Жакыпбек Ы., Мусахан Н.Н., Мустапаева С.Н.
ҚАШЫҚТЫҚТАН ЗОНДТАУ ДЕРЕКТЕРІНЕ НЕГІЗДЕЛГЕН БАТЫС ҚАЗАҚСТАН ОБЛЫСЫНЫҢ ШӨЛЕЙТТЕНУ МОНИТОРИНГІ ЖӘНЕ АЛДЫН АЛА БОЛЖАМ ЖАСАУ *
Аннотация:
бұл мақалада Батыс Қазақстан облысының Бөкейорда ауданында жүріп жатқан шөлейттену үдерісін бағалау және болжау мақсатында қашықтықтан зондтау (ҚЗ) деректерін пайдаланылды. Зерттеуде 2004–2024 жылдар аралығындағы NDVI (өсімдік жамылғысының индексі), жер бетінің температурасы (LST) және жауын-шашын мөлшері сияқты экологиялық көрсеткіштер динамикасы талданды. ҚЗ мәліметтері негізінде шөлейттену қарқыны мен кеңістіктік таралуы анықталып, 2029 жылға арналған NDVI көрсеткішінің болжамдық картасы құрылды. Нәтижелер өсімдік жамылғысының біртіндеп тозуы мен температураның тұрақты түрде жоғарылауы шөлейттену үдерісін күшейтіп отырғанын көрсетті.
Ключевые слова:
шөлейттену, спутниктік геодезия, бақылау
Соңғы жылдары климаттың өзгеруі мен антропогендік факторлардың әсерінен Қазақстанның бірқатар өңірлерінде шөлейттену үдерісі қарқын алып келеді. Әсіресе Батыс Қазақстан облысы сияқты құрғақ климатты аймақтарда бұл мәселе ерекше алаңдаушылық тудырады. Шөлейттену – жер ресурстарының деградацияға ұшырауы, өсімдіктер жамылғысының сиреуі, топырақ құнарлылығының төмендеуі және экожүйе тепе-теңдігінің бұзылуы арқылы көрініс табатын күрделі экологиялық құбылыс [1].
Осы тұрғыда қашықтықтан зондтау (ҚЗ) технологиялары табиғи ортаның өзгерістерін бақылауда тиімді құрал ретінде кеңінен қолданылуда. NDVI (Нормализацияланған өсімдік индекстері), LST (жер беті температурасы) және жауын-шашын көрсеткіштері – шөлейттену деңгейін бағалауға мүмкіндік беретін негізгі индикаторлар. Бұл көрсеткіштер кеңістіктік және уақыттық тұрғыдан ландшафттағы өзгерістерді нақты сипаттай алады.
Қазіргі таңда шөлейттену үдерісін тексеру ғана емес, сонымен қатар оның болашақтағы даму бағытын болжау да маңызды міндетке айналуда. Бұл табиғи ресурстарды ұтымды басқару және экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін қажет. Осы зерттеу шеңберінде алынған көпжылдық деректер негізінде Бөкейорда ауданы аумағындағы деградация динамикасы мен ықтимал тәуекел аймақтары қарастырылып, 2029 жылға арналған болжам жасалды.
Әдістері мен материалдары.
Батыс Қазақстан облысы – Қазақстанның батыс бөлігінде орналасқан, құрғақ климаттық жағдайлармен сипатталатын және табиғи-географиялық тұрғыда шөлейттенуге бейім өңірлердің бірі. Ауданның экожүйесі жауын-шашынның аздығы, температураның маусымдық күрт өзгеруі, жел эрозиясы және антропогендік қысым салдарынан осал болып келеді [2]. Осы аймақтағы шөлейттену үдерісі топырақтың құнарсыздануы, өсімдіктер жамылғысының сиреуі және жер ресурстарының деградациясымен тығыз байланысты.
Бұл үдерістер ауыл шаруашылығы мен табиғи ресурстарды пайдаланудың тұрақтылығына кері әсер етуде [3].
Қазіргі кезде шөлейттену құбылысын зерттеу мен бағалауда қашықтықтан зондтау (ҚЗ) технологиялары мен геоақпараттық жүйелер (ГАЖ) маңызды рөл атқарады. Бұл әдістер кеңістіктік және уақыттық деректерді өңдеуге, жер жамылғысының өзгеру динамикасын қадағалауға мүмкіндік береді [4]. Әсіресе, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) индексі – өсімдік жамылғысының күйін сандық түрде бағалауға мүмкіндік беретін негізгі көрсеткіштердің бірі ретінде кеңінен қолданылады. Батыс Қазақстан облысы мысалында әртүрлі жылдардағы NDVI деректерін (2004, 2009, 2014, 2019, 2024) салыстыра отырып, шөлейттену үдерісінің кеңістіктік-уақыттық динамикасын анықтауға болады.
Сонымен қатар, зерттеу барысында жер бетіндегі температураны сипаттайтын LST (Land Surface Temperature) көрсеткіші және жауын-шашын көлемі сынды климаттық факторлар да ескерілді. Бұл көрсеткіштер экожүйедегі стресс-факторларды анықтауға және шөлейттенудің негізгі себептерін түсіндіруге көмектеседі. 2029 жылға арналған NDVI көрсеткіштерінің сызықтық регрессия әдісі арқылы болжануы зерттеу нәтижелерін болашақта да пайдалануға мүмкіндік береді [5].
Шөлейттену тек экологиялық мәселе ғана емес, сонымен қатар әлеуметтік-экономикалық қауіп ретінде де қарастырылады. Бұл үдеріс ауыл халқының өмір сүру сапасына, көші-қонға, табыс көздеріне және азық-түлік қауіпсіздігіне тікелей әсер етеді. Сондықтан мұндай зерттеулерді жүргізу аймақтың тұрақты дамуы үшін маңызды.
Нәтижелер және талқылау.
Зерттеу барысында ең алдымен Батыс Қазақстан облысы аумағындағы климаттық және экологиялық өзгерістерді сипаттайтын негізгі индикаторлардың – жауын-шашын мөлшері, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) және жер бетінен шығатын температура (Land Surface Temperature, LST) – динамикасы зерттелді (1-сурет). Бұл көрсеткіштердің 2004 жылдан 2024 жылға дейінгі аралықтағы өзгерістері талданып, аймақтағы деградациялық үдерістер мен шөлейттену белгілерінің кеңістіктік және уақыттық үлгілері айқындалды.
Сурет 1. NDVI, LST және жауын-шашын
көрсеткіштерінің динамикасы.
NDVI индексінің маусымдық және жылдық ауытқулары өсімдік жамылғысының жағдайын бейнелей отырып, кейбір жылдары климаттық факторлар әсерінен вегетациялық белсенділіктің айтарлықтай төмендегенін көрсетті. Жауын-шашын мөлшері мен LST көрсеткіштерімен салыстыру арқылы NDVI индексінің өзгеруіне климаттық параметрлердің әсер ету дәрежесі бағаланды. Бұл деректер негізінде өңірдегі өсімдіктердің күйі мен деградация процесінің өзара байланысы анықталды. NDVI, LST және жауын-шашын трендтерінің біріктірілген графигі:
- Жасыл сызық (NDVI) – өсімдіктің денсаулығы мен тығыздығының индексі. Уақыт өте келе біртіндеп төмендеген.
- Қызыл сызық (LST) – жер бетіндегі температура. Ол біртіндеп артып отыр.
- Көк сызық (Жауын-шашын) – графиктен көріп тұрғанымыздай, жауын-шашын мөлшері тұрақсыз болғанымен, соңғы жылдары өсім байқалады.
NDVI көрсеткішінің біртіндеп төмендеуі мен LST деңгейінің тұрақты өсуі, сондай-ақ жауын-шашынның айқын тұрақсыздығы Бөкейордасы ауданындағы шөлейттену үдерісінің белсенді жүргенін көрсетеді. Бұл тенденциялар жер ресурстарының тозуына, өсімдік жамылғысының жойылуына және ауылшаруашылық әлеуетінің төмендеуіне алып келеді.
Келесі кезеңде 2004–2024 жылдар аралығындағы NDVI көрсеткіштері негізінде тренингтік үлгі құрастырылып, 2029 жылға арналған болжам жасалды. Бұл болжам екі түрлі геоақпараттық платформада жүзеге асырылды:
1. Google Earth Engine (GEE) — JavaScript тілі арқылы спутниктік деректерді өңдеу және болжау алгоритмі жазылды. GEE платформасы үлкен көлемдегі спутниктік деректермен жұмыс істеуге мүмкіндік беріп, уақыт жағынан тиімді және кең ауқымды өңірлік талдау жүргізуге жағдай жасады (2-сурет).
2. ArcGIS — Python тілінде жазылған скрипт арқылы NDVI болжамы есептелді (3-сурет). Бұл әдіс негізінен офлайн деректермен жұмыс істеуге бағытталған және алдын ала дайындалған растр деректеріне сүйеніп, карта негізінде нәтижелер алынған.
Екі әдіс арқылы алынған болжам нәтижелері салыстырылып, олардың арасындағы айырмашылықтар мен ұқсастықтар анықталды. GEE арқылы алынған нәтижелер аумақтық таралу тұрғысынан кеңірек қамтылса, ArcGIS негізіндегі модель карта тұрғысынан нақты визуализациялауда тиімді болды. Екі әдісте де 2029 жылға болжанған NDVI индексі аймақтағы өсімдіктердің деградация үрдісінің жалғасатынын көрсетті, әсіресе табиғи шөптесін жамылғылар мен жайылымдық жерлерде.
GEE платформасында алынған NDVI көрсеткіштерінің 2004 жылдан 2029 жылға дейінгі болжамды графигі өсімдік жамылғысының біртіндеп деградацияға ұшырауын нақты көрсетті (4-сурет). График бойынша NDVI индексі жылдар бойы біршама ауытқып тұрғанымен, жалпы төмендеу бағытында. Бұл құбылыс вегетациялық белсенділіктің әлсіреуін және экожүйе тұрақтылығының төмендеуін сипаттайды. 2029 жылға болжанған мәндер аймақтың шөлейттену жағдайының одан әрі ушығуы мүмкін екенін көрсетеді.
Графиктен байқалғандай, NDVI индексінің төмендеуі тек климаттық факторларға ғана емес, сондай-ақ антропогендік қысымға (жер ресурстарын артық пайдалану, шектен тыс мал жаю және су ресурстарының жетіспеушілігі) да байланысты болуы мүмкін.
Сурет 4. GEE бағдарламасында жасалған NDVI көрсеткішінің
2004-2029 жылдарға болжамды динамикасы.
Жалпы алғанда, жасалған талдаулар мен болжамдар Батыс Қазақстан облысының табиғи-географиялық жүйелерінде шөлейттену үдерісінің күшею тенденциясын растайды және болашақта жер ресурстарын тиімді басқару мен экологиялық мониторинг жүргізу үшін маңызды ақпараттық негіз бола алады.
Қорытынды.
Бұл зерттеуде Қашықтықтан зондтау (ҚЗ) деректерін пайдалана отырып, Батыс Қазақстан облысының шөлейттену үрдістері жан-жақты талданды. NDVI, жауын-шашын мөлшері және жер бетінен шығатын температура (LST) көрсеткіштерінің 2004–2024 жылдар аралығындағы динамикасы зерттеліп, олардың арасындағы өзара байланыстар анықталды. Зерттеу нәтижелері өсімдік жамылғысының біртіндеп деградацияға ұшырап жатқанын, ал климаттық факторлардың – әсіресе жауын-шашынның азаюы мен температураның жоғарылауының – NDVI индексіне айтарлықтай әсер ететінін көрсетті.
2004–2024 жылдардағы NDVI мәндерін негізге ала отырып, 2029 жылға арналған болжам екі түрлі платформада – Google Earth Engine (JavaScript) және ArcGIS (Python) – құралдарымен жасалды. Екі әдістің нәтижелері бірін-бірі толықтырып, болашақта NDVI көрсеткішінің одан әрі төмендеуі мүмкін екенін көрсетті. Бұл аймақтағы экожүйелік тепе-теңдіктің әлсіреуін және шөлейттену үдерісінің тереңдеуін дәлелдейді.
Жүргізілген талдау нәтижелері шөлейттену проблемасын бақылауда ұтымды шешім қабылдау үшін негіз бола алады. Болашақта аймақтық экологиялық тұрақтылықты сақтау үшін табиғи ресурстарды тиімді басқару, жер пайдалану саясатын оңтайландыру және цифрлық мониторингті кеңінен енгізу қажет.
Алғыс. Финансирование.
Бұл мақала BR24993218 «Каспий маңы өңірінің аумақтарында қолайсыз экологиялық жағдайларда топырақтың шөлейттенуі мен тозуы проблемаларын шешудің ұтымды және тиімді инновациялық әдістерін әзірлеу» бағдарламалық-нысаналы қаржыландыру жобасы бойынша орындалды.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 4
Ссылка для цитирования:
Жакыпбек Ы., Мусахан Н.Н., Мустапаева С.Н. ҚАШЫҚТЫҚТАН ЗОНДТАУ ДЕРЕКТЕРІНЕ НЕГІЗДЕЛГЕН БАТЫС ҚАЗАҚСТАН ОБЛЫСЫНЫҢ ШӨЛЕЙТТЕНУ МОНИТОРИНГІ ЖӘНЕ АЛДЫН АЛА БОЛЖАМ ЖАСАУ // Вестник науки №5 (86) том 4. С. 2363 - 2370. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23572 (дата обращения: 12.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+