New digital bathymetric model of Lake Onego (Verhne-Svirskoe reservoir): development, verification, application
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.105Abstract
A new digital bathymetric model of Lake Onego (Verhne-Svirskoe Reservoir) has been developed based on navigation charts. Verification of the model was carried out by comparing the modeled bathymetry with the cartographic materials, echo sounder measurements, and previous bathymetric models. Spatial resolution of the developed model is 50 m in plane and 2 m in depth. Despite these identified deviations in depth, the model has a good agreement between raster values and measured depth, which can be considered sufficient to calculate the main morphometric characteristics of the lake and solve other applied tasks. Morphometric characteristics of the water body (within the boundaries of the lake and reservoir separately) and its limnic regions were updated based on the developed digital model. In particular, values of the water area, water volume, average and maximum depth, littoral area (up to isobaths 2, 5, and 10 m) of limnic regions were specified for the first time based on the developed bathymetric model. The Central and South Onego are the largest regions by water area, while the Large Onego, the Central part of the lake and the Povenets Bay are the deepest. The largest areas of the lake in terms of the littoral area value are the Central part and the South Onego, while the maximum percentage of the littoral area was observed in the Kizhi skerriesand for most of thenorthern bays of the lake. The digital bathymetric model was applied to reconstruct the lake development in the post-glacial period, as well as in mapping the Quaternary deposits of the lake basin. The digital model can also be used as a basis for 3D modeling of geomorphologic, thermo-hydrodynamic and sedimentation processes.
Keywords:
Lake Onego, digital model, bottom topography, morphometric characteristics, geographic information systems
Downloads
References
Атлас единой глубоководной системы Европейской части Российской Федерации (2007). Т. 3.Ч. II. Волго-Балтийский водный путь. Река Свирь. СПб.
Беляев, П.Ю., Рыбалко, А.Е., Субетто, Д.А., Зобков, М.Б., Федоров, Г.Б. (2021). Четвертичные отложения и рельеф Онежского озера. Географический вестник, 56(1), 6-16. https://doi.org/10.17072/2079-7877-2021-6-16
Выручалкина, Т.Ю. (2020). Создание цифровой модели рельефа залива Кара-Богаз-Гол. Труды Карельского научного центра РАН,4, 139-144. https://doi.org/10.17076/lim1199
Игнатов, Е.И., Борщенко, Е.В., Загоскин, А.Л., Землянов, И.В., Санин, А.Ю., Терский, П.Н., Фатхи, М.О. (2017). Связь геологического строения побережья, истории развития рельефа и берегов Онежского озера. Труды Карельского научного центра РАН, 3, 65-78.
Кауфман, З.С., ред. (1990). Экосистема Онежского озера и тенденции ее изменения. Л.: Наука.
Китаев, С.П.(1984). Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука.
Либина, Н.В., Никифоров, С.Л.(2020). Цифровые модели рельефа дна как элемент системы оперативной океанологии. Океанология. 60(6), 970-977.https://doi.org/10.31857/S0030157420050135
Лозовик, П.А., Зобков, М.Б., Бородулина, Г.С., Токарев, И.В. (2019). Оценка внешнего водообмена заливов озер по химическим показателям воды. Водные ресурсы, 46(1), 91-101. https://doi.org/10.31857/S0321-059646191-101
Лоция Онежского озера. (1999). СПб.
Меншуткин, В.В., Руховец, Л.А., Филатов, Н.Н.(2013). Моделирование экосистем пресноводных озер (обзор). 1. Гидродинамика озер. Водные ресурсы, 40(6), 566-582.https://doi.org/10.7868/S0321059613060096
Меншуткин, В.В., Руховец, Л.А., Филатов, Н.Н.(2014). Моделирование экосистем пресноводных озер (обзор). 2. Модели экосистем пресноводных озер. Водные ресурсы, 41(1), 24-38. https://doi.org/10.7868/S0321059614010088
Милютина, И.Ю., Сапожникова, А.А., Павловский, А.Е. (2019). Роль аккумулирующей емкости Ивинского разлива в режиме работы Верхне-Свирского водохранилища. Водохранилища Российской Федерации: современные экологические проблемы, состояние, управление. Новочеркасск, 182-189.
Молчанов, И.В. (1946). Онежское озеро. Л.
Науменко, М.А. (2000). Новое определение морфометрических характеристик Онежского озера. Доклады Академии наук, 370(3), 393-396.
Науменко, М.А. (2013). Анализ морфометрических характеристик подводного рельефа Ладожского озера на основе цифровых моделей. Известия РАН. Серия географическая, 1, 62-72.
Никифоров, С.Л., Кошель, С.М., Фроль, В.В., Попов, О.Е., Левченко, О.В. (2015). О методах построения цифровых моделей рельефа дна (на примере Белого моря). Океанология, 55(2), 326-336.https://doi.org/10.7868/S0030157415020136
Правила использования водных ресурсов каскада водохранилищ на реке Свирь (Верхне-Свирское и Нижне-Свирское). (2014). М.
Распопов, И.М. (1985). Высшая водная растительность больших озер Северо-Запада СССР. Л.: Наука.
Рульков, Д.И. (1973). Навигация и лоция. М.: Транспорт.
Руховец, Л.А., Петрова, Н.А., Меншуткин, В.В., Астраханцев, Г.П., Минина, Т.Р., Полосков, В.Н.(2010). Моделирование трансформации экосистемы Ладожского озера при снижении фосфорной нагрузки. Доклады Академии наук, 434(5), 684-687.
Сергеев, И.С., Глебова, А.Б. (2017). Позднечетвертичная трансгрессия Белого моря по данным анализа рельефа дна с применением ГИС. География и природные ресурсы, 3, 171-178.https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2017-3(171-178)
Субетто, Д.А., Потахин, М.С., Зобков, М.Б., Тарасов, А.Ю., Шелехова, Т.С. Гурбич, В.А.(2019). Развитие Онежского озера в послеледниковье по результатам ГИС-моделирования. Геоморфология, 3, 83-90. https://doi.org/10.31857/S0435-42812019383-90
Филатов, Н.Н., ред. (2010). Онежское озеро. Атлас. Петрозаводск: КарНЦ РАН.
Филатов, Н.Н., ред. (2015). Крупнейшие озера-водохранилища Северо-запада европейской территории России: современное состояние и изменения экосистем при климатических и антропогенных воздействиях. Петрозаводск: КарНЦ РАН.
Черняева, Ф.А. (1973). Морфометрическая характеристика Онежского озера. В: Тепловой режим Онежского озера. Л.: Наука, 7-24.
Шерстянкин, П.П., Алексеев, С.П., Абрамов, А.М., Ставров, К.Г., Де Батис, М., Хус, Р., Канальс, М., Касамор, Х.Л. (2006). Батиметрическая электронная карта озера Байкал. Доклады Академии наук, 408(1), 102-107.
Эдельштейн, К.К., Гречушникова, М.Г., Даценко, Ю.С., Пуклаков, В.В. (2012). Диагностическое моделирование внутриводоемных процессов в водохранилищах. Водные ресурсы, 39(4), 437-451.
Amante, C.J., Eakins, B.W. (2016). Accuracy of interpolated bathymetry in digital elevation models. Journal of Coastal Research. 76, 123-133. https://doi.org/10.2112/SI76-011
Galakhina, N., Zobkov, M., Zobkova, M. (2022). Current chemistry of Lake Onego and its spatial and temporal changes for the last three decades with special reference to nutrient concentrations. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 17:100619. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2021.100619
Gorlach, A., Hang, T., Kalm, V. (2017). GIS-based reconstruction of Late Weichselian proglacial lakes in northwestern Russia and Belarus. Boreas, 46, 486-502. https://doi.org/10.1111/bor.12223
Håkanson, L. (1981). A Manual of Lake Morphometry. Berlin: Springer.
Jakobsson, M., Björck, S., Alm, G., Andrén, T., Lindeberg, G., Svensson, N.-O. (2007). Reconstructing the Younger Dryas ice dammed lake in the Baltic Basin: bathymetry, area and volume. Global and Planetary Change, 57(3), 355-370. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2007.01.006
Medeiros, S.C., Ali, T., Hagen, S.C., Raiford, J.P. (2017). Development of a Seamless Topographic/Bathymetric Digital Terrain Model for Tampa Bay, Florida. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 77(12), 1249-1256. https://doi.org/10.14358/PERS.77.12.1249
Tibor, G., Sade, R., Hall, J.K., Ben-Avraham, Z., Nishri, A. Lake Bathymetry and Bottom Morphology. (2014). In: Zohary T., Sukenik A., Berman T., Nishri A., eds. Lake Kinneret: Ecology and Management, 59-68. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8944-8_4
Vassiljev, J., Saarse, L. (2013). Timing of the Baltic Ice Lake in the eastern Baltic. Bulletin of the Geological Society of Finland, 85, 9-18. https://doi.org/10.17741/bgsf/85.1.001
Zhu, S., Liu, B., Wan, W., Xie, H., Fang, Y., Chen, X., Li, H., Fang, W., Zhang, G., Tao, M., Hong, Y.A (2019). New Digital Lake Bathymetry Model Using the Step-Wise Water Recession Method to Generate 3D Lake Bathymetric Maps Based on DEMs.Water.11:1151. https://doi.org/10.3390/w11061151
Zobkov, M., Potakhin, M., Subetto, D., Tarasov, A. (2019). Reconstructing Lake Onego evolution during and after the Late Weichselianglaciations with special reference to water volume and area estimations. Journal of Paleolimnology, 62(1), 53-71. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2019.03.021
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.
