sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S2658697525060023sergeogr-3043Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ КОЛИЧЕСТВЕННАЯ И ПРОЦЕССНАЯ ГЕОМОРФОЛОГИЯMODERN QUANTITATIVE AND PROCESS GEOMORPHOLOGYГеоморфометрия перигляциальных территорий АнтарктикиGeomorphometry of Antarctic Periglacial TerritoriesФлоринскийИ. В.FlorinskyI. V.

Пущино, Московская область

Pushchino, Moscow oblast

iflor@mail.ruИнститут математических проблем биологии РАН — филиал ФИЦ “Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН”РоссияInstitute of Mathematical Problems of Biology, Keldysh Institute of Applied Mathematics, Russian Academy of SciencesRussian Federation202522022026896Географические закономерности, природные и антропогенные факторы и параметры развития рельефа Северной Евразии в позднем884898Copyright © Флоринский И.В., 20262026Флоринский И.В.Florinsky I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/3043

В современной науке строгость и воспроизводимость исследований рельефа обеспечивает геоморфометрия — дисциплина, сформировавшаяся на стыке фотограмметрии, геоинформатики и вычислительной математики, обладающая развитой физико-математической теорией и мощным вычислительным аппаратом. Методы геоморфометрии применяются для решения широкого круга разномасштабных задач наук о Земле. Геоморфометрическое моделирование перигляциальных территорий Антарктики — оазисов, свободных от оледенения островов, горных массивов и нунатаков — актуально для получения новых знаний о количественных характеристиках рельефа этих уникальных объектов и дальнейшего использования морфометрической информации. В статье рассмотрены три типичные перигляциальные антарктические территории: оазис мыса Бёркс (Земля Мэри Бэрд), остров Хасуэлл (Земля Королевы Мэри) и нунатак Ленинградский (Земля Оутса). Впервые проведено геоморфометрическое моделирование и картографирование этих территорий. В качестве исходных данных нами использованы три фрагмента цифровой модели рельефа (ЦМР) Reference Elevation Model of Antarctica (REMA) с шагом сетки 2 и 8 м. По трем ЦМР нами рассчитаны цифровые модели и представлены серии карт десяти наиболее значимых в фундаментальном и прикладном отношении морфометрических величин. К ним относятся: крутизна склона, экспозиция склона, горизонтальная кривизна, вертикальная кривизна, минимальная кривизна, максимальная кривизна, индекс ветрового воздействия, водосборная площадь, топографический индекс влажности и индекс мощности потоков. Даны интерпретации полученных карт, обсуждается их возможное использование. Работа проведена в рамках проекта по созданию физико-географического тематического научно-справочного геоморфометрического атласа свободных от оледенения территорий Антарктики.

Currently, the rigor and reproducibility of topographic studies is ensured by geomorphometry. This discipline emerged at the intersection of photogrammetry, geoinformatics, and computational mathematics. It has a well-developed physical and mathematical theory, as well as a powerful computational apparatus. Geomorphometric methods are used to solve a wide range of multiscale problems within the field of geoscience. Geomorphometric modeling of Antarctic periglacial territories, such as oases, ice-free islands and mountains, is necessary to obtain new knowledge about quantitative characteristics of the topography of these unique territories as well as further use of morphometric information. This article considers three typical Antarctic periglacial territories: the Cape Burks Oasis (Marie Byrd Land), Haswell Island (Queen Mary Land), and Leningradsky Nunatak (Oates Land). Geomorphometric modelling and mapping of these territories were carried out for the first time. We used three fragments of the Reference Elevation Model of Antarctica (REMA) as input data, with grid spacings of 2 and 8 metres. We calculated digital models using three DEMs and presented a series of maps of the ten most important morphometric variables in fundamental and applied terms. The list of variables includes slope gradient, slope aspect, horizontal curvature, vertical curvature, minimal curvature, maximal curvature, wind exposition index, catchment area, topographic wetness index, and stream power index. Interpretations of the obtained maps are given and their possible use is described. The study was carried out within the framework of a project to create a physical-geographical thematic scientific reference geomorphometric atlas of ice-free territories of the Antarctic.

рельефцифровое моделирование рельефагеоморфометрическое картографированиеАнтарктикаантарктический оазиснунатакtopographydigital terrain modelinggeomorphometryAntarcticaAntarctic oasisnunatakReferencesАбакумов Е.В., Помелов В.Н., Крыленков В.А., Власов Д.Ю. Морфологическая организация почв Западной Антарктики // Вестн. СПб. ун-та. Серия 3: Биология. 2008. Вып. 3. С. 102–116.Abakumov E.V., Pomelov V.N., Vlasov D.Y., Krylenkov V.A. Morphological organization of soils in Western Antarctica. Vestn. S.-Peteb. Univ., Ser. 3: Biol., 2008, no. 3, pp. 102–116. (In Russ.).Булавинцев В.И. Наземная фауна Южной полярной области // Антарктика. Доклады Комиссии / отв. ред. В.М. Котляков. М.: Наука, 1995. Вып. 33. С. 140–156.Böhner J. Regionalisierung bodenrelevanter Klimaparameter für das Niedersächsische Landesamt für Bodenforschung (NLfB) und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Arbeitshefte Boden, 2004, no. 4, рp. 17–66. (In German).Воронов П.С., Климов Л.В. Геологическое строение района Мирного // Тр. Советской антарктической экспедиции. 1960. Т. 9. С. 185–196.Bulavintsev V.I. Terrestrial fauna of the southern polar region. In Antarktika. Doklady Komissii. Vyp. 33 [The Antarctic: The Committee Reports. Vol. 33]. Kotlyakov V.M., Ed. Moscow: Nauka Publ., 1995, pp. 140–156. (In Russ.).Короткевич Е.С. Полярные пустыни. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 419 с.Dosachev I.D., Gusev V.P. The medical geography of Leningradskaya station (Antarctica). Polar Geogr. Geol., 1980, vol. 4, no. 1, pp. 50–52. https//doi.org/10.1080/10889378009377129Лупачев А.В., Абакумов Е.В. Почвы Земли Мэри Бэрд (Западная Антарктика) // Почвоведение. 2013. № 10. С. 1167–1180.Evans I.S. General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics. In Spatial Analysis in Geomorphology. Chorley R.J., Ed. London: Methuen, 1972, pp. 17–90.Марков К.К., Бардин В.И., Лебедев В.Л., Орлов А.И., Суетова И.А. География Антарктиды. М.: Мысль, 1968. 440 с.Fadeev A.S., Mhanna A.I.N. Comparison and analysis of meteorological elements of Vostok and Mirny Stations from 2015 to 2020. Nauchn. Nasled., 2021, vol. 2, no. 79, pp. 44–53. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/9215-0365-2021-79-2-44-53Орлов А.И. Некоторые результаты физико-географических исследований на Берегу Отса // Тр. Советской антарктической экспедиции. 1973. Т. 59. С. 130–137.Florinsky I.V. Geomorphometry today. InterCarto. InterGIS, 2021, vol. 27, no. 2, pp. 394–448. (In Russ.). https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-2-27-394-448План управления Особо охраняемым районом Антарктики № 127 “Остров Хасуэлл” (Остров Хасуэлл и прилегающий участок припайного льда с колонией императорских пингвинов) // Заключительный отчет XLIV Консультативного совещания по Договору об Антарктике, Мера 11. Буэнос-Айрес: Секретариат Договора об Антарктике, 2022. 16 с.Florinsky I.V. Geomorphometric modeling and mapping of Antarctic oases. ArXiv Preprints, 2023a, no. 2305.07523, pp. 1–84. https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.07523Симонов И.М. Оазисы Восточной Антарктиды. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 176 с. Симонов И.М. Физико-географическая характеристика полуострова Файлдс (Южные Шетландские острова) // Антарктика. Докл. Комиссии / отв. ред. Г.А. Авсюк. М.: Наука, 1975. Вып. 14. С. 128–145.Florinsky I.V. Larsemann Hills: geomorphometric modeling and mapping. Polar Science, 2023b, vol. 38, art. 100969. https://doi.org/10.1016/j.polar.2023.100969Сократова И.Н. Антарктические оазисы: история и результаты исследований. СПб.: ААНИИ, 2010. 274 с.Florinsky I.V. A project of a geomorphometric atlas of icefree Antarctic territories. InterCarto. InterGIS, 2024, vol. 30, no. 2, pp. 53–79. (In Russ.). https://doi.org/10.35595/2414-9179-2024-2-30-53-79Солопов А.В. Теоретическая оценка процессов взаимовлияния и взаимодействия оазисов и ледников в Антарктиде // Антарктика. Докл. Комиссии 1969 / отв. ред. В.А. Бугаев. М.: Наука, 1971. C. 129–143.Florinsky I.V. Digital Terrain Analysis, 3rd rev. enl. ed. London: Elsevier, 2025. https://doi.org/10.1016/C2023-0-51092-4Солопов А.В. Об основных физико-географических признаках оазисов и некоторых закономерностях их формирования // Антарктика. Докл. Комиссии / отв. ред. В.А. Бугаев. М.: Наука, 1973. Вып. 12. С. 64–71.Florinsky I.V., Zharnova S.O. Geomorphometric modeling and mapping of the Bunger Oasis, East Antarctica. Geodesiya Kartogr., 2025, vol. 86, no. 3, pp. 13–25. (In Russ.). https://doi.org/10.22389/0016-7126-2025-1017-3-13-25Сыроечковский Е.Е. Орнитологические наблюдения в Антарктиде и некоторые вопросы биогеографии суши Антарктики // Антарктика. Докл. Комиссии 1965 / отв. ред. В.А. Бугаев. М.: Наука, 1966. C. 103–129.Geomorphometry: Concepts, Software, Applications. Hengl T., Reuter H.I., Eds. Amsterdam: Elsevier, 2009.Ткачева Д.А., Михальский Е.В., Сущевская Н.М., Кунаккузин Е.Л., Скублов С.Г., Сергеев С.А. Возраст и геохимическая характеристика габброидов мыса Беркс (район станции Русская, Западная Антарктида) // Геохимия. 2018. № 7. С. 616–640. https//doi.org/10.1134/S0016752518070129Howat I.M., Porter C., Smith B.E., Noh M.-J., Morin P. The reference elevation model of Antarctica. Cryosphere, 2019, vol. 13, no. 2, pp. 665–674. https://doi.org/10.5194/tc-13-665-2019Фадеев А.С., Мханна А.И.Н. Сравнение и анализ метеорологических элементов станций Восток и Мирный с 2015 по 2020 года // Scientific Heritage. 2021. Vol. 2. № 79. P. 44–53. https//doi.org/10.24412/9215-0365-2021-79-2-44-53Kharchenko S.V. New challenges of geomorphometry and automatic morphological classifications in geomorphology. Geomorfol., 2020, no. 1, pp. 3–21. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S043542812001006XФлоринский И.В. Геоморфометрия сегодня // ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2021. Т. 27. № 2. С. 394– 448. https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-2-27-394-448Korotkevich E.S. Polyarnye pustyni [Polar Deserts]. Leningrad: Hydrometeoizdat Publ., 1972.Флоринский И.В. Проект геоморфометрического атласа свободных от оледенения территорий Антарктики // ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2024. Т. 30. № 2. С. 53–79. https://doi.org/10.35595/2414-9179-2024-2-30-53-79Lupachev A.V., Abakumov E.V. Soils of Marie Byrd Land, West Antarctica. Eurasian Soil Sci., 2013, vol. 46, no. 10, pp. 994–1006. https://doi.org/10.1134/S1064229313100049Флоринский И.В., Жарнова С.О. Геоморфометрическое моделирование и картографирование оазиса Бангера (Восточная Антарктида) // Геодезия и картография. 2025. № 3. С. 13–25. https://doi.org/10.22389/0016-7126-2025-1017-3-13-25Lupachev A.V., Abakumov E.V., Abramov A.A., Goryachkin S.V., Gilichinsky D.A. Soils of Marie Byrd Land. In The Soils of Antarctica. Bockheim J.G., Ed. Cham: Springer, 2015, pp. 183–203. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05497-1_11Харченко С.В. Новые задачи морфометрии рельефа и автоматизированные морфологические классификации в геоморфологии // Геоморфология. 2020. № 1. С. 3–21. https://doi.org/10.31857/S043542812001006XMarkov K.K., Bardin V.I., Lebedev V.L., Orlov A.I., Suetova I.A. The Geography of Antarctica. Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, 1970.Böhner J. Regionalisierung bodenrelevanter Klimaparameter für das Niedersächsische Landesamt für Bodenforschung (NLfB) und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) // Arbeitshefte Boden. 2004. № 4. P. 17–66.Management plan for Antarctic Specially Protected Area No. 127 “Haswell Island” (Haswell Island and the adjacent fast ice field with a colony of emperor penguins). In Final Report of the XLIV Antarctic Treaty Consultative Meeting. Measure 11. Buenos Aires: Secretariat of the Antarctic Treaty, 2022.Dosachev I.D., Gusev V.P. The medical geography of Leningradskaya station (Antarctica) // Polar Geogr. Geol. 1980. Vol. 4. № 1. P. 50–52. https://doi.org/10.1080/10889378009377129Minár J., Drăguţ L., Evans I.S., Feciskanin R., Gallay M., Jenčo M., Popov A. Physical geomorphometry for elementary land surface segmentation and digital geomorphological mapping. Earth-Sci. Rev., 2024, vol. 248, art. 104631. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104631Evans I.S. General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics // Spatial Analysis in Geomorphology / R.J. Chorley (Ed.). London: Methuen, 1972. P. 17–90.Moore I.D., Grayson R.B., Ladson A.R. Digital terrain modelling: A review of hydrological, geomorphological and biological applications. Hydrol. Process., 1991, vol. 5, no. 1, pp. 3–30. https://doi.org/10.1002/hyp.3360050103Florinsky I.V. Geomorphometric modeling and mapping of Antarctic oases // ArXiv Preprints. 2023a. № 2305.07523. P. 1–84. https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.07523Ochyra R., Lewis Smith R.I., Bednarek-Ochyra H. Illustrated Moss Flora of Antarctica. Cambridge: CUP, 2008.Florinsky I.V. Larsemann Hills: geomorphometric modeling and mapping // Polar Science. 2023b. Vol. 38. Art. 100969. https://doi.org/10.1016/j.polar.2023.100969Orlov A.I. Some results of physical geographical studies on the Oates Coast. Tr. Sovet. Antarktich. Eksped., 1973, vol. 59, pp. 130–137. (In Russ.).Florinsky I.V. Digital Terrain Analysis, 3rd rev. enl. ed. London: Elsevier Academic Press, 2025. 455 p. https://doi.org/10.1016/C2023-0-51092-4Øvstedal D.O., Lewis Smith R.I. Lichens of Antarctica and South Georgia: A Guide to Their Identification and Ecology. Cambridge: CUP, 2001.Geomorphometry: Concepts, Software, Applications / T. Hengl, H.I. Reuter (Eds.). Amsterdam: Elsevier, 2009. 765 p.Qin C., Zhu A.-X., Pei T., et al. An adaptive approach to selecting a flow-partition exponent for a multipleflow-direction algorithm. Int. J. Geogr. Inform. Sci., 2007, vol. 21, no. 4, pp. 443–458. https://doi.org/10.1080/13658810601073240Howat I.M., Porter C., Smith B.E., Noh M.-J., Morin P. The Reference Elevation Model of Antarctica // Cryosphere. 2019. Vol. 13. № 2. P. 665–674. https://doi.org/10.5194/tc-13-665-2019Shary P.A, Sharaya L.S, Mitusov A.V. Fundamental quantitative methods of land surface analysis. Geoderma, 2002, vol. 107, no. 1–2, pp. 1–32. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(01)00136-7Lupachev A.V., Abakumov E.V., Abramov A.A., Goryachkin S.V., Gilichinsky D.A. Soils of Marie Byrd Land // The Soils of Antarctica / J.G. Bockheim (Ed.). Cham: Springer, 2015. P. 183–203. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05497-1_11Simonov I.M. Oazisy Vostochnoi Antarktidy [Oases of East Antarctica]. Leningrad: Hydrometeoizdat Publ., 1971.Minár J., Drăguţ L., Evans I.S., Feciskanin R., Gallay M., Jenčo M., Popov A. Physical geomorphometry for elementary land surface segmentation and digital geomorphological mapping // Earth-Sci. Rev. 2024. Vol. 248. Art. 104631. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104631Simonov I.M. Physical and geographical characteristics of the Fildes Peninsula (South Shetland Islands). In Antarktika. Doklady Komissii. Vyp. 14 [The Antarctic: The Committee Reports. Vol. 14]. Avsyuk G.A., Ed. Moscow: Nauka Publ., 1975, pp. 128–145. (In Russ.).Moore I.D., Grayson R.B., Ladson A.R. Digital terrain modelling: a review of hydrological, geomorphological and biological applications // Hydrol. Process. 1991. Vol. 5. № 1. P. 3–30. https://doi.org/10.1002/hyp.3360050103Sokratova I.N. Antarkticheskie oazisy: istoriya i rezul’taty issledovanii [Antarctic Oases: History and Results of Investigations]. St. Peterburg: AANII, 2010.Ochyra R., Lewis Smith R.I., Bednarek-Ochyra H. Illustrated Moss Flora of Antarctica. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2008. 704 p.Solopov A.V. Theoretical assessment of the processes of mutual influence and interaction of oases and glaciers in Antarctica. In Antarktika. Doklady Komissii 1969 [The Antarctic: The Committee Reports 1969]. Bugaev V.A., Ed. Moscow: Nauka Publ., 1971, pp. 129–143. (In Russ.).Øvstedal D.O., Lewis Smith R.I. Lichens of Antarctica and South Georgia: A Guide to Their Identification and Ecology. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2001. 424 p.Solopov A.V. On the main physical and geographical features of oases and some regularities of their formation. in Antarktika. Doklady Komissii. Vyp. 12 [The Antarctic: The Committee Reports. Vol. 12]. Bugaev V.A., Ed. Moscow: Nauka Publ., 1973, pp. 64–71. (In Russ.).Qin C., Zhu A.-X., Pei T., Li B., Zhou C., Yang L. An adaptive approach to selecting a flow-partition exponent for a multiple-flow-direction algorithm // Int. J. Geogr. Inform. Sci. 2007. Vol. 21. № 4. P. 443–458. https://doi.org/10.1080/13658810601073240Syroechkovskii E.E. Ornithological observations in Antarctica and some issues of the biogeography of the Antarctic land. In Antarktika. Doklady Komissii 1965 [The Antarctic: The Committee Reports 1965]. Bugaev V.A., Ed. Moscow: Nauka Publ., 1966, pp. 103–129. (In Russ.).Shary P.A., Sharaya L.S., Mitusov A.V. Fundamental quantitative methods of land surface analysis // Geoderma. 2002. Vol. 107. № 1–2. P. 1–32. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(01)00136-7Terrain Analysis: Principles and Applications. Wilson J.P., Gallant J.C., Eds. New York: Wiley, 2000. The Soils of Antarctica. Bockheim J.G., Ed. Cham: Springer, 2015. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05497-1Terrain Analysis: Principles and Applications / J.P. Wilson, J.C. Gallant (Eds.). NY: Wiley, 2000. 479 p.Tkacheva D.A., Mikhalsky E.V., Sushchevskaya N.M., Kunakkuzin E.L., Skublov S.G., Sergeev S.A. Age and geochemistry of the Cape Burks gabbroids (Russkaya Station Area, West Antarctica). Geochem. Int., 2018, vol. 56, no. 7, pp. 628–650. https://doi.org/10.1134/S001670291807011XThe Soils of Antarctica / J.G. Bockheim (Ed.). Cham: Springer, 2015. 322 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05497-1Voronov P.S., Klimov L.V. Geological structure of the Mirny region. Tr. Sovet. Antarktich. Eksped., 1960, vol. 9, pp. 185–196. (In Russ.).Wilson J.P. Environmental Applications of Digital Terrain Modeling. Chichester: Wiley-Blackwell, 2018. 360 p. https://doi.org/10.1002/9781118938188Wilson J.P. Environmental Applications of Digital Terrain Modeling. Chichester: Wiley-Blackwell, 2018. https://doi.org/10.1002/9781118938188Xiong L., Li S., Tang G., Strobl J. Geomorphometry and terrain analysis: data, methods, platforms and applications // Earth-Sci. Rev. 2022. Vol. 233. Art. 104191. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104191Xiong L., Li S., Tang G., Strobl J. Geomorphometry and terrain analysis: data, methods, platforms and applications. Earth-Sci. Rev., 2022, vol. 233, art. 104191. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104191

The authors declare that there are no conflicts of interest present.