МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Экология

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Экология – наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой. Американский эколог Юджин Одум назвал экологию наукой о структуре и функциях природы. • «Экология» от греч. oikos – дом, жилище, непосредственное окружение. • Термин первым применил в 1877 немецкий биолог Эрнст Геккель. • Аристотель, Гиппократ • Ж. -Л. Бюффон, Ж. -Б. Ламарк, • Ж. Сент-Илер, А Гумбольт, Ч. Дарвин, • К. Ф. Рулье, П. С. Палас, А. Ф. Миддендорф, • Н. А. Северцов, М. Н. Богданов

экологическая информация = информация об окружающей среде • Экологическая информации — это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах, имеющих значение для охраны окружающей среды, обеспечения экологической безопасности, охраны здоровья граждан и так далее, независимо от формы их предоставления, освещение экологической ситуации в населенном пункте.

Экологическую информацию формируют организации: • законодательные, исполнительные органы власти , которые издают различные нормативные акты, принимают планы и программы; • службы соответствующих министерств и ведомств, которые ведут наблюдения за состоянием окружающей среды, здоровьем людей, за факторами воздействия на окружающую среду; • научно-исследовательские организации — институты, станции и пр. ; • сбором и анализом экологической информации занимаются и проектировщики (без знания характеристик геологической среды невозможно спроектировать прочное сооружение); • сбором экологической информации и ее распространением занимаются международные организации, координирующие деятельность по охране окружающей среды и общественные экологические организации.

Мониторинг • Термин впервые появился при проведении ООН Стокгольмской конференции (1972 г. ) по окружающей среде. • В СССР проблема мониторинга стала активно обсуждаться с 1974 г. • Мониторинг - система наблюдений, позволяющая выделить изменения состояния биосферы под влиянием деятельности человека (статьи академиков И. П. Герасимова, Ю. А. Израэля) • Под мониторингом окружающей среды понимают комплекс мероприятий по определению степени загрязненности экосистем или элементов биосферы, наблюдению за нарушениями экологического равновесия. • Различают мониторинг: глобальный, национальный, региональный, локальный (импактный). • Мониторинг подразделяют на геофизический и биологический.

Изменение уровня Каспийского моря

В системе мониторинга можно выделить 3 уровня: • Санитарно-токсикологический мониторинг включает наблюдения за состоянием окружающей среды, за загрязнениями, за качеством водных объектов и т. д. • Экологический мониторинг содержит наблюдения за изменениями в экосистемах, их биопродуктивностью. Экологический мониторинг объединяет геофизический и биологический мониторинги. • Биосферный мониторинг включает наблюдения за глобальными изменениями в природе, общей циркуляцией атмосферы и океана, газовым обменом между ними и т. д.

В РФ мониторинг загрязнения окружающей среды ведет Государственная сеть наблюдения за состоянием и загрязнением окружающей природной среды • В рамках этой службы в 1997 г. наблюдения за загрязнением морской среды по гидрохимическим показателям ведутся на 11 морях на 602 пунктах. Сеть наблюдений за радиоактивным загрязнением содержит 1456 гидрометеостанций и постов.

Наблюдения и инструментальные измерения

Стационарно-наблюдательные сети • Получение метеорологических и гидрологических данных • Прибрежные, островные и устьевые гидрометеорологические станции • Морские гидрометеорологические станции в прибрежной зоне и устьевые станции выполняют четыре раза в сутки комплекс стандартных, метеорологических и морских гидрометеорологических наблюдений за уровнем моря, температурой, химическим составом воды, волнением, состоянием льда, скоростью течений, расходом воды и наносов и т. д. , а также экспедиционные и рейдовые наблюдения за закрепленными за ними акваториями океанов и морей. • По специальному плану станции и посты выполняют дополнительные наблюдения за ледовым режимом, прибоем, прохождением цунами и др.

Наземные метеорологические станции

Метеорологические наблюдения • Наземные метеостанции, мировая сеть метеостанций, расположенных на всех континентах и на многих островах, включает свыше 10 тыс. климатических станций и несколько десятков тысяч метеопостов) • Мировая сеть актинометрических станций (около 1000) – наблюдения за солнечной радиацией и ее преобразованиями. • Аэрологические станции (около 1000) при помощи радиозондов и других приборов выполняют наблюдения за метеорежимом в Херсонеский маяк свободной атмосфере до высоты 30 -40 км.

Гидрологические наблюдения • Мировая сеть гидрометеостанций, • «Вековые разрезы» • на 14 морях бывшего СССР определено 49 разрезов с 582 гидрологическими станциями. • Контроль за загрязнением • Специальные службы по мониторингу – загрязнений по сезонам (574 локальных акваторий с 707 станциями отбора проб для анализа). • Динамика морского льда • Колебания уровня воды • Службы предупреждения цунами • Наблюдения за местами сброса Гидрометеостанция «Павловский мыс» грунтов в море и распространением пленок нефти • 10 -томная монография «Гидрометеорология и гидрохимия морей» (тома по морям)

Мировая сеть гидрометеорологических станций

Сеть гидрометеорологических станций на Кольском п-ве

Сеть гидрометеорологических станций в Крыму

Стационарные наблюдения • Отбор проб для химического анализа воздуха. • Фиксируются диоксиды серы и азота, оксиды азота и углерода, бензапирен, содержание пыли и специфические примеси (сероводород, формальдегид). • Кроме того измеряются параметры радиации (гамма- излучения, радиоактивные выпадения, радионуклиды). • Обработка результатов наблюдений, составление сводных таблиц, информационных бюллетеней. • Наблюдения за качеством воздуха ведутся на стационарных, маршрутных и передвижных постах, оснащенных аппаратурой для отбора проб и для определения метеопараметров.

Станции для анализа состояния водных объектов (гидрохимические и гидробиологические лаборатории) • Сбор, анализ, первичная обработка и обобщение исходных данных самой станции и относящихся к ней пунктов наблюдений. • В пунктах контроля организуют один или несколько створов

Гидролого-гидрохимические исследования на реке Черной

Отбор проб воды и измерение мутности на Чернореченском гидроузле

Измерения электропроводности и температуры

Водосброс на Чернореченском водохранилище

Измерения на действующем водомерном посту

Измерение расхода реки Черной речной гидрологической вертушкой

Вблизи эстуария реки Черной

Измерения расхода в зоне контакта река-море (Инкерман)

Экспедиционные исследования • Важнейшим элементом наблюдательной сети являются экспедиционные исследования. • Экспедиционные наблюдения – это комплекс мероприятий, направленных на получение визуальными и инструментальными средствами сведений о физических, химических, биологических и других параметрах состояния атмосферы, поверхности моря, толщи его вод и морского дна. • Морские экспедиционные наблюдения проводятся с борта специально сконструированного и оборудованного научно- исследовательского судна (НИС). • Измерения с борта корабля на различных глубинах температуры, солености, оптических свойств и другие элементы гидрологического режима. • Комплекс таких измерений называется «океанографической станцией» .

Научно-исследовательские суда

По предметному назначению различают следующие виды морских экспедиционных наблюдений: • метеорологические • аэрологические • актинометрические • гидрометеорологические • океанографические • гидрохимические • радиохимические • загрязнение • биологические • специальные

Проведение фундаментальных и прикладных исследований Мирового океана обеспечивали уникальные суда, оснащенные различными техническими средствами для изучения физических процессов и явлений, происходящих в водной среде, на дне и поверхности раздела вода-атмосфера. • На научно-исследовательском судне "Витязь" (с 1949 по 1979 г. ) было проведено 65 экспедиций, во время которых пройдено 733 тыс. морских миль и выполнено наблюдений на 7943 океанологических станциях. • Во время этих работ была измерена самая большая глубина в Мировом океане - 11 022 м (южная часть Марианского желоба).

«Академик Мстислав Келдыш» «Академик Курчатов» Михаил Ломоносов

За период 1970 -90 гг. 20 НИС Академии наук общим водоизмещением 60 тыс. т ежегодно выполняли около 45 рейсов в различные регионы Мирового океана, проведены работы на 23 тыс. океанологических станциях. • Серия «Океанология» - 10 томов -монография • «География Мирового океана» - 6 томов: • «Физическая география Мирового океана» (1980 г. ), • «Экономическая география Мирового океана» (1980 г. ) • «Тихий океан» (1981 г. ) • «Индийский океан» (1982 г. ) • «Атлантический океан» (1984 г. ) • «Северный Ледовитый и Южный океан» (1985 г. ) • Атласы океанов: «Тихий океан» (1974), «Атлантический и Индийский океан» (1977), «Северный Ледовитый океан» , (1980), «Проливы мирового океана» (1993), «Человек и океан» (1996) • «Атлас Северного Ледовитого океана» (1980), «Атлас Арктики» (1985) и «Атлас Антарктики»

Программа попутных судовых наблюдений

Добровольные наблюдательные суда вносят большой вклад в Глобальную систему наблюдений Всемирной службы погоды (ВСП) • Подробное описание комплекса гидрометеорологических наблюдений на этих судах приводится в Руководстве ВМО по морскому метеорологическому обслуживанию (ВМО-№ 471). • В рамках соблюдения Конвенции СОЛАС судам предписывается также сообщать о любых явлениях или метеорологических условиях, которые представляют собой серьезную угрозу для безопасности мореплавания.

Наблюдения за уровнем моря • Уровень моря - высота свободной поверхности Мирового океана, измеряемая относительно некоторого условно принятого за нуль горизонта. • Уровень моря постоянно меняется под воздействием ветрового волнения, приливов, нагревания и охлаждения поверхностного слоя моря, колебаний атмосферного давления, осадков и испарения. • В России абсолютные высоты точек земной поверхности отсчитывают от среднемноголетнего уровня Балтийского моря, определенного от нуля футштока в Кронштадте.

Почему мы наблюдаем уровень моря? • Люди, живущие на побережьях морей и океанов, знакомы с регулярными подъемами и спадами уровня моря, вызываемыми приливами. • Многие районы страдают от подъемов уровня, обусловленных воздействием Наводнение в северо-западной Англии, вызванное штормовым нагоном атмосферного давления и ветров. • Если эти штормовые нагоны сочетаются с высокими приливами, это может вызывать сильные наводнения Мальдивский международный и причинять большой ущерб. аэропорт находится на высоте всего Как приготовиться к этим 1, 5 м над уровнем моря событиям?

Наблюдения за уровнем моря

Глобальная система наблюдений за уровнем моря (ГЛОСС) Global Sea Level Observing System (GLOSS) • ГЛОСС включает основную Региональные мероприятия международную сеть • Сеть наблюдательных станций наблюдений за постов IOCARIBE на уровнем моря - 'GLOSS Core Карибских островах Network' - 290 станций • Сеть Med. GLOSS в • наблюдения передаются в Средиземном и Черном международные центры морях. данных в соответствии с международными стандартами.

Глобальная сеть наблюдений за уровнем моря GLOSS

Сеть сейсмологических станций

Сеть заповедников России

Сеть национальных парков России

Автоматические измерения

Системы буйковых наблюдений • Якорные или дрейфующие буйковые станции выполняют функции автоматических источников регулярной оперативной гидрометеорологической информации с акваторий океанов и морей. • Морские буи измеряют приливы и отливы, температуру воды и воздуха, атмосферное давление предупреждают о возникновении цунами. • Заякоренные буи дополнительно измеряют подповерхностную температуру моря и ветер. • Всплывающие буи предназначены для определения температуры и солености воды на разных горизонтах, а также определения элементов циркуляции поверхностных и глубинных вод (международный проект АРГО). • Наблюдения по программе АРГО являются специфическим видом глубоководных океанографических наблюдений.

Сеть стационарных морских буев

Глобальная система наблюдений за океаном - ГСНО • глобальная международная система для наблюдений, сбора и распространения океанографических данных, подготовки анализов, прогнозов и другой продукции в целях обеспечения правительств, отраслей экономики, науки и общественности информацией, необходимой для морской деятельности, включая влияние океана на климат. • Практическая польза ГСНО для оперативного океанографического обслуживания реализуется в таких областях, как судоходство, защита прибрежной зоны, обслуживание портов и гаваней, рыболовство и марикультура, морская промышленность и отдых. • 1994 - европейский модуль ГСНО (Евро. ГСНО)

Eвропейский модуль ГСНО имеет структуру: • Атлантический океан; • Арктические моря; • Шельф Северо-Западной Европы; • Балтийское море; • Средиземное море; • Черное море. • В ГСНО также включены регионы Северо-Восточной Азии, Карибского моря, Африки и др.

Под эгидой ГСНО были выполнены два экспериментальных проекта: • Глобальный эксперимент по усвоению океанических данных (ГОДАЭ) • Проект АРГО • Проект ГОДАЭ направлен на сбор и усвоение данных наблюдений in-situ и спутниковых данных в глобальных океанических моделях в реальном масштабе времени. Конечная цель – описание океанической циркуляции на временных масштабах в несколько дней и пространственных масштабах в несколько десятков километров. • Пилотный проект АРГО предусматривал выпуск в Мировом океане 3000 дрейфующих ныряющих буев для измерения профилей температуры и солености до глубин 2000 м.

Международная сеть зондирующих буев ARGOS

Международная сеть станций наблюдений за CO 2

Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование • Для получения информации о состоянии морской среды и атмосферы • К их числу относятся спутниковая метеорологическая система NOAA, метеорологическая система METEOSAT и др. • Прием спутниковой информации осуществляется как в режиме запоминания, так и в режиме непосредственной передачи. • Эффективным источником информации о состоянии морской поверхности являются спутниковые фотоизображения поверхности морей и океанов и наблюдения с помощью радиолокационной системы бокового обзора (РЛСБО), установленной на спутнике.

Основные спутники для зондирования геосферы

Спутниковая информация в гидрометеорологии

Спутниковая информация в океанографии

Спутниковая информация в экологии

Загрязнение атмосферы CO по спутниковым данным

Хранение информации

ВНИИГМИ-МЦД www. meteo. ru

NOAA NCDC http: //www. ncdc. noaa. gov/oa/ncdc. html

NOAA NODC http: //www. nodc. noaa. gov/

NOAA NGDC http: //www. ngdc. noaa. gov/

OBIS http: //www. iobis. org/Welcome. htm

Распределение биологических видов (OBIS)

ICES http: //www. ices. dk/ocean/

Распределение биологических видов (ICES)

Оперативная информация о фитопланктоне

Информация от научно-исследовательских институтов (МГИ НАНУ http: //dvs. net. ua)

Глобальные массивы данных The Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Combined Precipitation Dataset Flow chart of satellite-gauge-model precipitation combination technique.

Цифровые массивы рельефа суши и дна океанов