Пространственная оценка экологической уязвимости бассейна реки Ахангаран (Узбекистан)

В условиях усиления антропогенной нагрузки и необходимости перехода к объективному экологическому мониторингу актуальной научной задачей является пространственная оценка экологической уязвимости территорий с учетом природных и техногенных факторов. Целью исследования являлась оценка экологической уязвимости бассейна реки Ахангаран (Узбекистан) на основе комплексного геоинформационного подхода. В качестве материалов использованы многовременные спутниковые данные Landsat 8 и Landsat 9 за 2022–2025 гг., кадастровые данные о землепользовании, цифровая модель рельефа Copernicus GLO-30 и данные о плотности почв из OpenLandMap. Обработка данных выполнялась в Google Earth Engine с расчетом спектральных индексов, включая Normalised Difference Vegetation Index, Normalised Difference Drought Index, Normalised Difference Built-up Index, Bare Soil Index, Land Surface Temperature и Clay Mineral Ratio. На основе нормализованных показателей был построен интегральный индекс экологической уязвимости с использованием корреляционно-взвешенной схемы, учитывающей мультиколлинеарность индикаторов. Установлено, что 59,6 % площади бассейна относится к зонам высокой уязвимости. Выявлена отчетливая пространственная дифференциация: горные лесные территории сохраняют относительную устойчивость, тогда как сельскохозяйственные, промышленные и селитебные зоны характеризуются повышенной экологической напряженностью, уплотнением почв и выраженными термальными аномалиями. Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов для государственного экологического и земельного мониторинга, а также для выявления приоритетных участков природоохранного управления. Перспективы исследования связаны с дальнейшим совершенствованием индикаторной базы и адаптацией методики для других бассейнов и природно-техногенных геосистем Узбекистана.

1. Кабинет Министров Республики Узбекистан. Об утверждении положения о порядке мониторинга, оценки и разработки форм отчетности о мерах по борьбе с деградацией земель и публикации их результатов (Постановление № 50 от 2 февраля 2023 г.). LexUZ. 2023. URL: https://lex.uz/docs/7502407#7502411

2. Президент Республики Узбекистан. Об утверждении Концепции охраны окружающей среды Республики Узбекистан до 2030 года (Указ № УП-5863 от 30 октября 2019 г.). LexUZ. 2019. URL: https://lex.uz/uz/docs/6971721#6971727

3. Кабинет Министров Республики Узбекистан. О совершенствовании системы мониторинга окружающей природной среды в Республики Узбекистан (Постановление № 737 от 5 сентября 2019 г.). LexUZ. 2019. URL: https://lex.uz/en/docs/7269658#7269662

4. Президент Республики Узбекистан. О дополнительных мерах по расширению использования аэрокосмических данных в отраслях экономики и совершенствованию системы управления в нижних звеньях сельского хозяйства (Указ № УП-177 от 26 сентября 2025 г.). LexUZ. 2025. URL: https://lex.uz/uz/docs/7752491#7752495

5. Fazilova D, Makhmudov M, Magdiev K. Analysis of crustal movements in the Angren-Almalyk Mining Industrial Area using GNSS data. International Journal of Geoinformatics. 2023;19(11). DOI: 10.52939/ijg.v19i11.2915

6. Magdiev K, Fazilova D, Makhmudov M, et al. GIS-based ecological vulnerability assessment in a mountainous region: The Charvak Reservoir, Uzbekistan. Forum Geografi. 2026;40(1). DOI: 10.23917/forgeo.13377

7. Chaudhary S, Pandey AC. PCA driven watershed prioritization based on runoff modeling and drought severity assessment in parts of Koel river basin, Jharkhand (India). Water Science & Technology Water Supply. 2021;22(2):2034–2054. DOI: 10.2166/ws.2021.297

8. Gorelick N, Hancher M, Dixon M, et al. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone. Remote Sensing of Environment. 2017;202:18–27. DOI: 10.1016/j.rse.2017.06.03

9. U. S. Geological Survey. Landsat 8–9 Collection 2 Level-2 Science Product Guide (LSDS-1619, Version 6.0). 2024. Available at: https://www.usgs.gov/media/files/landsat-8-9-512-collection-2-level-2-science-product-guide

10. Fornasaro S, Ghezzi L, Shukurov N, et al. Water quality and dissolved load in the Chirchik and Akhangaran river basins (Uzbekistan, Central Asia). Environmental Monitoring and Assessment. 2024;196(9):854. DOI: 10.1007/s10661-024-13014-1

11. Saidaliyeva Z, Shahgedanova M, Yapiyev V, et al. Precipitation in the mountains of Central Asia: isotopic composition and source regions. Atmospheric Chemistry and Physics. 2024;24(21):12203–12224. DOI: 10.5194/acp-24-12203-2024

12. Kadirkhodjaev A, Andreev D, Akramov B, et al. Assessing climate change impacts on groundwater recharge and storage using MODFLOW in the Akhangaran River Alluvial Aquifer, eastern Uzbekistan. Water. 2025;17(15):2291. DOI: 10.3390/w17152291

13. European Space Agency. Copernicus Global Digital Elevation Model. Copernicus Data Space Ecosystem. 2024. DOI: 10.5270/ESA-c5d3d65

14. Cadastre Agency of the Republic of Uzbekistan. National geoinformation system (NGIS) open data portal. Available at: https://open.ngis.uz/ (in Russian)

15. U. S. Geological Survey. Landsat Collection 2 Quality Assessment Bands. USGS Landsat Missions. 2025. Available at: https://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat-collection-2-quality-assessment-bands

16. Potapov P, Hansen MC, Kommareddy I, et al. Landsat Analysis Ready Data for Global Land Cover and Land Cover Change Mapping. Remote Sensing. 2020;12(3):426. DOI: 10.3390/rs12030426

17. Nussbaum A, Support LPS. Worldwide Reference System (WRS) - NASA Science. NASA Science. 2025. Available at: https://science.nasa.gov/mission/landsat/worldwide-reference-system/

18. Flood, N. (2013). Seasonal composite Landsat TM/ETM+ images using the medoid (a multidimensional median). Remote Sensing, 5(12), 6481–6500. https://doi.org/10.3390/rs5126481

19. Hengl T. Soil bulk density (fine earth) 10 x kg / m-cubic at 6 standard depths (0, 10, 30, 60, 100 and 200 cm) at 250 m resolution. 2018. DOI: 10.5281/zenodo.1475970

20. Richards JA. Remote sensing Digital image analysis. 2012. DOI: 10.1007/978-3-642-30062-2

21. International Association of Oil & Gas Producers (IOGP). Understanding the EPSG Geodetic Parameter Dataset (Report No. 373-07-01). 2025. Available at: https://epsg.org

22. Rouse JW, Haas RH, Schell JA, Deering DW. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. Third Earth Resources Technology Satellite-1 Symposium, NASA SP-351. 1974:309–317.

23. Gao B. NDWI—A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment. 1996;58(3):257–266. DOI: 10.1016/s0034-4257(96)00067-3

24. Patil PP, Jagtap MP, Khatri N, et al. Exploration and advancement of NDDI leveraging NDVI and NDWI in Indian semi-arid regions: A remote sensing-based study. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2023;9:100573. DOI: 10.1016/j.cscee.2023.100573

25. Zha Y, Gao J, Ni S. Use of normalized difference built-up index in automatically mapping urban areas from TM imagery. International Journal of Remote Sensing. 2003;24(3):583–594. DOI: 10.1080/01431160304987

26. Mzid N, Pignatti S, Huang W, Casa R. An analysis of bare soil occurrence in arable croplands for remote sensing topsoil applications. Remote Sensing. 2021;13(3):474. DOI: 10.3390/rs13030474

27. Dogan H. Mineral composite assessment of Kelkit River Basin in Turkey by means of remote sensing. Journal of Earth System Science. 2009;118:701–710. DOI: 10.1007/s12040-009-0059-9

28. Yu X, Guo X, Wu Z. Land surface temperature retrieval from Landsat 8 TIRS—Comparison between radiative transfer equation-based method, split window algorithm and single channel method. Remote Sensing. 2014;6(10):9829–9852. DOI: 10.3390/rs6109829

29. Shi J, Gao G, Liu J, et al. Ecological vulnerability assessment and driving force analysis of small watersheds in Hilly Regions using sensitivity-resilience-pressure modeling. Journal of Groundwater Science and Engineering. 2025;13(3):209–224. DOI: 10.26599/jgse.2025.9280050

30. Abdi H, Williams LJ. Principal component analysis. Wiley Interdisciplinary Reviews Computational Statistics. 2010;2(4):433–459. DOI: 10.1002/wics.101

31. Newman, M. E. J. (2010). Networks: An introduction. Oxford University Press.

32. OECD/JRC (2008). Handbook on Constructing Composite Indicators: Methodology and User Guide. OECD Publishing.

33. European Commission, Joint Research Centre. (2024). Composite Indicators Toolkit — Step 6: Weighting. Knowledge4Policy. URL: https://knowledge4policy.ec.europa.eu/composite-indicators/toolkit_en/navigation-page/10-step-guide_en/step-6-weighting_en

34. Diakoulaki D., Mavrotas G., Papayannakis L. (1995). Determining objective weights in multiple criteria problems: The CRITIC method. Computers & Operations Research, 22(7), 763–770.

35. Saisana, M., Saltelli, A., & Tarantola, S. (2005). Uncertainty and sensitivity analysis techniques as tools for the quality assessment of composite indicators. Journal of the Royal Statistical Society: Series A (Statistics in Society), 168(2), 307–323. https://doi.org/10.1111/j.1467-985X.2005.00350.x

36. High-Level Panel on the Development of a Multidimensional Vulnerability Index. Multidimensional vulnerability index: Final report. United Nations. 2024. Available at: https://sdgs.un.org/sites/default/files/2024-02/Final_MVI_report.pdf

37. Hair, J. F., Jr., Black, W. C., Babin, B. J., & Anderson, R. E. (2010). Multivariate data analysis (7th ed.). Pearson Prentice-Hall.

38. Shukurov N, Pen-Mouratov S, Steinberger Y, Kersten M. Soil biogeochemical properties of Angren industrial area, Uzbekistan. Journal of Soils and Sediments. 2009;9(3):206–215. DOI: 10.1007/s11368-009-0079-8

39. Rasul A, Balzter H, Ibrahim GRF, et al. Applying Built-Up and Bare-Soil Indices from Landsat 8 to Cities in Dry Climates. Land. 2018;7(3):81. DOI: 10.3390/land7030081

40. Bandowe BAM, Shukurov N, Leimer S, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils of an industrial area in semi-arid Uzbekistan: spatial distribution, relationship with trace metals and risk assessment. Environmental Geochemistry and Health. 2021;43(11):4847–4861. DOI: 10.1007/s10653-021-00974-3

41. Shukurov N, Pen-Mouratov S, Steinberger Y. The impact of Almalyk industrial complex on soil chemical and biological properties. Environmental Pollution. 2005;136:331–340.

42. Zhang T, Gao B, Zhou Z, Chang Y. The movement and deposition of PM2.5 in the upper respiratory tract for the patients with heart failure: an elementary CFD study. BioMedical Engineering OnLine. 2016;15(S2):138. DOI: 10.1186/s12938-016-0281-z

43. Pope CA, Bhatnagar A, McCracken JP, et al. Exposure to fine particulate air pollution is associated with endothelial injury and systemic inflammation. Circulation Research. 2016;119(11):1204–1214. DOI: 10.1161/circresaha.116.309279