Моторные лодки, прогулочные катера, застройка береговой линии и климатические изменения оказывают все большее давление на озерные экосистемы. Ослабление этих хрупких систем проявляется в изменении видового разнообразия и снижении их экологических функций. Эта проблема затронула и крупнейшие озера австрийской Каринтии – Вертерзее, Оссиахер-Зе и Вайсензее.

Чтобы разобраться в причинах этих изменений, исследователи из Технического университета Граца в рамках проекта WAMOS разработали уникальную систему мониторинга и моделирования. Она позволяет с высочайшей точностью регистрировать и оценивать волны, создаваемые на озерах, и их воздействие на окружающую среду. Впервые система дает возможность проанализировать, насколько сильно волны от лодок и ветра влияют на экологический баланс и какие участки берега страдают больше всего.

Результаты показали, что волны, вызванные катерами, вносят значительный вклад в разрушение озерной экосистемы. «Нам впервые удалось научно доказать, в какой степени волны от моторных лодок способствуют взмучиванию донных отложений и, как следствие, помутнению воды и повреждению подводных растений», – говорит Филипп Берглез из Института геодезии Технического университета Граца.

Система мониторинга была развернута и протестирована на озере Вертерзее, выбранном из-за высокой плотности лодочного трафика – с 2007 по 2025 год количество лицензий на моторные лодки здесь выросло более чем вдвое, с 400 до почти 900. Для определения высоты волн команда оборудовала буи датчиками спутниковой навигации (GNSS) и акселерометрами (INS). Лабораторные и полевые испытания показали, что система измеряет волны с точностью до 10 миллиметров. «Это абсолютное новшество. До сих пор измерительные буи для озер были адаптированными морскими версиями, например, для предупреждения о цунами, и не обладали такой точностью для фиксации малых волн», – объясняет Филипп Берглез.

Помимо высоты, система также определяет причину волн – моторная лодка или ветер. Это было особой задачей на озере Вертерзее, поскольку высокочастотные компоненты ветровых и лодочных волн схожи. Специально разработанный фильтр помогает четко выделить в данных характерные паттерны волн от катеров. Еще одним инновационным компонентом WAMOS стала система на основе искусственного интеллекта, которая с точностью около 96% распознает на снимках с дронов моторные лодки, парусники и корабли. Это позволяет связать конкретные волны и их энергию с определенным источником.

Параллельно с измерениями волн венские лимнологи проводили обширные исследования водной экологии, включая замеры мутности и мониторинг макрофитов – водных растений, служащих биоиндикаторами состояния водоема. Немецкая инжиниринговая фирма объединила все данные в «волновой атлас», который наглядно показывает, какие участки берега наиболее уязвимы с учетом застройки и ветровых условий.

Исследования также позволили оценить эффективность защитных мер. Заграждения из тростника действительно помогают защитить прибрежную зону от сильных волн, позволяя растениям расти и распространяться. «Однако лучшую защиту, безусловно, предлагают естественные, нетронутые заливы», – подчеркивает Филипп Берглез. Озера с плотной застройкой берегов, как Вертерзее, давно утратили естественную защиту от волн.

В ходе работы подтвердилась еще одна гипотеза: кроме волн, значительный урон подводной растительности наносят рыбы. Карпы, плотва и красноперка представляют серьезную угрозу для растений, не только поедая их, но и взмучивая донные отложения. Далее взвесь переносится волнами и оседает на листьях других растений, нарушая фотосинтез и ослабляя их. «В сочетании с волнами от катеров это запускает опасную нисходящую спираль для популяций растений», – резюмирует Берглез.

Разработанные модели позволяют на основе точечных замеров делать выводы и симуляции для всего озера. Таким образом, проект WAMOS закладывает прочную научную основу для устойчивого и основанного на данных управления озерными ресурсами. В планах – дальнейшее развитие концепции мониторинга и сбор долгосрочных данных на других водоемах.