Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний?




НазваниеАктуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний?
страница1/2
Дата публикации19.06.2013
Размер130 Kb.
ТипВопрос
vbibl.ru > География > Вопрос
  1   2
Введение

5 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на
применении; знаний? о геосферных оболочках Земли. Объектом исследований геоэкологии является обнаружение механизмов влияния природных и техногенных факторов на изменения геосферных оболочек[1,4].
Особенностью геоэкологического метода исследования следует считать экологическую составляющую, связанную с вовлечением в процесс исследования объектов живой природы на поверхности суши или в океане. В связи с активизацией освоения природных ресурсов и возрастанием; антропогенных воздействий на природную среду оценка геоэкологических обстановок акваторий становится все более актуальной. Направленность геоэкологических исследований на Дальнем Востоке обусловливается, в первую очередь, наличием разведанных рентабельных месторождений нефти и: газа на шельфе Сахалина (охотоморское побережье) и; перспективой их дальнейшей разработки. Следует учитывать интересы важнейшей для; экономики Дальнего Востока рыбной г отрасли. В этом свете оценка состояния; водных объектов в районах добычи и транспортировки углеводородного сырья и воздействий на жизнедеятельность организмов вблизи этих объектов должны быть в центре внимания геоэкологии.
Проводить оценку геоэкологических обстановок в океане контактными методами* непродуктивно по? причине трудоемкости и высокой затратности проведения экспедиций. Кроме того, судовыми измерениями невозможно выполнять оперативные оценкш геоэкологических обстановок на большой акватории. Перспективным методом являются дистанционные измерения с помощью сканирующих устройств, установленных на искусственных спутниках Земли; В океане оценки геоэкологических обстановок могут проводиться; на основе анализа цветности поверхностных вод. Основным; вкладчиком в цветность поверхности воды является фитопланктон, в связи • с чем пространственно-временные распределения фитопланктона являются
6
индикатором изменений окружающей среды и могут применяться для оценки геоэкологических обстановок с применением данных дистанционного зондирования
Цель и задачи исследования. Работа носит методический характер и
посвящена исследованию весьма актуальной проблемы разработки региональных алгоритмов дешифрирования космических изображений, получаемых с многоканальных цветных сканеров, и их применению для анализа; характера геоэкологической обстановки, поскольку использование спутниковых данных в геоэкологических исследованиях пока еще весьма затруднено из-за отсутствия апробированных методик обработки и интерпретации спутниковых данных. Цель работы - разработка методики анализа геоэкологической обстановки в водах Охотского моря по спутниковым данным MODIS на основе информации о состоянии фитопланктона. Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Разработки классификации для анализа характера геоэкологической обстановки по состоянию хлорофилла в поверхностном слое воды;
2. Технологической реализации посредством разработки региональных алгоритмов восстановления океанографических параметров;
3. Выявления классов геоэкологических обстановок, на морской поверхности в разных диапазонах спектра;
4. Разработки информационной технологии приема и дешифрирования данных дистанционного зондирования;
Основные положения, выносимые на защиту
Воды Охотского моря делятся на классы, отражающие различную геоэкологическую обстановку, на основании определения состояния планктона по данным спутниковой информации.
- Расчет концентрации хлорофилла-а для Охотского моря выполняется по региональному алгоритму, основой для разработки которого послужил проведенный сравнительный анализ спутниковых и судовых данных.
7
- Методика определения цветности вод по спутниковым данным позволяет производить оценки качественных и количественных параметров состояния» геоэкологических обстановок.
- Алгоритмически-программные средства выборки данных и расчета информационных продуктов позволяют реализовывать технологии автоматического преобразования многоканальных спутниковых данных. Фактические данные. Для^ района? Охотского моря в настоящее время; доступны ежедневные 36-канальные спутниковые: данные американского сканера MODIS. Приемная, антенна установлена в г. Южно-Сахалинске. В• районе полудня принимаются два спутниковых снимка с разницей во времени ~ 1.5 часа: Геофизические: параметры,. рассчитываемые по данным MODIS, включают яркости восходящего излучения для каналов видимого спектра (405-420, 438-448, 483-493- 526-536, 546-556, 662-672, 673-683 и 743-753 nm километрового разрешения; каналов 459-479 и 545-565 nm 0.5 км; канала 620-670 nm 0.25 км разрешения), каналов инфракрасной области спектра 0.25 км, 0.5 км и 1 км разрешения, микроволновых каналов, нормализованные яркости восходящего излучения Lwn( ^i ) по каждому спутниковому каналу, концентрации хлорофилла-а и пигментов фитопланктона. Указанные параметры рассчитываются посредством алгоритмов атмосферной коррекции и глобальных биооптических алгоритмов, которые могут иметь значительные: погрешности, в: том числе, вследствие региональной специфики. Для» верификации спутниковых данных проводились специальные подспутниковые эксперименты, в которых осуществляется прямое сопоставление судовых и спутниковых данных. Для Охотского моря одним из наиболее достоверных источников информации о концентрации хлорофилла-а в настоящее время являются подспутниковые данные, сбор которых выполнен Тихоокеанским океанологическим институтом ДВО РАН с НИС «Надежда», на борту которого имеется аппаратура лазерной флюорометрии. В 2001-2002 году измерения в Охотском* море были выполнены в августе-сентябре и проводились в нескольких районах, включая Курильские острова, в шельфовой зоне северо-
8
западной части о. Сахалина, в зоне апвеллинга (банка Кашеварова), в центральной части Охотского моря, в районе юго-западного и юго-восточного побережья Камчатки. Практическое значение и реализация результатов исследования.
Практическая1 значимость заключается в возможности получать и анализировать информацию космических снимков, преобразованную региональными* алгоритмами? расчета параметров- океана, в частности; пространственно-временные распределения хлорофилла-а по спутниковым данным MGDIS в важнейших, с точки зрения геоэкологии, рыболовства и нефтедобывающей отрасли, районах Охотского моря с учетом региональных особенностей вод Охотского моря, а также данных подспутниковых измерений. Диссертация выполнена автором в соответствии! с планом научных исследований, проводимых СахНИРОи Сахалинским филиалом; ДВГИ? ДВО РАН при. поддержке грантов РФФИ- N 02-02-17795, ФЦП «Интеграция» N С0148 «Дальневосточный плавучий университет»,. ДВО РАН «Трансграничные переносы» N 03-108-1010. Теоретическая и методологическая основа исследований.
Разработкой биооптических алгоритмов t для расчета концентрации хлорофилла-а по спутниковым данным занимаются; уже в течении - нескольких десятилетий такие исследователи, как Давид Сигел (Калифорнийский университет, Санта-Барбара), Стефан Мариторена, Чарлз Маклэйн (Университет космических исследований НАС А, Мэриленд), Мати Кару (Политехнический университет, Калифорния), Сара Гарвер( Университет Южной Флориды, Санкт-Петербург), Джон Рейли (Исландский центр обеспечения океанического рыболовства, Наррагансетг) и др. Ими разработаны > статистические и графические критерии для оценивания 2 полуаналитических и 15 эмпирических биооптических алгоритмов расчета концентрации пигментов фитопланктона, в том числе хлорофилла-а, по спутниковым данным в« SEAWIFS , охватывающих данные более 900 станций измерения концентрации > хлорофилла-а SeaBAMi В качестве: подспутниковых измерений
9
брались данные из набора данных в Северном море, в арктических морях вблизи Канады, в Саргассовом море, в Калифорнийском заливе, северной Атлантике и др. Более 80 процентов измерений SeaBAM* проведены для открытого типа; вод Мирового океана; и лишь 20 процентов для прибрежного типа вод. В этих алгоритмах концентрация хлорофилла-а связывается со значениями яркости восходящего излучения для спутниковых каналов SEAWIFS. Такими же образом была произведена разработка алгоритмов для данных MODIS. Оперативный биооптический алгоритм для расчета концентрации» хлорофилла-а включен в математическое обеспечение станций; приема данных.
В процессе исследования учитывался опыт указанных авторов по анализу функциональных форм биооптических алгоритмов; а также по применению алгоритмов для различных диапазонов концентрации хлорофилла-а. Применялись методы линейного и нелинейного регрессионного анализа, линейного программирования, размытых множеств, факторного анализа, имитационного и ситуационного моделирования на основе: обработки данных MODIS.
Апробация работы. Основные положения диссертации, а также применяемые методы исследования; обсуждались на следующих конференциях и семинарах: «International conference in computer logic», г. Таллинн, 1988 г.; «4th IFAOIFORS Symposium LARGE SCALE SYSTEMS :THEORY AND APPLICATIONS», г. Цюрих, 1986 г.; «Проблемы и методы принятия решений в организационных системах управления»,Москва-Звенигород, 1988 г.; «9th IF AC Congress»,г. Будапешт, 1984 г., «5th IFAC/IFHVIFORS conference», Вена, 1986 г.; «Программные системы для' семиотического моделирования и ситуационного управления», г. Калининград, 1983 г.; «Визуализация; в исследованиях биоресурсов Мирового океана», г. Владивосток, 2001 г.; « Programming system IDL», г. Москва, 2002 г.; 3 SPIE Remote Sensing Symposium, 2002.
10
^ 1. СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ОХОТСКОГО МОРЯ; РОЛЬ И МЕСТО ФИТОПЛАНКТОНА
1.1. Роль фитопланктона в экологических исследованиях
Имеется, по крайней мере, несколько причин, по которым необходимо учитывать фитопланктон в экологических исследованиях.
Во-первых, фитопланктон - это начальное звено пищевых цепочек в море. Подобно траве на полях и листьям на деревьях от фитопланктона в конечном итоге зависит жизнь на земле, поскольку от них зависит питание животных. В океане микроскопические животные, названные зоопланктоном, используют поля фитопланктона как пастбища. Эти маленькие животные поедаются в итоге более крупным зоопланктоном, рыбами и самыми крупными из живущих на земле существ, синими китами.
Рис. 1.1.1. Глобальная картина распределения концентрации фитопланктона
11
со*
его
Рис. 1.1.2. Кругооборот двуокиси углерода
Во-вторых, также как и растения на земле, фитопланктону требуется свет, вода, углекислый газ и пища для роста. В океане никогда не бывает отсутствия воды, также вполне достаточно света вблизи поверхности воды. Океан изобилует двуокисью углерода, и если его концентрация снижается, то он через поверхность воды поступает из атмосферы. Основным фактором, ограничивающим распространение и рост фитопланктона, является наличие пищи. Пища (нитраты, фосфаты, силикаты и др.) в больших количествах находятся на глубине, в холодных водах океана. Всякий раз, когда эта вода поднимается к поверхности, поля фитопланктона удобряются и начинается его рост. Когда мы наблюдаем крупномасштабные распределения полей фитопланктона в океане, то одновременно можно видеть как близко они
12
связаны с теми областями океана, где происходит подъем глубинных вод к поверхности.
В-третьих, картины распределения фитопланктона ( рис. 1.1.1.) , которые мы наблюдаем, связаны как с физическими, так и биологическими явлениями. Обобщая сказанное в предыдущем пункте, всякий раз, когда смешиваются холодные и теплые воды, за счет ли течений, либо подъема к поверхности холодной воды из глубины, поверхность воды наполняется питательными веществами, что стимулирует рост;
В-четвертых, фитопланктон играет ключевую роль в экологии морских систем [17, 18, 27, 28], и изменения в картине распределения концентрации планктона могут иметь значительное влияние для экосистемы вцелом. Так как животные в любом случае включены в пищевые цепочки, начинающиеся от фитопланктона, то при его отсутствии цепочки нарушаются [2, 14, 23]. Жизнь в океане - это достаточно хрупкий баланс между физическими границами жизни и способностью живых существ обитать в этих границах.
Рис. 1.1.3. «Красные поля» фитопланктона
В-пятых, фитопланктон играет основную роль в глобальном кругообороте углекислого газа [55] (рис. 1.1.2. ). Даже в идеальных условиях фитопланктон живет всего около 1-2 суток. После чего погибает и падает на дно. Хотя фитопланктон занимает примерно 50% от общего процесса фотосинтеза, однако более 99.9% всего углекислого газа поглощенного живыми существами
13 находятся в морских донных отложениях в виде остатков погибшего планктона,
что показывает значение планктона в регулировании углекислого газа в атмосфере.
Бывает, что фитопланктон развивается; стимулируемый избыточным поступлением нитратов, которые поступают из сточных вод, либо смываемых в больших количествах с полей минеральных удобрений. Последствия могут быть весьма серьезными. Поля фитопланктона блокируют поступление солнечного света к донным растениям в мелких заливах и; эстуариях, устьях рек, что v может вызывать массовую гибель этих растений, которые, в свою очередь, служат кормовой базой для многих видов рыб и беспозвоночных, и их потеря может иметь ужасные экологические последствия. Кроме того, когда плотные поля планктона погибают, и он опускается на дно, то разложение бактериями таких органических отложений существенно снижает содержание кислорода в воде, которым дышат придонные рыбы, моллюски, крабы. И в течение многих лет были наблюдения массовой гибели этих существ при разложении полей фитопланктона. Есть также виды фитопланктона, которые представляют опасность для других видов фитопланктона. Наиболее изученным видом является "dinoflagellates"[60]; который? наблюдается при цветении т.н. «красных полей» (рис. 1.1.3.)-
  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования и постановка проблемы. Актуальность...
Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью анализа гендерного сознания современных россиян. Процессы демократизации...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования. Актуальность темы исследования, на...
...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования. Управление
Вышеизложенное обусловило выбор темы диссертационного исследования, логику осуществленного в нем анализа, его цели и задачи

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования. Развитие рыночных отношений в экономике...
Актуальность проблем рационализации природопользования в Республике и недостаточная их изученность определили выбор темы этой диссертационной...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования. Предлагаемая тема исследования имеет...
Актуальность темы исследования. Предлагаемая тема исследования имеет два аспекта трансформационный и теоретико-методологический....

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования
Целью данного исследования является разработка методологических основ организационно-экономического механизма создания' ис использования...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы диссертационного исследования обусловлена необходимостью...
Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности экономической интеграции в корпоративном...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования определяется несколькими моментами
Особую актуальность сегодня имеет осмысление и освоение содержавшихся в древнерусской культурной традиции принципов устойчивого и,...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования обусловлена несколькими обстоятельствами....
Актуальность темы исследования обусловлена несколькими обстоятельствами. Во-первых, изменением курса государственной политики в сфере...

Актуальность темы. Геоэкологические исследования основаны на применении; знаний? iconАктуальность темы исследования. Стабильное и эффективное функционирование...
Актуальность темы исследования. Стабильное и эффективное функционирование экономики России невозможно без рационально организованного...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница