Natural and anthropogenic changes in river suspended sediment runoff in the Indigirka River basin

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The hydrometeorological conditions of river flow formation and the state of permafrost in the Indigirka River basin have changed since the 1990s. An increase of water runoff in the basin (by 20% or less) and water temperature (by 0.5–1°C) was a reaction to these changes. Therefore, an increase in sediment yield was to be expected. But that didn’t happen. It decreased by 6–33% in the 1990s and 2000s. But, subsequently, sediment yield increased by 50–220%. The reasons for the lack of positive dynamics could be negative processes in the mining industry since the 1990s, as well as changes in the monitoring system. Therefore, the objectives of the study were to analyze the gauge hydrological data, the long-term dynamics of water and sediment runoff, the stream temperature of rivers in the Indigirka River basin, the features of local mining, and the assessment of the contribution of anthropogenic and natural factors to the long-term variability of sediment runoff. Materials from 22 hydrological gauges in the Indigirka basin, satellite images, and various mining industry data were the information basis of this research. The rivers and areas in the Indigirka River basin affected by mining have been identified. The analytical links between the annual sediment runoff and its hydrological factors were substantiated. It was found that the negative processes in the mining industry at the turn of the 20th and 21st centuries explain less than 20–40% of the decrease of sediment runoff, the rest of the decrease in runoff is due to natural hydrological changes. After, a significant increase in sediment runoff was provided by both hydrometeorological and anthropogenic factors. For the first time, a comprehensive analysis of the reliability of stationary observation data has been carried out; a GIS of developed deposits and disturbed floodplain-channel complexes has been created.

About the authors

D. V Magritsky

Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University

Email: magdima@yandex.ru
Moscow, Russia

D. I Shkolnyi

Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

P. G Ilyushina

Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

References

  1. Alekseevskij N.I., Sidorchuk A.Ju. Uskorennaja jerozija v narushennyh gornymi rabotami landshaftah (na primere bassejnov rek Omoloja i Jany) // Jekologicheskie problemy jerozii pochv i ruslovyh processov. M., 1992. S.187–198.
  2. Babich D.B., Korotaev V.N., Magriczkij D.V., Mikhajlov V.N. Nizhnyaya Indigirka: ust`evy`e i ruslovy`e processy`. M.: GEOS, 2001. 202 s.
  3. Batugina N.S., Nogovicyn R.R. Doby`cha zolota v Respublike Saxa (Yakutiya). Tendencii i perspektivy` // Mineral`ny`e resursy` Rossii. E`konomika i upravlenie. 2021. № 1–6 (175). S. 75–80.
  4. Bobroviczkaya N.N. Vodnoe`rozionny`e processy` na sklonax i stok nanosov rek v sovremenny`x usloviyax // Trudy` VI Vserossijskogo gidrologicheskogo s``ezda. M., 2008. S. 228–233.
  5. Borovikov V.P. STATISTICA. Iskusstvo analiza danny`x na komp`yutere. SPb.: PITER, 2003. 688 s.
  6. VSN 01-73. Ukazaniya po raschetu stoka nanosov. L., 1973. 28 s.
  7. Vtoroj ocenochny`j doklad Rosgidrometa ob izmeneniyax klimata i ix posledstviyax na territorii Rossijskoj Federacii. M, 2014. 1018 s.
  8. Geojekologicheskoe sostojanie arkticheskogo poberezh’ja Rossii i bezopasnost’ prirodopol’zovanija / pod red. N. I. Alekseevskogo. M.: GEOS, 2007. 585 s.
  9. Dedkov A.P., Mozzherin V.I. E`roziya i stok nanosov na Zemle. Kazan`: Izd-vo Kazan. un-ta, 1984. 261 s.
  10. Efremov E.I., Nikiforova V.V. Otraslevy`e osobennosti i territorial`ny`e aspekty` razvitiya sy`r`evoj e`konomiki Respubliki Saxa (Yakutiya). SPb.: “Renome”, 2014. 224 s.
  11. Zamana L.V., Vaxnina I.L. Vliyanie rossy`pnoj zolotodoby`chi na prirodny`e kompleksy` rechny`x dolin bassejna r. Amur (Vostochnoe Zabajkal`e, Rossiya) // Geosferny`e issledovaniya. 2020. № 2. S. 83–89.
  12. Zaharova T.G. Izmenenie kachestva rechnyh vod v rezul’tate razvitija gornodobyvajushhih predprijatij // Antropogennoe vozdejstvie na vodnye resursy Jakutii. Jakutsk, 1984. S. 36–39.
  13. Zoloty`e reki: Vy`pusk 1. Amurskij bassejn / pod red. E. A. Simonova. Vladivostok: WWF, 2012 g. 120 s.
  14. Ivanov V.V. Transformacija prirodnyh kompleksov pri nedropol’zovanii v uslovijah Jakutii. Novosibirsk: Nauka, 2015. 248 s.
  15. Kadastr k karte naledej Severo-Vostoka SSSR masshtaba 1:2000000. Magadan: CzKTE` SV GU, 1958. 398 s.
  16. Kostromin M.V., Yurgenson G.A., Pozlutko S.G. Problemy` drazhnoj razrabotki kontinental`ny`x rossy`pej. Novosibirsk: Nauka, 2007. 180 s.
  17. Lisicyna K.N. Stok vzveshenny`x nanosov Sibiri // Tr. GGI. 1974. Vy`p. 210. S. 48–72.
  18. Magriczkij D.V. Faktory` i zakonomernosti prostranstvennoj i mnogoletnej izmenchivosti postupleniya rechny`x nanosov v morya Rossijskoj Arktiki // Voprosy` geografii. Ser. Geografiya polyarny`x regionov. 2016. Vy`p. 142. S. 444–466.
  19. Magriczkij D.V. Klimaticheskie izmeneniya na severo-vostoke aziatskoj chasti Rossii // Materialy` V Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii “Sovremenny`e tendencii i perspektivy` razvitiya gidrometeorologii v Rossii”. Irkutsk, 2023. S. 345–353.
  20. Magrickij D.V. Klimaticheski obuslovlennye i antropogennye izmenenija stoka vzveshennyh nanosov glavnyh arkticheskih rek Sibiri i Dal’nego Vostoka RF // Trudy IV Vserossijskoj konferencii “Gidrometeorologija i jekologija: dostizhenija i perspektivy razvitija”. SPb., 2020. S. 248–253.
  21. Magriczkij D.V. Stok nanosov rek bassejna Aldana i gornodoby`vayushhaya deyatel`nost` // Izvestiya RGO. 2023. № 2. S. 73–87.
  22. Makar`eva O.M., Shixov A.N., Ostashov A.A., Nesterova N.V. Naledi bassejna r.Indigirka po sovremenny`m snimkam Landsat i istoricheskim danny`m // Led i sneg. 2019. T. 59. № 2. S. 201–212.
  23. Makar`eva O.M., Shixov A.N., Zemlyanskova A.A., Alekseev V.R., Nesterova N.V., Ostashov A.A. Gigantskie naledi-tary`ny` Severo-Vostoka Rossii po danny`m Kadastra (1958 g.) i kosmicheskim snimkam 1973–2021 gg. // Kriosfera Zemli, 2023, t. XXVII, № 6, s. 27–39.
  24. Matveev A.I., Eremeeva N.G. Texnologicheskaya ocenka mestorozhdenij olova Yakutii. Novosibirsk: akad. Izd. “Geo”, 2011. 119 s.
  25. Mironova S.I. Rezul`taty` nauchno-prakticheskix issledovanij narushenny`x zemel` Yakutii // 2021. № 5. S. 128–132.
  26. Nastavleniya gidrometeorologicheskim stanciyam i postam. Vy`pusk 6. Chast` III Sostavlenie i podgotovka k pechati gidrologicheskogo ezhegodnika. L., 1958 g. 290 s.
  27. Nauchno-prikladnoj spravochnik: Mnogoletnie kolebanija i izmenchivost’ vodnyh resursov i osnovnyh harakteristik stoka rek RF. SPb., 2021. 190 s.
  28. Resursy` poverxnostny`x vod SSSR. Tom 17. Leno-Indigirskij rajon. L.: Gidrometeoizdat, 1972. 652 s.
  29. SKIOVO. Sxema kompleksnogo ispol`zovaniya i oxrany` vodny`x ob``ektov bassejna r.Indigirka. Kniga 1. M.: OOO “VED”, 2011. 196 s.
  30. Stok nanosov, ego izuchenie i geograficheskoe raspredelenie / pod obshh. red. A.V. Karausheva. L.: Gidrometeoizdat, 1977. 240 s.
  31. Frolova N.L., Magriczkij D.V., Kireeva M.B., Grigor`ev V.Yu., Gel`fan A.N., Sazonov A.A., Shevchenko A.I. Stok rek Rossii pri proisxodyashhix i prognoziruemy`x izmeneniyax klimata: obzor publikacij. 1. Ocenka izmenenij vodnogo rezhima rek rossii po danny`m nablyudenij // Vodny`e resursy`. 2022. Tom 4. № 3. S. 251–269.
  32. Chalov S.R., Prokop`eva K.N., Shkol`ny`j D.I., Cyplenkov A.S. Vozdejstvie otrabotanny`x mestorozhdenij rossy`pnoj platiny` na rechnuyu sistemu r.Vy`venki (Kamchatskij kraj) // Izvestiya IGU. 2023. Tom 45. S. 127–149.
  33. Yakutiya. M.: Nauka, 1965. 467 s.
  34. Costard F., Dupeyrat L., Gautier E., Carey-Gailhardis E. Fluvial thermal erosion investigations along a rapidly eroding river bank: Application to the Lena River (Central Siberia) // Earth Surf. Process. Landforms. 2003. No. 28. Pp. 1349–1359.
  35. Dogliotti A.I., Ruddick K.G., Nechad B., Doxaran D., Knaeps E. A single algorithm to retrieve turbidity from remotely-sensed data in all coastal and estuarine waters // Remote Sensing of Environment. 2015. Vol. 156. Pp. 157–168. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.09.020
  36. Klein K.P., Lantuit H., Heim B., Doxaran D., Juhls B., Nitze I., Walch D., Poste A., Søreide Janne E. The Arctic Nearshore Turbidity Algorithm (ANTA) — A multi sensor turbidity algorithm for Arctic nearshore environments // Science of Remote Sensing. 2021. Vol. 4. https://doi.org/10.1016/j.srs.2021.100036
  37. Magritsky D.V., Vasilenko A.N., Frolova N.L. and Shevchenko A.I. Temporal and spatial patterns of changes in thermal regime of the rivers in the Northeast of the Asian part of Russia. 1. Assessment of Changes in the Water Temperature // Water Resources. 2023 (а). Vol. 50, No. 2. Pp. 190–201.
  38. Magritsky D.V., Vasilenko A.N., Frolova N.L. Temporal and spatial patterns of changes in thermal regime of the rivers in the Northeast of the Asian part of Russia. 2. Changes in the Heat Flux // Water Resources. 2023(б). Vol. 50. No. 2. Pp. 202–214.
  39. Shikhov A., Ilyushina P., Makarieva O., Zemlianskova A., Mozgina M. Satellite-based mapping of gold-mining-related land-cover changes in the Magadan Region, Northeast Russia // Remote Sensing. 2023. Vol. 15. No. 14: 3564.
  40. Shkolnyi D., Magritsky D., Chalov S. Impact of open-cast placer mining on sediment transport across Far Eastern rivers of Russia // International Journal of Sediment Research. 2024. Vol. 39. No. 5. Pp. 702–713.
  41. Streletskiy D.A., Maslakov A., Grosse G., Shiklomanov N.I., Farquharson L., Zwieback S., Iwahana G., Bartsch A., Liu Liu, Strozzi T., Lee H., Debolskiy M.V. Thawing permafrost is subsiding in the Northern Hemisphere-review and perspectives // Environmental Research Letters. 2025. Vol. 20. No. 1. Pp. 1–16.
  42. Tao H., Song K., Wen Z., Liu G., Shang Y., Fang C., Wang Q. Remote sensing of total suspended matter of inland waters: Past, current status, and future directions // Ecological Informatics. 2025. Vol. 86. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2025.103062
  43. Vasilenko A., Frolova N., Grigoriev V.Y., Magritsky D., Shevchenko A., Winde F. Spatio-temporal variability of water temperature of arctic rivers in Russia over the past 60 years // Appl. Sci. 2024. No 14:10942. Pp. 1–27.
  44. Vasilenko A.N., Magritsky D.V., Frolova N.L., Shevchenko A.I. Features of a long-term heat flux formation of the large Russian Arctic rivers and its transformations in estuaries under the influence of climate-induced and dam-induced effects // Geography, Environment, Sustainability. 2022. No 4(15). Pp. 158–170. http://atlaspacket.vsegei.ru/#ab5af961d7b653251 — open Geoinformation system: Atlas “The Bowels of Russia”.
  45. https://minpriroda.sakha.gov.ru/ — official website of the Ministry of Ecology, Nature Management and Forestry of the Republic of Sakha (Yakutia).
  46. https://earthengine.google.com/ — Google Earth Engine Internet platform (accessed: 27.03.2025).
  47. http://hydroweb.meteo.ru — The information portal “The hydrological network of Roshydromet and Belhydromet. Rivers, canals, lakes and reservoirs” (accessed:27.03.2025).
  48. https://gold.1prime.ru — PRIME GOLD — Bulletin of the Gold industrialist, the industry portal of the Prime agency (accessed 07.07.2025).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».