Conceptual model of monitoring water levels of rivers in the Arctic zone of Russia to ensure the safety of navigation

Authors

  • Nadezhda A. Volkova Российский государственный гидрометеорологический университет https://orcid.org/0000-0002-9272-4713

DOI:

https://doi.org/10.34753/HS.2024.6.3.250%20
+ Keywords

water level monitoring, arctic zone, forecasting, emergency situations

+ Abstract

The article is devoted to the development of a conceptual model for monitoring water levels in Arctic rivers aimed at forecasting and preventing emergency situations such as floods, freshets, and ice jams. The article considers the features of monitoring in extreme climate conditions, inaccessibility of the region, and the impact of climate change. A methodology for collecting and processing data is proposed, including the use of observation networks, satellite technologies, forecasting models, and information platforms. Particular attention is paid to the integration of data from various sources, the use of hydrological models, and machine learning methods to improve the accuracy of forecasts. Key technologies, such as autonomous sensors, satellite monitoring, and GIS systems, as well as organizational measures, including interdepartmental and international cooperation, are described. The article emphasizes the importance of developing early warning systems and data visualization for operational water resources management and reducing the risks associated with climate change. The results of the work can be used to create effective systems for monitoring and managing water resources in the Arctic zone.

+ Author Biographies

Nadezhda A. Volkova

PhD (Physics and Mathematics Sc.), Russian State Hydrometeorological University, Senior Researcher, Associate Professor of the Department of Water Engineering Surveys; Arctic and Antarctic Research Institute, Senior Researcher, Department of Hydrology of River Mouths and Water Resources.

SPIN-scientific: 3807-0526, ORCID: 0000-0002-9272-4713

 

+ References

Bring A., Destouni G. Arctic Climate and Water Change: Model and Observation Relevance for Assessment and Adaptation // Surveys in Geophysics. 2014. Vol. 35, No. 3. P. 853–877. DOI: 10.1007/s10712-013-9267-6. EDN: SOTHJR.

Merchant M. A., Battaglia M. J., French N. [et al.] Species Abundance Modelling of Arctic-Boreal Zone Ducks Informed by Satellite Remote Sensing / // Remote Sensing. 2024. Vol. 16, No. 7. P. 1175. DOI: 10.3390/rs16071175. EDN: MWVLQL.

Архипкин О. П., Сагатдинова Г. Н. Использование слияния оптических и радарных данных при космическом мониторинге водных объектов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 5. С. 91–102. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-91-100.

Дайзенрот, М.П., Фейзал А.А., Он Ч.С. Математика в машинном обучении.., М., Мн.: Питер, 2024. 512 с.

Гайдукова Е. В., Яновская А. О., Дрегваль М. С., Батмазова А. А. Долгосрочный прогноз стока рек АЗРФ с использованием регрессионных зависимостей // Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России: Мат.-лы V Всероссийской научн.-практ. конф. Иркутск, 23–25 ноября 2022 года / Отв. редактор Е.Н. Сутырина. Иркутский государственный университет, 2023. С. 59–67.

Киселев А. Система ГЛОНАСС: особенности, история, применение // Век качества. 2011. № 2. С. 46-48. EDN NTOVLV.

Князева Е. Д. Значение геоинформационных систем для мониторинга водных объектов // Вестник молодежной науки Алтайского государственного аграрного университета. 2022. № 1. С. 128–131.

Кропотова Н. А. Роботизированная платформа, обеспечивающая мониторинг обстановки на водных объектах // NovaInfo.Ru. 2020. № 114. С. 2–4.

Муждаба О. В., Штанников А. В., Третьяков М. В. Современное состояние государственной гидрологической сети наблюдений в Арктической зоне РФ // Пятые Виноградовские чтения. Гидрология в эпоху перемен: Сб. докл. межд. научн. конф. памяти выдающегося русского ученого Юрия Борисовича Виноградова, СПб, 5–14 октября 2023 года. СПб: Издательство ВВМ, 2023. С. 380–385.

Потапенко И. А., Пашковская О. В. Проектные решения в области мониторинга водных объектов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: Сб. материалов IX Межд. научн.-практ. конф., посвященной Дню космонавтики. В 3-х томах, Красноярск, 10–14 апреля 2023 года. Сибирский государственный университет науки и технологий им. ак.М.Ф. Решетнева, 2023. С. 577–579.

Рашка С., Вахид М., Юси Л. Машинное обучение с PyTorch и Scikit-Learn. М.: Фолиант, 2024. 688 с.

Решетило Н. С., Хлебникова Е. П. Возможность использования данных дистанционного зондирования при мониторинге водных объектов // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021. Т. 6. С. 248–255. DOI 10.33764/2618-981X-2021-6-248-255.

Саноцкая Н. А. Методика прогнозирования максимальных уровней воды рек районов многолетней мерзлоты с учетом русловых процессов // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Мониторинг, предотвращение и ликвидация чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: Мат. межд. научн.-практ.конф., СПб, 28 октября 2021 года. СПб: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2021. С. 79–-83.

Саноцкая Н. А., Лоскутов Д. А., Ромашова К. В. Прогнозирование максимального уровня воды рек как обобщенного параметра состояния сложной нелинейной системы на основе использования многослойной нейронной сети // Технологии гражданской безопасности. 2022. Т. 19, № 2(72). С. 14–20.

Стародубцева Н. Ю., Зверева О. В., Соловьева О. Р. Современные приборы для мониторинга водных объектов // Успехи в химии и химической технологии. 2024. Т. 38, № 12(291). С. 69–72.

Третьяков М. В., Кузьмичев А. П. Результаты методического руководства гидрологическими наблюдениями в Арктической зоне Российской Федерации в 2022 году // Российские полярные исследования. 2023. № 1(51). С. 33–35.

Третьяков М. В., Харлампьева Н. К., Терехова Р. А. [и др.] Государственный мониторинг водных объектов Карелии, входящих в Арктическую зону Российской Федерации // Перспективы преодоления внешних вызовов и угроз на Севере Европы и в Арктике: Сб.науч. трудов, Петрозаводск, 22–24 мая 2024 года. Петрозаводский государственный университет, 2024. С. 99–113.

+ Read article online

Downloads

Published

2025-06-06

Issue

Section

Methods, models and technologies

How to Cite

Volkova, N. A. (2025). Conceptual model of monitoring water levels of rivers in the Arctic zone of Russia to ensure the safety of navigation. Hydrosphere. Hazard Processes and Phenomena, 6(3), 250-265. https://doi.org/10.34753/HS.2024.6.3.250

Most read articles by the same author(s)

Loading...