Теоретическая часть

Началом систематического обзора поверхности Земли из космоса можно считать запуск 1 апреля 1960 г. американского спутника TIROS-1. Регулярное использование космической информации в нашей стране связано с запуском в 1965 г. искусственного спутника Земли серии «Метеор». 25 июня 1966 г. был выведен на орбиту спутник «Космос-122». Работа спутников серии «Космос» позволила создать метеорологическую систему, впоследствии преобразованную в специальную службу погоды.

Первым спутником, нацеленным на исследования природных ресурсов Земли, стал американский космический аппарат ERTS (Earth Resources technological Satellite), впоследствии переименованный в Landsat, дававший разрешение на местности 50-100 м.

Многочисленные космические аппараты многих государств (США, Франция, Россия) были выведены на околоземные орбиты с целью исследования природных ресурсов Земли.

Различные виды спутниковой информации, в первую очередь многоканальной, нащли применение при решении задач во многих отраслях народного хозяйства.

Несомненное достоинство спутниковых наблюдений заключается:

1 – в глобальном охвате земной поверхности;

2 – в обеспечении регулярности и оперативности полученных данных, что особенно важно при изучении процессов и явлений, характеризующихся быстрыми изменениями во времени и пространстве.

Эффект генерализации изображений суши и Мирового океана позволяет получить совершенно новые данные о гигантских морфоструктурах, трансрегиональных разломах зон, простирающихся на расстояние до 2-3 тыс. км.

Спутниковые наблюдения являются пока единственным способом получения данных о глобальных метеорологических и климатических характеристиках системы Земля-атмосфера, температурно-влажностном режиме атмосферы и облачном покрове, температуре поверхности океана, радиационных потоках и радиационном балансе.

Дистанционное зондирование – это получение информации о земной поверхности, включая расположенные на ней объекты, без непосредственного контакта с ней путем регистрации проходящего от нее электромагнитного излучения. Методы дистанционного зондирования основаны на том, что любой объект излучает и отражает электромагнитную энергию в соответствии с особенностями его природы. Различия же в длинах волн и интенсивности излучения могут быть использованы для изучения свойств удаленного объекта без непосредственного контакта. Снимки дают однотипную информацию о труднодоступных районах с такой же точностью, как и для хорошо изученных участков, что позволяет эффективно применять метод экстраполяции дешифровочных признаков на основе ландшафтов-аналогов. По материалам последовательных съемок изучается динамика процессов.

Космические снимки классифицируются по следующим признакам:

1. По спектральному диапазону:

– в видимом и ближнем диапазоне;

– в тепловом инфракрасном диапазоне;

– в радиодиапазоне.

2. По масштабу:

– мелкомасштабные 1:10 000 000; 1:100 000 000;

– среднемасштабные 1:1 000 000; 1:10 000 000;

– крупномасштабные 1:1 000 000.

3. По обзорности:

– глобальные – охватывают всю планету (освещенную часть шара);

– региональные – охватывают части материков или крупные регионы;

– локальные – изображаются части региона.

4. По разрешению (минимальной линейной величине на местности изображаемого объекта):

– очень низкого разрешения – измеряется десятками километров;

– низкого разрешения – измеряется километрами;

– среднего разрешения – измеряется сотнями метров;

– высокого разрешения – измеряется десятками метров:

а) относительно высокого – 50-100 м;

б) высокого – 20-50 м;

в) очень высокого – 10-20 м;

– сверхвысокого разрешения – < 10 м.

5. По детальности изображения, определяемой размерами элементов изображения и их количеством на единицу площади, выделяются снимки:

– малой детальности;

– большой детальности;

– очень большой детальности.

6. По повторяемости съемки:

– через несколько минут;

– через несколько часов;

– через сутки;

– через несколько лет;

– разовые съемки.

Основным международным консультативным органом, созданным в 1984 г. для обмена информацией, координации и обсуждения политики в области дистанционного зондирования, служит Комитет по спутникам дистанционного зондирования Земли (GEOS).

Обычно используются два основных типа спутников:

– геостационарные – постоянно обеспечивают обзор одной и той же части планеты, сохраняя неизменное положение относительно определенной точки на экваторе. Зона обзора со спутника на геостационарной орбите ограничивается широтным районом 50°с.ш. – 50° ю.ш.

– полярно-орбитальные – находясь на орбите, плоскость которой перпендикулярна плоскости вращения Земли, через определенный период времени, продолжительность которого зависит от ширины полосы обзора, оказываются над заданным районом наблюдения.

Исследование земной поверхности выполняли и выполняют множество спутников серии Метеор (РФ), Ресурс (РФ), Океан (РФ), Космос (РФ), EROS (Израиль), Terra (США), Agua (США), WORLDVIEW-2 (коммерческий спутник), NOAA (США), IKONOS (США), RADARSAT (Канада), Suomi NPP (США), Landsat (США), метеорологические системы Meteosat,

Отдельно следует упомянуть «Малые космические аппараты» – спутники массой 500 кг стоимостью не более 50 млн. долларов и с ограниченным составом целевой аппаратуры. Разрабатываются обычно частными фирмами.

Область применения:

1. Мониторинг водной поверхности Азово-Черноморского бассейна с целью оперативного контроля:

– температуры поверхности моря (рисунок 8.1);

Рисунок 8.1 – Поля температуры, характерные для развития придонной гипоксии

в Азовском море и зон апвеллинга у берегов Турции по данным ИСЗ

– морских течений;

– вихревых образований;

– положения гидрологических фронтов;

– прибрежного апвеллинга (рисунок 8.2);

Рисунок 8.2 – Апвеллинг в Черном море в августе 2013 г.

– ледового покрова (рисунок 8.3);

Рисунок 8.3 – Ледовые условия в Азовском море

– зон гипоксии и заморов рыбы (рисунок 8.4);

Рисунок 8.4 – Поля температуры, характерные для развития придонной гипоксии, по данным ИСЗ

– штормовых нагонов;

– гидрооптических характеристик воды – прозрачность, мутность, содержание взвешенного материала;

– распределение хлорофилла А (перерасчет на фитопланктон и определение районов максимальных концентрации,

а также исследование синоптической, сезонной и межгодовой изменчивости вышеупомянутых процессов.

2. Мониторинг внутренних водных объектов юга России:

– контроль теплового фона водоемов;

– инвентаризация водоемов, включая площади их акваторий;

– контроль изменений площади акваторий;

– картографирование пространственного распределения продуктов «цветения» вод;

– оценка зарастания водоемов макрофитами;

– районирование водосборных бассейнов рек и водохранилищ;

– образование отмелей в морских устьевых зонах рек, на крупных водохранилищах и озерах;

– выявление участков заиления водохранилищ;

– изучение процессов меандрирования и пересыхания крымских рек;

– исследование синоптической, сезонной и межгодовой изменчивости.

3. Мониторинг экологического состояния водных объектов:

– оперативное выявление участков акваторий, загрязненных нефтепродуктами;

– обнаружение распространения и аккумуляции сточных вод от источников загрязнения;

– оценка состояния водоохранных зон водоемов;

– выявление и картографирование зон термального загрязнения водоемов.

4. Оперативное управление промыслом:

– мониторинг ледовой обстановки в Азовском море обеспечит оперативное руководство промысловым флотом на тюлечной путине и лове пиленгаса, а также позволит планировать проведение научно-исследовательских работ после очищения ото льда акваторий моря;

– мониторинг гидродинамических процессов в Черном море (фронты и течения, вихри и меандры, апвеллинги) для определения районов промысловых концентраций гидробионтов (шпрота и хамсы);

– мониторинг температуры поверхности Азовского моря для выявления районов гипоксии и заморов рыбы и передаче соответствующей информации органам рыбоохраны для обеспечения организации своевременного мелиоративного отлова донных промысловых объектов и закрытие лова при нормализации обстановки.

– контроль изменений площади акваторий внутренних водоемов для корректировки расчета запасов водных биоресурсов;

5.Перспективы использования космической информации:

– контроль нелегального рыболовства в акваториях;

– объективная и оперативная оценка ущерба в результате антропогенного воздействия на акватории;

– выделение многочисленных форм рельефа дна с разными донными отложениями до глубин 20 м;

– выделение контуров донной растительности до глубин 20 м.

Вопросы для самоконтроля:

1. История развития спутниковых систем

2. Типы спутников

3. Классификация снимков по спектральному диапазону

4. Классификация снимков по масштабу

5. Классификация снимков по обзорности

6. Классификация снимков по детальности изображения

7. Классификация снимков по разрешению

8. Классификация снимков по повторяемости съемки

9. Основной международный консультативный орган в области дистанционного зондирования

10. Что включает мониторинг водной поверхности Азово-Черноморского басейна?

11. Что включает мониторинг внутренних водных объектов юга России?

12. Что включает мониторинг экологического состояния водных объектов?

13. Применение спутниковой информации в оперативном управлении промыслом

14. Перспективы использования космической информации

Литература: [4; 6; 14]

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература:

1. Баранов, П.Н. Общая геология ХХI века [Электронный ресурс]: учеб. пособие / П.Н. Баранов; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т». – Керчь, 2015. – 216 с. // Электронная библиотека ФГБОУ ВО «КГМТУ». – Режим доступа: http://lib.kgmtu.ru/

Глумов И.Ф., И.Ф. Региональная геология и перспективы нефтегазоносности Черноморской глубоководной впадины и прилегающих шельфовых зон. Части 1 и 2. / Глумов, В.Л. Гулев, С.М. Карнаухов, Б.В. Сенин. – М: Недра, 2014. – 460 с. – Режим доступа:geokniga-regionalnaya-geologiya-i-perspektivy-neftegazonosnosti-chernomorskoy-glubokov.djvu – Загл. с экрана

3. Григорьева И.Ю. Геоэкология: учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2013. – 269 с.

4. Иванов, В.А. Основы океанологии. [Электронный ресурс] / В.А. Иванов, К.В. Показеев, А.А. Шрейдер. – Электрон. дан. – СПб.: Лань, 2016. – 576 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/158 – Загл. с экрана.

5. Милютин А.Г. Экология. Основы геоэкологии / А.Г. Милютин, Н.К. Андросова, И.С. Калинин, А.К. Порцевский. – М.: изд-во «Юрайт», 2014 – 543 с.

6. Куприн, П.Н. Введение в океанологию: Учебное пособие. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – М.: МГУ имени М.В.Ломоносова, 2014. – 632 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/71618 – Загл. с экрана.

7. Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб / И.Ф. Правдин. – М:Пищевая промышленность, 1966. – 374 c.– Режим доступа: https://www.twirpx.com/file/146385/– Загл. с экрана.

8. Стурман В.И. Геоэкология: учебное пособие. / В.И. Стурман. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – СПб.: Лань, 2016. – 228 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/87594 – Загл. с экрана.

9. Ясовеев М.Г. Методика геоэкологических исследований: учебное пособие / М.Г. Ясовеев, Н.Л. Стреха, Н.С. Шевцова; под ред. М.Г. Ясовеева. – М.: Минск: Инфра-М Новое знание, 2014. – 292 с.

Дополнительная литература:

10. Горев Л.Н. Гидроэкологические модели / Л.Н. Горев, П.И. Коваленко, В.И. Лаврик.- К.: Аграрна наука, 1999. – 439 с.

11. Изучение и освоение морских и наземных экосистем в условиях арктического и аридного климата: Материалы Международной научной конференции (6-11 июня 2011 г., г. Ростов-на-Дону). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН., 2011 – 460 с.

12. Короновский Н.В. Геоэкология. Учебное пособие. / Н.В. Короновский, Г.В. Брянцева, Н.А. Ясаманов. – М.: Издательский центр «Академия», 2013 – 380 с.

13. Максимов, Е.М. Морская геология : учебное пособие. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 136 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/28307 – Загл. с экрана.

14. Океанографическая энциклопедия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – С. 20-22.

15. Панин С.А. Нефть и экология континентального шельфа / Панин С.А. – М: Изд-во ВНИРО, 2012. – 247 с.

16. Стурман, В.И. Оценка воздействия на окружающую среду. [Электронный ресурс] – Электрон. дан. – СПб.: Лань, 2015. – 352 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/67472 – Загл. с экрана.

17. Фащук Д.Я. Эколого-географические основы морского природопользования: учебное пособие / Д.Я. Фащук. – Южно-Сахалинск: СахГУ, 2010. – 240 с.

18. Фото-с ъ е м к а под водой: Академия наук СССР научно- популярная серия. – М: Наука, 1964. – 103 с.

19. ru.wikipedia.org

20. https://ria.ru/jpquake_info/20110314/353716343.html

Раиса Васильевна Боровская

МОРСКАЯ ГЕОЭКОЛОГИЯ

Методические указания

к практическим занятиям

для студентов направления подготовки

05.04.06 «Экология и природопользование»

очной и заочной форм обучения

Тираж ______ экз. Подписано к печати ____________