Morphometric analysis of the bottom relief of water areas using GIS (on the example of the area in the Ukrainian Antarctic station "Academic Vernadsky")

О. І. Сінна V. N. Karazin Kharkiv National University
В. С. Попов V. N. Karazin Kharkiv National University
А. Ю. Утєвський V. N. Karazin Kharkiv National University

Keywords: relief, digital model of relief, morphometric analysis, geoinformation systems (GIS), Western Antarctica, Ukrainian Antarctic research

Abstract

Formulation of the problem. The research of the bottom relief of water areas is one of the measures of the State target scientific and technical program for conducting research in Antarctica for 2011-2020. It is advisable to analyze spatial distribution of benthic groups. Current experience of research on the bottom relief of the water areas on local sites mainly uses the results of acoustic surveys as a source of data, less often - the data of remote sensing of the Earth and available cartographic materials.

The purpose of the article. The purpose of this article is to highlight the methodological approaches to the morphometric analysis of the bottom of the water area by means of GIS (using ArcGIS software complex) tested on the example of the test site of the research. The article also presents the results of modeling and morphometric analysis of the water areas bottom around the Ukrainian Antarctic Station "Academic Vernadsky".

Methods. A digital model of the water area bottom relief was constructed according to the echo sound survey. The means of geographic information systems, in particular the ArcGIS software system, are used. Mostly in research we used ArcGIS 3D Analyst, ArcGIS Spatial Analyst, algebra maps tools and other
modules.

Results. On the basis of DMR, a bathymetric map and three-dimensional models were constructed, transverse channel profiles were constructed, angles of the surface of the surface were calculated, and the depth of the bottom relief dissection was calculated, too. Assessment of the potential accumulation of sediments was carried out. The article is illustrated by the fragments of the results obtained within the test site of the research - Meek Channel Strait between islands Galindez, Grotto and Corner (Argentine Islands, Western Antarctica).

Scientific novelty and practical significance. According to inadequate study of the research territory, the detailed relief data of the water area near the Antarctic station "Academic Vernadsky" were obtained and analyzed with GIS for the first time. Results of the development can be used in perspective researches of geochemical links between land and water, for further study of benthic groups.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

О. І. Сінна, V. N. Karazin Kharkiv National University

PhD (Geography), Associate Professor

В. С. Попов, V. N. Karazin Kharkiv National University

Head of laboratory

А. Ю. Утєвський, V. N. Karazin Kharkiv National University

PhD (Biology), Associate Professor

References

1. Авдеев, А. И. Морфометрические характеристики и расчлененность рельефа дна северной части Черного моря / А. И. Авдеев, В. Н. Белокопытов // Морской гидрофизический журнал. – 2011. – №4. – С. 43-63.
2. Блінкова, О. А. Чисельний аналіз рельєфу морського дна (на прикладі Західно-Чорноморської ділянки Чорного моря): автореф. дис... канд. геогр. н. – К. : ІГ НАН України, 2003. – 18 с.
3. Карта рельефа дна мелководной зоны архипелага Аргентинских островов в районе украинской антарктиче-ской станции Академик Вернадский / П. Ф. Гожик, Р. Х. Греку, В. П. Усенко та ін. // Геологічний журнал. – 2002. – № 1. – С. 128–131.
4. Курлович, Д. М. Морфометрический ГИС-анализ рельефа Беларуси / Д. М. Курлович // Земля Беларуси. – 2013. – № 4. – С. 42-48.
5. Левчук, Ю. Морфолого-морфометричний аналіз озерних улоговин / Ю. Левчук. – Луцьк, 2011. – 33 с.
6. Ляшенко, Д. О. Українські антарктичні дослідження. Антарктичний півострів [карта] / Д. О. Ляшенко,
А. П. Федчук // Національний атлас України. – К. : ДНВП «Картографія», 2007. – 33 c.
7. Оцінка стану морських охоронних районів «Stella Creek» і «Skua Creek». Закладання нових морських охорон-них районів : звіт про НДР (закл.) / ХНУ ім. В. Н. Каразіна ; керівн. А. Ю. Утєвський; викон. О. І. Сінна та ін. – Харків, 2014. – 36 с.
8. Геоінформаційне моделювання рельєфу дна акваторій у районі о. Галіндез (Аргетинські острови, Західна Антарктика) / О. І. Сінна, А. Ю. Утєвський, Є. А. Островерх, та ін. // Фізична географія та геоморфологія. – 2017. – Вип. 3(87). – С.140-147.
9. Сінна, О. І. Цифрове моделювання рельєфу дна акваторій у районі української антарктичної станції «Ака-демік Вернадський» / О. І. Сінна, А. Ю. Утєвський, В. С. Попов // Проблеми безперервної географічної освіти і картографії: Збірник наукових праць. – Харків : ХНУ ім. В.Н. Каразіна, 2015. – Вип. 21. – С. 31-35.
10. Створення біогеографічного полігону Penguin Point: модельний профіль та його характеристика : звіт про НДР (закл.) / ХНУ ім. В. Н. Каразіна; керівн. А. Ю. Утєвський; викон.: О. І. Сінна та ін. –Харків, 2015. –40 с.
11. Тривимірна модель о. Галіндез: біорізноманіття та середовище : звіт про НДР (закл.) / ХНУ ім. В.Н. Каразіна ; керівн. А. Ю. Утєвський; викон. : О. І. Сінна та ін. – Харків, 2016. – 72 с.
12. Моделирование наземных и подводных биотопов о. Галиндез (Аргентинские острова, Западная Антаркти-ка) с использованием геоинформационных систем / А. Ю. Утевский, Е. И. Сенная, А. Е. Берёзкина, В.С. Попов // Український антарктичний журнал. - 2016. – №15. – С. 96-105.
13. Федчук, А. П. Стан картографічного забезпечення Антарктики / А. П. Федчук // Часопис картографії. – 2013. – Вип. 6. – С. 84-93.
14. Черваньов, І. Г. Дослідження рельєфу представниками харківської геоморфологічної школи / І. Г. Черваньов // Український географічний журнал. – 2012. – № 4. – С. 3-7.
15. Визначення актуальних екологічних параметрів Дніпровських водосховищ за допомогою геоінформаційних технологій / А. Г. Шапар, О. О. Скрипник, О. С. Тараненко, Д. Д. Дубовик // Екологія і природокористування. – 2014. – Вип. 18. – С. 139-146.
16. Craig, R. Smith et all (2006) A synthesis of bentho-pelagic coupling on the Antarctic shelf: Food banks, ecosystem inertia and global climate change // Deep-Sea Research II 53, 875–894 p.
17. Distribution and environmental relationships of three species of wolffish (anarhichas spp.) in the gulf of st. law-rence. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. // J. Dutil, S Proulx, P. Chouinard, etc. – 2014. – 24(3). – Р. 351-368. doi:10.1002/aqc.2370
18. Murphy, E. J. et all. Developing integrated models of Southern Ocean food webs: Including ecological complexity, accounting for uncertainty and the importance of scale // Progress in Oceanography. – 2012. – 102. – Р. 74–92.
19. Olivier, Musard et all. Underwater Seascapes: From Geographical to Ecological Perspectives // Springer. – 2014. – Р. 293.
20. Malaysia airlines flight MH370 search data reveal geomorphology and seafloor processes in the remote southeast indian ocean / K. Picard, B. P. Brooke, P. T. Harris, etc. // Marine Geology. – 2017. – Р. 395, 301-319. doi:10.1016/j.margeo.2017.10.014
21. Stefanie, Kaiser et all. Is there a distinct continental slope fauna in the Antarctic? // Deep-Sea Research II 58. – 2011. – P. 91–104.
22. Utevsky, A. Yu. Development of the Marine Protected Area Network in the Argentine Islands area (Akademik Ver-nadsky Station, Ukraine) / A. Yu. Utevsky, M. Yu. Kolesnykova, D. V. Shmyrov, О. I. Sinna // Ukrainian Antarctic journal. – 2014. – № 13. – P. 225–230.