В силу особенностей политических границ, значительная часть водных ресурсов Центральной Азии представлена преимущественно трансграничными водами трансграничных рек, к которым также относятся и Амударья, самая полноводная река региона. Контроль водопользования на таких реках является комплексной задачей, поскольку процесс получения измерений суточного стока, а значит, и мониторинг состояния водных объектов по наземным показателям не всегда представляется выполнимой задачей. В связи с этим необходимо использовать инструменты, позволяющие оперативно, регулярно и с заданной точностью анализировать состояние участков русла и оценивать влияние факторов на водность реки в целом. Такой мониторинг может быть организован с использованием данных дистанционного зондирования. Современные системы спутникового мониторинга позволяют организовать наблюдения в различном спектральном диапазоне, а также при комплексном использовании данных с ряда космических аппаратов с временным разрешением до нескольких дней.
При оценке динамики водности отдельных участков русла Амударьи необходимо использовать комплексный подход, который включает анализ изменчивости объектов в пределах водосборов рек Пяндж, Вахш и верхнего течения Амударьи, в частности, (Вахшского) каскада ГЭС, расположенного на одном из притоков реки – Вахше. На двух крупных водохранилищах каскада, Нурекском и Рогунском, в течение года сезонно наблюдается изменение площади, и спутниковые данные в такой ситуации позволяют организовать сбор наблюдений с временным разрешением до нескольких дней. В работе метод мониторинга водных объектов основан на технологии космических гидропостов (КГП) (Мухамеджанов и др., 2022, Константинова и др., 2021). Космический гидропост - виртуальный полигон, который создаётся оператором и служит вспомогательным инструментом для формирования временных рядов величины показателя площади водной поверхности водного объекта, рассчитанной по индексу MNDWI (modified normalized difference water index). При организации таких временных рядов используются открытые спутниковые изображения оптического диапазона сканирующих систем MSI (Sentinel-2A, -2B), OLI, TIRS (Landsat-8), ETM+ (Landsat-7). Анализ спутниковых изображений, полученных с ряда спутников ДЗЗ при работе КГП, позволяет получать данные с пространственным разрешением до 10 м и временным до нескольких дней. Поскольку спутниковые данные оптического диапазона с облачностью в зоне КГП нуждаются в фильтрации, в исследовании был применён алгоритм автоматической фильтрации облачных наблюдений (Константинова, 2022). Зашумлённые ввиду наличия в зоне КГП облачности измерения, попавшие в выборку для анализа, фильтруются затем при помощи метода скользящего среднего. При этом допускается, что за одни сутки площадь ВЗ не может измениться более, чем на 3% от площади всего КГП. Такой подход позволяет в результате очистить временной ряд от «аномалий».
Самым верхним водохранилищем каскада является Рогунское, на котором запланирована самая высокая плотина каменно-насыпного типа высотой в 335 м. В течение крайних нескольких лет водохранилище находится на стадии заполнения. При исследовании вопроса о влиянии заполняемости Рогунского и Нурекского водохранилищ на водность Амударьи был выбран участок русла выше измерительной станции Керки (г. Атамырат, Туркменистан) до места слияния рек Вахша и Пянджа. Спутниковые наблюдения были выбраны за период с 2014 по 2021 гг.
Результаты показали устойчивую закономерность ежегодных минимумов/максимумов уровня водохранилища в летне-осенний/зимне-весенний периоды. С течением времени наполненность водохранилища становится больше, что обуславливается ростом доли площади водного зеркала от общей площади полигона около Рогунского водохранилища. На гидропостах около Керки распределение минимумов и максимумов оказывается противоположным тому, что наблюдается на верхнем объекте каскада. При удалении от гидропоста Керки разница между долей водности русла и наполненностью водохранилища становится больше. В то же время динамика на Нурекском водохранилище остаётся неизменной в течение 8 лет. Такая закономерность свидетельствует о влиянии режима работы Рогунского водохранилища на водный режим (исследованного участка) верхнего течения Амударьи, однако режим работы каскада при этом не является единственным фактором, обуславливающим сезонную водность Амударьи.
Проделанный анализ является важным шагом в построении схемы определения зависимости факторов, влияющих на водность реки в целом, а также в автоматизации подхода к построению сетей КГП (Мухамеджанов и др., 2022). Сети КГП в совокупности с такими факторами, как количество осадков, интенсивности снеготаяния теоретически могут быть использованы построении водного баланса, а автоматизация процесса построения сетей – существенно ускорить процесс принятия решений специалистами на местах.
Для удобства использования технология космических гидропостов была внедрена в специализированную систему спутникового мониторинга EcoSatMS (Ecosystem Satellite Monitoring Service, http://suvo.geosmis.ru), ориентированную на контроль и анализ состояния водных ресурсов Центральной Азии. На сегодняшний день EcoSatMS – некоммерческая разработка, которая развивается и поддерживается в Институте космических исследований РАН с 2019 г. В сервис внедрён ряд онлайн-инструментов для сбора наблюдений из долговременных архивов спутниковых данных глубиной более 40 лет, фильтрации облачных данных, а также анализа полученных временных рядов.
Функционирование системы EcoSatMS осуществляется на основе ресурсов Центра коллективного пользования "ИКИ-Мониторинг" (http://ckp.geosmis.ru) (Лупян и др., 2019, Лупян и др., 2015, Mukhamedjanov et al., 2020), развиваемого и поддерживаемого в рамках темы «Мониторинг» (госрегистрация № 01.20.0.2.00164).