.С., Коваленко Н.В., Смирнов А.М. Оценка
потенциала развития ледниковых озер на Центральном Кавказе // Журнал Лед и снег,
том 60, № 3, с. 343-360.
28) Модель Ю.М. Природа антарктических оазисов и проблема их происхождения //
Материалы гляциол. исслед., 1973, № 21, с. 108 115.
29) Мякишева Н.В. Многокритериальная классификация озер // Санкт-Петербург:
Российский государственный гидрометеорологический университет, 2009. — 160 c.
30) Отгонбаяр Д. Современное оледенение Монгольского Алтая (на примере хребтов
Мунххайрхан, Сутай, горного узла Цамбагарав) // Барнаул: Бизнесс‑Коннект, 2013. 156
c.
31) Отгонобаяр Д. Водно-ледниковые ресурсы бессточных районов Западной Монголии;
современная оценка и тенденция изменения // Диссертация на соискание ученой
степени кандидата географических наук. НИ ТГУ, 2012 г.
32) Отгонобаяр Д. Современное оледенение горного узла Цамбагарав Ул (Монгольский
край) // Climatogenic transformation of the alpine landscapes in Mongolian and Siberian
Altai. 2011.
33) Отчет об исследованиях по лимнологии в Оазисе Бангера в период 32-й сезонной САЭ
// Фонды ААНИИ. Л., 1987, 74 с.
34) Отчет о научных наблюдениях по геоморфологии и палеогеографии в оазисе Бангера в
период 32 сезонной САЭ //Фонды ААНИИ. Л., 1987, 82с.
35) Отчет о гидрологических исследованиях, проведенных в оазисе “Бангера” в сезон 33-й
САЭ // Фонды ААНИИ. Л., 1988, 59 с.
36) Отчет о гидрологических исследованиях, проведенных в оазисе “Бангера” в сезон 34-й
САЭ // Фонды ААНИИ. Л., 1989, 85 с.
37) Отчет о гидрологических исследованиях, проведенных в оазисе “Бангера” в сезон 38-й
САЭ // Фонды ААНИИ. СПб, 1994, 76 с.
38) Пальгов Н.Н. К вопросу о происхождении “оазисов” в Антарктиде // Вестн. АН КазССР,
1956, № 12(141), с. 52 54.
39) Петраков, Д.А. (2008). Селевая опасность ледниковых озер и оценка вероятности их
прорыва. В: Международная конференция «Селевые потоки: катастрофы, риск,
прогноз, защита» // материалы международной конференции. Пятигорск: Издательство:
Институт “Севкавгипроводхоз”, 309-312
40) Попов С.В., Пряхина Г.В., Боронина А.С. Последствия прорыва озера Болдер (Холмы
Ларсеманн, восточная Антарктида) // ХОЛОД`ОК, 1 (16) 2018.
41) Пряхина Г.В., Боронина А.С., Попов С.В., Четверова А.А. Гидрологические
исследования прорывных озер антарктических оазисов // Метеорология и гидрология,
С. 94-102, 2020 г.
42) Распутина В.А., Пряхина Г.В., Банцев Д.В., Панютин Н.А., Волкова Д.Д., Николаев
М.Р., Сыроежко Е.В., Ганюшкин Д.А. Оценка потенциальной прорывоопасности озер в
районе горного массива Монгун-Тайга // Четвертые Виноградовские чтения.
гидрология от познания к мировоззрению, Санкт-Петербург, 23 31 октября 2020 года.
43) Русин Н.П. Метеорологический и радиационный режим Антарктиды // Л.:
Гидрометеоиздат, 1961. 448 с.
44) Свирепов С.С, Глушко А.А., Рыженкова И.В., Корнаухов И.Д., Акилов Е.В.,
Землянскова А.А., Кузнецова М.Р. Выявление и оценка риска прорыва горных озер
берегового хребта Кордильер и Патагонских Анд // Четвертые Виноградовские чтения.
гидрология от познания к мировоззрению, Санкт-Петербург, 23 31 октября 2020 года.