The factors of suspended sediment concentration increasing in the Lena River delta

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper presents an analysis of the factors contributing to the longitudinal increase in suspended sediment along the Lena River delta branches. Satellite images (Landsat 5-9) from 2000 to 2022 during the open channel period from June to September were captured for the suspended sediment concentration modeling. This period coincides with the water discharge in the Lena River ranging from 17,400 to 78,100 m³/s. The ERA5-Land reanalysis, monitoring observations at the Samoilovsky Island research station and remote sensing data were employed to estimate the factors influencing suspended sediment concentration changes. These factors included air temperature, precipitation, wind speed, solar radiation flux, permafrost temperature, water discharge and suspended sediment concentration in the top of the delta top, and the intensity of bank retreat. The results of the correlation analysis indicated that the observed increase in suspended sediment concentration was attributable to a combination of meteorological factors (temperature, precipitation, wind speed, and solar radiation flux) and the intensity of riverbank erosion associated with thermal processes. The longitudinal increase in in suspended sediment concentration (on average for the study period by 2-4% along the delta length) can be explained by an average daily air temperature and permafrost temperature increase. The analysis demonstrated that temperature factors exert a predominant influence on riverbanks comprising the Ice Complex. here was a significant correlation between the rates of riverbank degradation and the concentration of suspended sediment.

About the authors

K. N. Prokopeva

Water Problems Institute of the Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: prokris3@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119333

S. R. Chalov

Lomonosov Moscow State University

Email: hydroserg@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119234

References

  1. Большиянов Д.Ю., Макаров А.С., Шнайдер В., Штоф Г. Происхождение и развитие дельты реки Лены. СПб.: ААНИИ, 2013. 268 с.
  2. Гуков А.Ю. Гидробиология устьевой области реки Лены. М.: Науч. мир, 2001. 288 с.
  3. Иванов В.А., Чалов С.Р. Эмпирическая модель распределения взвешенных наносов по глубине крупных рек // Гидросфера. Опасные процессы и явления. 2022. Т. 4. № 2. С. 149–164.
  4. Иванов В.В., Пискун А.А., Корабель Р.А. Распределение стока по основным рукавам дельты Лены // Тр. ААНИИ. 1983. С. 59–71.
  5. Конищев В.Н. Реакция вечной мерзлоты на потепление климата // Вестн. Московского ун-та. Сер. 5, География. 2009. № 4. С. 10–20.
  6. Коротаев В.Н., Михайлов В.Н., Бабич Д.Б., Богомолов А.Л., Заец Г.М. Гидролого-морфолгические процессы в дельте р. Лены // Земельные и водные ресурсы. Противоэрозионная защита и реглирование русел. М.: Изд-во Московского ун-та, 1990. С. 120–144.
  7. Лопатин Г.В., Федоров М.К. Физико-географический очерк дельты р. Лены. АНИИ. Л.: АННИ, 1947. 320 с.
  8. Магрицкий Д.В., Айбулатов Д.Н., Горелкин А.В. Закономерности пространственно-временной изменчивости стока на предустьевом участке и в дельте р.Лены // Вод. ресурсы. 2018. Т. 45. № 1. С. 15–29. doi: 10.7868/S0321059618010133
  9. Магрицкий Д.В., Чалов С.Р., Гармаев Е.Ж., Прокопьева К.Н., Крастынь Е.А. Новые данные о трансформации стока воды и наносов в дельте реки Лены по итогам экспедиционных измерений в августе 2022 г. // Проблемы Арктики и Анарктики. 2023. Т. 69. № 2. С. 171–190. doi: 10.30758/0555-2648-2023-69-2-171-190
  10. Тасаков П.Д. Сток взвешенных наносов в устье р. Лены // Тр. ГГИ. 1965. № 125. С. 125–138.
  11. Федорова И.В., Большиянов Д.Ю., Макаров А.С., Третьяков М.В., Четверова А.А. Современное гидрологическое состояние дельты р. Лены // Система моря Лаптевых и прилегающих морей Арктики: современное состояние и история развития. М.: Изд-во МГУ, 2009. С. 278–291.
  12. Федорова И.В., Четверова А.А., Алексеева Н.К., Скороспехова Т.В., Романов С.Г., Большиянов Д.Ю., Шадрина А.А., Макушин М.А. Гидрологические и гидрохимические исследования в дельте р. Лены весной 2015 и 2016 гг. // Проблемы Арктики и Анарктики. 2017. № 3 (113). С. 107–114.
  13. Чаркин А.Н., Федорова И.В., Семилетов И.П., Четверова А.А., Густаффсон О. Масштабы пространственной изменчивости распределения взвеси в системе “Река Лена – Море Лаптевых” // Геология, география и экология океана. Ростов-на-Дону: ЮНЦ, 2009. С. 351–354.
  14. Alabyan A.M., Chalov R.S., Korotaev V.N., Sidorchuk A.Y., Zaitsev A.A. Natural and technogenic water and sediment supply to the Laptev Sea // Berichte zur Polarforschung (Reports on Polar Research). 1995. № 182. P. 264–271.
  15. Boike J., Nitzbon J., Anders K., Grigoriev M., Bolshiyanov D., Langer M., Lange S., Bornemann N., Morgenstern A., Schreiber P., Wille C., Chadburn S., Gouttevin I., Burke E., Kutzbach L. A 16-year record (2002–2017) of permafrost, active-layer, and meteorological conditions at the Samoylov Island Arctic permafrost research site, Lena River delta, northern Siberia: an opportunity to validate remote-sensing data and land surface, snow, and // Earth Syst. Sci. Data. 2019. V. 11. P. 261–299. DOI: doi.org/10.5194/essd-11-261-2019
  16. Chalov S., Prokopeva K. Sedimentation and Erosion Patterns of the Lena River Anabranching Channel // Water. 2022. V. 14. № 23. P. 3845. doi: 10.3390/w14233845
  17. Chalov S., Prokopeva K., Habel M. North to South Variations in the Suspended Sediment Transport Budget within Large Siberian River Deltas Revealed by Remote Sensing Data // Remote Sensing. 2021. V. 13. № 22. P. 4549. doi: 10.3390/rs13224549
  18. Chalov S., Prokopeva K., Magritsky D., Grigoriev V., Fingert E., Habel M., Juhls B., Morgenstern A., Overduin P.P., Kasimov N. Climate change impacts on streamflow, sediment load and carbon fluxes in the Lena River delta // Ecol. Indicators. 2023. V. 157. P. 111252. doi: 10.1016/j.ecolind.2023.111252
  19. Chalov S.R., Moreido V.M., Prokopeva K.N., Efimov V.A. Implications of yedoma bank outcrops on the arctic rivers sediment runoff // Hydrosphere. Hazard processes and phenomena. 2022. V. 4. P. 165–182 (In Russian; abstract in English). doi: 10.34753/HS.2022.4.2.165
  20. Chalov S.R., Prokopeva K.N. Assessment suspended sediment budget of the Lena River delta based on the remote sensing dataset // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2021. № 3. P. 19–29.
  21. Ogneva O., Mollenhauer G., Juhls B., Sanders T., Palmtag J., Fuchs M., Grotheer H., Mann P.J., Strauss J. Particulate organic matter in the Lena River and its Delta: From the permafrost catchment to the Arctic Ocean // Biogeosci. 2022. V. 20. № 7. P. 1423–1441. doi: 10.5194/bg-20-1423-2023
  22. Rachold V., Alabyan A.M., Hubberten H.W., Korotaev V.N., Zaitsev A.A. Sediment transport to the Laptev Sea – Hydrology and geochemistry of the Lena River // Polar Res. 1996. V. 15. № 2. P. 183–196. doi: 10.3402/polar.v15i2.6646
  23. Schwamborn G., Rachold V., Grigoriev M.N. Late Quaternary sedimentation history of the Lena Delta // Quaternary Int. 2002. doi: 10.1016/S1040-6182(01)00084-2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences