98
Выпуск 10 Лето 2011 ISSN 2079-6048 Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики Спутниковый мониторинг акваторий Биоразнообразие морей Информационное обеспечение ледокольных операций Дистанционное картографирование регионов Арктики

Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Citation preview

Page 1: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Выпуск 10 Лето 2011

ISSN 2079-6048

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Спутниковый мониторинг акваторий

Биоразнообразие морей

Информационное обеспечение ледокольных операций

Дистанционное картографирование регионов Арктики

Page 2: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Выпуск 10, Лето 2011

Учредитель и издатель ООО ИТЦ «СКАНЭКС»

Редакционная коллегия:

Главный редактор Владимир ГершензонЗаместитель главного редактора Алексей КучейкоОтветственный редактор Надежда Пупышева Литературный редактор Елена Терещенко Корректор Ольга Киселева Журналист Мария ДорофееваДизайн журналаЕлена Шурупова, Евгения ЧуркинаДизайн и верстка номераЕлена Шурупова, Евгений Пономарчук Дизайн обложки Елена Шурупова, Евгений Пономарчук

Редакционный совет:

В.Н. Адров, ЗАО «Ракурс»

Д.Е. Аксенов, НП «Прозрачный мир»

А.М. Берлянт, профессор, картограф, Заслуженный деятель науки РФ

L.E. Gumley, университет Висконсин-Мэдисон

О.Н. Гершензон, ИТЦ «СКАНЭКС»

А.В. Гречищев, МИИГАиК, ИНЦ «Геомониторинг»

Т.В. Кейко, ФГУП Восточно-Сибирский НИИ геологии, геофизики и минерального сырья «ВостСибНИИГГиМС»

А.А. Маслов, Институт лесоведения РАН

В.В. Сергеев, профессор, Институт систем обработки изображений РАН, ОАО «Самара-Информспутник»

А.И. Сухинин, Центр космического мониторинга и ГИС-технологий КНЦ СО РАН

О.В. Тутубалина, МГУ имени М.В. Ломоносова

Б.С. Фельдман, эксперт Совета по градострои-тельству при Союзе архитекторов РФ

А.Ю. Ярошенко, Гринпис России

Адрес редакции:

119021, г. Москва, ул. Россолимо, д. 5/22, стр. 1Тел./факс: (499) 246-25-93, (495) 739-73-85www.zikj.ru • [email protected]

Тираж 3000 экз. Цена свободная.Отпечатано в типографии ООО «Сити Принт»,www.megapolisprint.ru

Подписано в печать 25.08.2011 г.Перепечатка материалов только с разрешения редакции. Мнение редакции может не совпадать с позицией авторов. Редакция оставляет за собой право редактировать и сокращать материалы. Редакция не несёт ответственности за содержание рекламной информации.

Открыта подписка на журнал. Подписной индекс по объединенному каталогу «Пресса России» — Е10582.

Свидетельство о регистрации в Роскомнадзоре ПИ № ФС77-36871

Республика Саха (Якутия). Снимок Landsat 5. Принят и обработан в ИТЦ «СКАНЭКС»

Page 3: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Арктика — регион уникаль-ного сочетания неповто-римой природы и сурово-го климата, богатейших за-

пасов полезных ископаемых и низ-кой заселенности, крайне уязви-мых и малонарушенных экосистем, арена международной интеграции и геополитического соперничества.

Взаимоотношения человека и природы здесь имеют давнюю исто-рию — почти 30 тысяч лет. В усло-виях экстремально сурового клима-та развивалась уникальная культура малых коренных народов Севера. Антропогенная нагрузка на природу Арктики была невелика вплоть до на-чала XX века. В советский период на-учные исследования и эксплуатация Арктики были поставлены на инду-стриальную основу. В 1920–1980-е годы активно разрабатывались ме-сторождения полезных ископаемых, росло население, но продолжали раз-виваться и промыслы. Появились по-лярная авиация, ледокольный флот и новые научные дисциплины. В ре-зультате на карте СССР появились са-мые северные в мире города — про-мышленные центры, были проложены транспортные магистрали, постро-ен крупнейший в мире флот атомных

ледоколов, способных достичь любой точки Арктики. Основу транспортной инфраструктуры составляли трассы Севморпути.

В годы «холодной» войны шап-ка полярных льдов укрывала атом-ные подводные ракетоносцы от си-стем обнаружения, обеспечивая вы-сокую скрытность подводной состав-ляющей ядерной «триады» и удержи-вая противников от необдуманных шагов. С началом космической эры в Арктику пришли спутниковая навига-ция, связь и метеоразведка. Но если на заре своего развития спутниковые технологии обслуживали преимуще-ственно оборонные интересы, то се-годня не только сами технологии, но и направления их применения осно-вываются на качественно иных прин-ципах. Именно о них, а также о совре-менных природно-климатических тен-денциях, о совершенствовании мони-торинга ледовой обстановки, об изу-чении биоразнообразия, о повыше-нии экономической эффективности освоения Арктики и о многом другом речь пойдет в этом номере журнала.

Арктика — территория не только мировой интеграции, но и междуна-родного соперничества. Пока восемь приарктических государств — членов Арктического Совета (Россия, США, Канада, Норвегия, Дания, Исландия, Финляндия и Швеция) дискутируют о территориальных границах, Китай направил в Арктику три полярных экс-педиции, приобрел ледокол и наме-рен создать ледокольный флот. Ин-терес к изучению и освоению Аркти-ки проявляют Корея и ведущие стра-ны ЕС — Германия, Великобритания, Франция, Италия и Испания. Миро-вые процессы, связанные с эконо-мическими кризисами и обострени-ем борьбы за сырьевые ресурсы, гло-бализация, изменение климата, со-кращение площади полярных льдов заставили обратить взоры на богат-ства арктического шельфа, далекие от полюсов государства. В этой свя-

зи можно утверждать, что в последние годы освоение региона становится важнейшим вектором в экономиче-ском развитии приарктических стран.

Глобализация экономики, усиле-ние информатизации, экологические проблемы и изменение климата тре-буют циркумполярного сотрудниче-ства. Для Арктики вопросы развития и сохранения северных территорий, культуры коренных народов Севера, контроля экологической обстановки носят трансграничный характер.

Таким образом, возвращение России в Арктику после экономиче-ских неурядиц 1990-х годов стано-вится важнейшим фактором геополи-тики и развития отечественной эко-номики. Но сегодня освоение Аркти-ки требует новых подходов, обеспе-чивающих рациональное недрополь-зование и охрану природы на осно-ве современной науки и технологий, прежде всего космических. Следу-ет отметить, что в 2010 г. значитель-ный прирост грузооборота на трас-сах Севморпути (атомоходы «Атом-флота» впервые провели из Евро-пы в Азию океанский супертанкер, балкер-рудовоз и паром) достиг-нут благодаря применению опера-тивной космической информации. В 2011 г. ожидается дальнейший рост грузопотоков. На арктический шельф в Печорском море уже доставлена нефтедобывающая платформа на ме-сторождение Приразломное. Косми-ческие технологии должны стать эф-фективным инструментом развития народного хозяйства, чтобы богат-ства России, которые «прирастали Сибирью», стали бы прирастать и Ар-ктикой.

Алексей Кучейко,заместитель главного редактора,

заместитель генерального директора ООО ИТЦ «СКАНЭКС»

Page 4: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

2 ▪ Земля из космоса

Содержание

7

24

28

34

Космические техноло-гии для освоения, изу-чения, сохраненияАрктики

Анализ динамических процессов в Арктике на основе данных дистанцион-ного зондирования. Д.В. Добрынин

Арктические экосистемы, развивающиеся в услови-ях ограниченности солнечного тепла, начинают не-предсказуемо изменяться при самом незначитель-ном росте температур вегетационного периода и увеличении его продолжительности. Выявить и оце-нить динамику форм микро-, мезо-, макрорельефа, изменчивость экосистемы в целом позволяют мате-риалы дистанционного зондирования.

Первые шаги аэрофотосъемки в высоких широтах. Ф.А. Романенко

Аэрофотоснимки сыграли главную роль не только в картографировании северных районов нашей страны, но и в открытии многих природных богатств, содержащихся в их недрах. Глубокий след в истории исследования Арктики оставил трест «Арктикразвед-ка». Аэрофотосъемочные работы на долгие годы лег-ли в основу составленных топографических карт раз-личных масштабов и до наступления эры космиче-ской съемки высокого разрешения оставались бази-сом практически всех исследовательских работ на побережьях и островах арктических морей.

Северный морской путь: экономика ис-пользования. В.В. Михайличенко

В последнее время высокие тарифы за ледокольные услуги практически «запирали» Северный морской путь. Однако согласно приказу ФСТ от 07.06.2011 №122-т/1 при заключении тарифов на ледокольные услуги допускается снижение этого тарифа с целью привлечения грузопотока на трассы Севморпути.

Выбор пути плавания во льдах и оцен-ка результативности использования дан-ных навигационной ледовой информа-ции. Н.Г. Бабич

При решении конкретных тактических задач плава-ния — выбора пути, способа проводки, безопасно-го маневрирования во льдах — целесообразно ис-пользовать спутниковые снимки в цифровом виде с соответствующим программным обеспечением, позволяющим совмещать геопривязанные снимки с электронными путевыми картами.

Спутниковое сопровождение ледовой экспедиции ТОИ ДВО РАН в море Лапте-вых. В.А. Дубина, Л.М. Митник, И.П. Семи-летов, О.В. Дударев, А.А. Кучейко

Международная ледово-морская экспедиция, проводившаяся в апреле 2011 г. на льду губы Буор-Хая в море Лаптевых, продолжила научно-исследовательские работы, направленные на изучение роли экзогенных процессов в трансфор-мации прибрежно-шельфовой криолитозоны за позднечетвертичное время и оценку климатиче-ских изменений. Спутниковые радиолокационные изображения позволили детально картировать по-ложение трещин и узких разводий во льдах в рай-оне выполнения научно-исследовательских работ.

Обнаружение стамух на акватории Восточно-Сибирского и Карского морей при помощи данных ДЗЗ. А.А. Давыдов, С.П. Дейнека, А. Ким

Весной 2011 г. выполнен проект по оперативно-му спутниковому детектированию крупных ста-мух в мелководных районах Карского и Восточно-Сибирского морей, через которые в период навига-ции проходят маршруты следования судов. Основ-ными источниками информации стали радиолока-ционные снимки разрешением 100 м и оптические разрешением 250 м. В результате были выявлены крупные стамухи с припаем вокруг них в несколько миль в длину и ширину.

6

17

40

Page 5: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 3

44

50

52

Спутниковый мониторинг ледовой обстановки в Охотском море. В.А. Левин, А.И. Алексанин, М.Г. Алексанина, П.В. Ба-бяк, А.В. Громов, Ю.В. Наумкин, Е.В. Фо-мин, М. В. Стопкин

В статье рассматривается возможность проведения спутникового мониторинга замерзающих морей в Дальневосточном регионе. Кратко описана уже соз-данная для этого база в Центре коллективного поль-зования регионального спутникового мониторин-га окружающей среды ДВО РАН, а также рассмотрен опыт информационного обеспечения проводки судов во льдах и их поиска по спутниковым данным.

Использование спутниковых радарных изображений для обеспечения ледо-кольных операций на Белом море. В.Г. Ильин, А.А. Кучейко

В зимнюю навигацию 2010–2011 гг. для организа-ции успешных ледокольных проводок судов в Белом море Архангельский филиал ФГУП «Росморпорт» ис-пользовал оперативную спутниковую съемку. Косми-ческие данные позволили повысить эффективность работы ледоколов на Белом море и сократить про-стои судов в ожидании проводки.

Изучение атмосферной конвекции над арктической полыньей с применением суперкомпьютерных вычислений и спут-никовых данных высокого разрешения. В.М. Степаненко, А.В. Дебольский, М.И. Варенцов, Д.Е. Кузнецов, М.И. Зимин

По результатам экспедиции на Белое море зимой 2011 г. было проведено экспериментальное иссле-дование полыньи в проливе Большая Салма. Для воспроизведения динамики пограничного слоя ат-мосферы над полыньей использовался метод трех-мерного численного гидродинамического модели- рования, а для получения фактических данных о границе полыньи использованы данные дистан-ционного зондирования.

Гидрометеорологические и ледовые условия в бассейнах рек Севера Европейской России в зимний период. Е.Н. Скрипник, Л.Ю. Васильев

Весеннее половодье 2011 г. на реках Севера ЕТР от-носится к категории маловодных. По данным спут-никовой съемки были выявлены места образования осенних заторов. На основании этих данных, факти-ческих данных с постов, наземного и авиационно-го обследования и прогностической информации, подготовленной в Северном УГМС, был разрабо-тан план превентивных мероприятий, предусматри-вающий работы и их финансирование по спуску льда в устьевой области р.Северная Двина, а также меры по защите населения и объектов экономики от на-воднения.

Дистанционное геотермическое карто-графирование арктических регионов (на примере архипелага Новая Земля). Б.В. Георгиевский

В работе изложены результаты опытного примене-ния дистанционного геотермического зондирова-ния для комплексного изучения арктических реги-онов. Объектом исследования является архипелаг Новая Земля. Интерпретация результатов дистан-ционного геотермического зондирования для арк- тических регионов требует комплексного обосно-вания и характеристики целого ряда геологических условий.

Использование материалов разновре-менных аэрокосмических съемок в целях исследования динамики состояния бере-гов Карского моря. С.А. Огородов, Н.Г. Белова, Д.Е. Кузнецов, А.И. Носков

В статье рассматривается пример использова-ния материалов разновременных аэрокосмических съемок в целях исследования динамики берегов на трассе перехода Байдарацкой губы Карского моря системой магистральных газопроводов Бованенко-во — Ухта.

66

56

60

Page 6: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

4 ▪ Земля из космоса

Биоразнообразие арктических и субар-ктических морей России

Интервью с К.А. Згуровским (руководитель мор-ской программы Всемирного фонда дикой приро-ды) дает представление о биоразнообразии Арк- тического региона и особенностях использования его биоресурсов.

Использование спутниковых технологий для изучения и сохранения биоразноо-бразия в Российской Арктике. В.В. Рож-нов, Д.М. Глазов, А.Л. Сальман

В период с августа 2010 г. по март 2011 г. Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН выполнил пилотный проект, направленный на от-работку методики совместного использования раз-личных типов данных при проведении биологических исследований. В качестве объекта изучения был вы-бран белый кит (белуха), являющийся вершиной морской трофической цепи и признанным индикато-ром состояния морской экосистемы. Проведенный анализ позволил понять причины и факторы, влия-ющие на миграционную активность белух сахалино-амурского скопления. Подобные проекты могут спо-собствовать выявлению закономерностей поведе-ния, особенностей распределения не только белух, но и других морских млекопитающих, рыб и птиц.

Ликвидации чрезвычайной ситуации на ЗАО «Беломорская нефтебаза». Н.В. Рыбчак

В перечень потенциально опасных объектов и объ-ектов жизнеобеспечения Мурманской области включено 76 пожаро- и взрывоопасных объектов, среди них — крупные площадки по хранению и пе-ревалке нефти и нефтепродуктов. Одной из таких площадок является ЗАО «Беломорская нефтебаза». 7 мая 2011 г. следы нефтепродуктов были обнару-жены в районе причала № 3 НПК ООО «МСП Вити-но». Для уточнения площади загрязнения на аква-тории Кандалакшского залива были использованы данные дистанционного зондирования Земли.

Центр космического мониторинга Аркти-ки Северного (Арктического) федераль-ного университета имени М.В. Ломоносо-ва. С.Г. Копосов

Центр космического мониторинга Арктики Север-ного (Арктического) федерального университета

92

71

84

76 87

89

94

92

80

открыт в ноябре 2010 г. Работа центра направлена на решение трех основных задач: подготовку спе-циалистов; проведение научно-исследовательских работ; мониторинг территории региона и предо-ставление информации в режиме, близком к ре-альному времени, для поддержки принятия управ-ленческих решений хозяйствующими субъектами.

Опыт аэрокосмического образования в Якутии. О.Ю. Мороз

С 23 июля по 1 августа 2011 г. в ГОУ Физико-математическом форуме «Ленский край» прошла V-я летняя аэрокосмическая школа «Арктика — до-рога в космос». Более 150 школьников, студентов-тьюторов, учителей школ из 20 улусов республики прошли обучение в лаборатории дистанционного зондирования Земли.

Изучение популяции атлантического моржа в Баренцевом море с помощью космических технологий. В.С. Семенова, А.Ю. Книжников, А.Н.Болтунов, Н.В. Евту-шенко

В июне 2011 г. стартовал проект по отработке ме-тодики дешифрирования местонахождения моржа с помощью космической съемки на береговых за-лежках юго-востока Баренцева моря. На космосним-ке EROS B, полученном 28 июля 2011 г., специали-сты обнаружили скопление около 200 особей моржа в береговой зоне о. Матвеев.

Новости и анонсы

Технологии ДЗЗ для освоения, изуче-ния, сохранения Арктики: интернет-источники, события, планы

В ритме ИТЦ «СКАНЭКС»: июнь–август 2011 г.

Page 7: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 5ХХХХХхххххххххххххххххххххххххххххххх

Page 8: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

6 ▪ Земля из космосаНизовья реки Оленек, море Лаптевых. Снимок SPOT 4, дата съемки 4 июля 2011 г. (©SpotImage, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Человечество все же должно было попастьв космос хотя бы для того, чтобы посмо-треть на свое поведение со стороны.

NN

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Page 9: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

7

Анализ динамических процессов в Арктике на основе данных дистан-ционного зондирования

1Ведущий эксперт, ИТЦ «СКАНЭКС», 119021, г. Москва, ул. Россолимо, д. 5/22, стр. 1,тел.: +7 (495) 739-73-85, e-mail: [email protected]

Арктика. Представления о ней никогда не были однозначны. Начнем с того, что название свое этот высокоширотный регион получил от названия животного, почти не встречающегося на Крайнем Севе-ре. Приравнивая группу околополюсных звезд к символу Гипербореи,

древние греки не смогли подобрать ничего более северного, чем бурый медведь. А для современного человека, смотревшего в детстве мультфильм про Умку под шелест оберток «Мишка на севере» естественна ассоциация Большой и Малой Медведиц именно с арктическими белыми медведями.

Относительно границ Арктики с античных времен также существуют проти-воречия. Греки считали, что пределом северных территорий являются Рифейские горы. Географическое положение последних не установлено до сих пор, несмо-тря на их геохронологическую связь с породами Южного Урала. В представлении античных географов в Рифейских горах лежали истоки рек, впадающих в Эвк-синский Понт, — Танаис и Борисфен (Дон и Днепр), то есть находились они в современном Центральном Нечерноземье, где-то между городами Вязьмой и Новомосковск. Наши современники, вслед за учеными античности, не всег-да едины в определении границ Арктики. Климатологи определяют их по изо-

Д.В. Добрынин1

Ключевые слова: границы Арктики, природные комплексы,

динамика экосистем и ландшафтов, дистанционные методы

Key words: Arctic Region boundaries, natural complexes, ecosys-

tems and landscapes dynamics, remote sensing methods

Page 10: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

8 ▪ Земля из космоса

терме самого теплого месяца, ботаники — по характерным растительным сообществам, прочим специалистам ближе понятие Полярного круга…

Столь значительные расхождения связаны с фациаль-ной изменчивостью природных комплексов арктических территорий в районах с различными уровнями климати-ческой континентальности. Арктические тундры Таймыра совсем не похожи на аналогичные им по широте тундры Новой Земли, Ямала или Новосибирских островов. А как различаются восточная оконечность Чукотки и западная Аляска, разделяемые проливом всего лишь 80 км шири-ной! Типичные тундровые экосистемы — с одной стороны, и северотаежные редколесья — с другой!

Арктические экосистемы, развивающиеся в условиях ограниченности солнечного тепла, начинают непредсказу-емо изменяться при самом незначительном росте темпера-тур вегетационного периода и увеличении его продолжи-тельности. Вследствие этого на север проникают виды рас-тений и животных, характерные для более южных, таежных регионов, развиваются процессы деградации криолитозо-ны, меняются режимы рек и крупных непроточных водое-мов. Это сказывается на характере миграции и численности видов промысловых и одомашненных животных — источ-ника продуктов питания коренных народов Севера и пода-вляющего большинства остальных северян.

Обсуждая применение дистанционных методов в Ар-ктике, следует определить основные цели предполагаемых изысканий. Наиболее актуальными в настоящий момент являются исследовательские, экономические и социаль-ные. Подобная группировка не случайна. Приоритет при-менения дистанционных методов исследования вызван не только низкой изученностью природных богатств вы-соких широт, но и малым опытом экономически выгод-ного и экологически стабильного их освоения. Невзи-рая на то, что экономические предпосылки в наше время воспринимаются как наиболее значимые аргументы, ис-следовательская составляющая является первостепенной. Человечество слишком мало знает об арктических террито- риях, чтобы грамотно управлять ими в условиях развиваю-щихся индустрий добычи и переработки полезных ископа-емых. Социальные аспекты замыкают список перечислен-ных работ на основе дистанционного зондирования в силу того, что при отсутствии природных богатств и экономи-ческих предпосылок их разработки развитие этого направ-ления является эффективным. Опыт последних 15–20 лет отчетливо это продемонстрировал. Однако это не озна- чает, что северные области не должны развиваться. Ведь люди на Севере живут! И для их более комфортного суще-ствования иногда не хватает как раз того, что могут дать

ТЕРМИНЫ:

Аласы. Форма рельефа, представляющая собой озерную или заболоченную депрессию, сформированную процесса-ми термокарста в высокольдистых грун-тах с преимущественным развитием ПЖЛ (полигонально-жильных льдов). От термо-карстовых котловин отличается развитием специфических таберальных отложений на дне депрессии.

Солифлюкция. Разновидность гравитаци-онных склоновых процессов, выражающа-яся в движении пород сезонно талого слоя по кровле мерзлых пород. Возникает при избыточном увлажнении или аномальном развитии сезонно талого слоя вечномерз-лых дисперсных грунтов.

Крип. Пластические деформации вечно-мерзлых и длительно промерзающих грун-тов в процессе их обратимого оттаивания с поверхности.

Полигонально-жильные льды. Устой-чивые формы льдовыделения с развити-ем сети жил, формирующих в плане систе-му замкнутых многоугольников — полиго-нов. ПЖЛ являются одним из наиболее рас-пространенных факторов развития микро-рельефа переувлажненных и мезофитных тундр.

Сукцессия. Изменение видового соста-ва сообществ, происходящее в процессе их естественной эволюции или под воздей-ствием факторов окружающей среды.

Линник. Участок водоема с прилегающими к нему наземными экосистемами, в преде-лах которых наблюдаются ежегодные скопления мигрирующих птиц в период линьки (смены перьев).

Рис. 1. Разрушение пород ледового комплекса процессами тер-моабразии на побережье острова Большой Ляховский (Новоси-бирские острова). Фото автора

Page 11: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 9

дистанционные методы, — локального уточнения метео- рологического или ледового прогноза; оценки степени риска проявления опасных природных процессов; актуа-лизации состояния судоходных рек и прибрежных морей; грунтового и снегового режимов коридоров вездеходных до-рог «зимников»; перспективности пастбищных и промыс-ловых участков; надежности грунтов, на которых сооружа-ются транспортные, жилищные и промышленные объекты.

Результаты многочисленных международных исследо-вательских программ, проведенных в рамках Междуна-родного полярного года, единогласно подтверждают: Ар-ктика — сложный, многообразный и высокодинамичный регион, чувствительный к изменениям как глобально-го, планетарного уровня, так и к локальным нарушениям природной среды. Из этого вытекает первая задача исполь-зования средств дистанционного зондирования для изуче-ния Арктики — характеристика всех компонентов динами-ки природной среды Севера.

В научных публикациях анализ дистанционными сред-ствами динамики арктических территорий представлен сле-дующими направлениями: мониторинг льдов арктических и северных морей, мониторинг сроков установления и схо-да устойчивого снегового покрова, мониторинг берегов и процессов термоабразии (рис. 1). Изредка, преимуще-ственно в отечественных источниках, можно встретить работы, освещающие динамику термокарстовых озер. Отдельную группу составляют исследования по восста-новлению тундровых растительных сообществ после тех-ногенных нарушений, связанных с добычей, переработ-кой и транспортом полезных ископаемых. На этом список исчерпывается, не охватив и трети динамических харак-теристик природных комплексов Севера. Анализ причин столь несистемного подхода к оцен-ке динамики экосистем и ландшафтов Арктики показывает, что они жестко связаны со степенью сложности при-знаков дешифрирования изменяю-щихся объектов. Действительно, снег, лед, береговые уступы, озерные аква-тории, участки техногенных и нару-шенных ландшафтов имеют крайне простую спектральную кодировку и могут быть выявлены в процессе ка-меральной обработки данных дистан-ционного зондирования, с минималь-ными полевыми экспериментальными работами. Интерпретация признаков таких объектов не вызовет затрудне-ний даже у новичков в области дис-

танционного зондирования. Но означает ли данный факт то, что методы исследования высокоширотных природных комплексов из космоса не способны дать иных характери-стик? Означает ли это, что тот результат, который мы име-ем сегодня, достаточен для дистанционной характеристики динамики Арктики? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо предварительно поставить еще один: каковы же наиболее общие закономерности динамики арктических природных комплексов?

Динамика природных комплексов, как обратимая, так и поступательная, происходит под воздействием факто-ров, имеющих свою пространственную характеристику. В науках об окружающей среде эти факторы делят согласно рангам форм рельефа на уровни: микро — метры, пер-вые десятки метров, мезо — километры, макро — сотни километров. Следуя этому принципу, легко сгруппировать источники динамики природных комплексов Арктики.

На микропространственном уровне ведущим процессом, определяющим динамику северных ландшафтов, можно считать процессы, происходящие в сезонно талом слое крио- литозоны. Для внемерзлотных арктических регионов близ-кие процессы происходят в длительно сезоннопромерзаю-щей поверхностной толще грунтов и почв. Морозобойное растрескивание, морозное пучение грунтов, солифлюкция, крип, формирование и эволюция полигонально-жильных грунтов (рис. 2) — все эти процессы приводят к транс-формации микрорельефа, изменению условий существова-ния тундровых растительных сообществ, вызывая тем са-мым их сукцессии. Ряд названных процессов выводит на дневную поверхность компоненты грунтов и торфов, рез-ко меняя сомкнутость растительного покрова и его спек-тральные характеристики. Весьма значительны воздействия

Рис. 2. Тундровый ландшафт, облик которого определяется развитием полигонально-жильных льдов. Фото автора

Page 12: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

10 ▪ Земля из космоса

факторов криолитозоны на водный режим тундровых почв, вследствие которого также меняется набор видов и харак-тер сообществ тундровой растительности. Давая оценку временной компоненте динамики арктических террито-рий на микромасштабном уровне пространственной орга-низации, следует обратить внимание на сезонную перио-дичность указанных процессов. Подобно поршню двигате-ля внутреннего сгорания, их такт составляет годовой цикл промерзания-оттаивания, а акселерация — усиление дина-мики — зависит от метеопараметров: обилия осадков, мощ-ности снегового покрова, сроков установления максималь-но низких температур. Таким образом, динамические из-менения растительности и грунтов арктических террито-рий происходят ежегодно, постепенно меняя спектральные характеристики подстилающей поверхности. В экстремаль-ные годы результаты работы этих процессов хорошо вид-ны по прямым признакам дешифрирования на материалах как высокодетального, так и среднего (20–30-метрового) пространственного разрешения, в виде свежих солифлюк-ционных террас, пятен пучения, криповых оплывин и зон поверхностно переувлажненных грунтов. На региональ-ных материалах дистанционного зондирования среднего и низкого разрешения такие элементы динамики напрямую не видны, но они вносят свой «посильный» вклад в фор-мирование интегрального спектрального образа в видимом и ближнем ИК диапазонах, создавая трудноустранимые помехи при расчете индексов и простых численных харак-теристик растительного покрова тундр.

Мерзлотные процессы, отнюдь не в одиночку, опреде-ляют динамику тундровых сообществ на микропростран-ственном уровне организации. Влияние животного мира приводит зачастую к более ярким проявлениям динами-ки тундровых ландшафтов. Основными агентами регуляр-ных изменений растительности являются далеко не самые

крупные животные. И хотя влияние больших стад север-ного оленя, особенно при неграмотно организованном их выпасе, не останется незамеченным спутниковыми сен-сорами, существует более распространенная сеть агентов, воздействие которых приводит к радикальному измене-нию тундр. В первую очередь, это лемминги (рис. 3), — небольшие мышевидные грызуны. Особенностями развития популяции леммингов являются характерные вспышки и падения их численности, связанные с подрывом ими соб-ственной кормовой базы — тундровых злаков, осок, а пре-имущественно — пушицы. Все эти растения характеризу-ются достаточно высокой отражательной способностью в ИК диапазоне при относительно низких значениях в видимом диапазоне. Поэтому даже при относительно низ-ком их проценте в растительном покрове тундр измене-ния спектрального сигнала, вызванные их поеданием, будут весьма заметными. А как «до неузнаваемости» изменяются леммингами сообщества, состоящие преимущественно из пушицы! К счастью, подобные «экологические катастрофы» в тундре носят вполне регулярный и обратимый характер с периодичностью в три–пять лет. Зоологам известны вол-нообразные колебания численности тундровых хищников: песцов, полярных сов, даже волков, происходящие син-хронно с динамикой популяций лемминга. Наиболее уди-вительными для непосвященных последствиями подобной зоогенной динамики являются массовые весенние или осен-ние миграции леммингов в места, более богатые кормами, сопровождающиеся форсированием зверьками крупных водных пространств, надолго врезающиеся в память счаст-ливых очевидцев.

Но не одни лемминги портят спектральную статист-ку тундры. Как ни странно, еще одним агентом динамиче-

Рис. 3. Лемминг (Dicrostonyx torquatus). Фото автора

Рис. 4. Белощекая казарка (Branta leucopsis) — житель западного сектора Арктики. Фото автора

Page 13: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 11

ФеноЛогическАя динАмикА природ-ных компЛексоВ тундры

Практически неосвещенным в литературе по дистанционному зондированию оста-ется вопрос о фенологической динамике природных комплексов тундры. Тем, кто проводил исследования или просто дол-го жил на Севере, известно, что в стра-не полярного дня двух одинаковых су-ток практически не бывает. Каждый но-вый день что-то успевает прорасти, вы-кинуть бутоны, зацвести-отцвести, завя-зать семена, усохнуть. Истина про крат-кость полярного лета известна, пожа-луй, всем жителям нашей страны, хотя бы из анекдотов. Эта краткость определя-ет очень бурную смену спектральных ха-рактеристик за весь бесснежный пери-од. Наиболее значимыми агентами сме-щения спектральных характеристик явля-ются периоды массового цветения раз-личных видов растений. Астрагалы, кам-неломки, дриады, остролодочники, маки, копеечники и ряд других видов имеют очень яркие соцветия, способные при достаточной плотности изменить спек-тральный образ участка тундры корен-ным образом. Определенную проблему в интерпретации тундровой растительно-

сти составляют фенологические перио-ды, когда растения выбрасывают семена. Многие из них, как у тундровых ив и пуши-цы, снабжены обильными волосками для улучшения распространения воздушным путем. Эти волоски бывают столь обиль-ны, что делают сообщество неузнавае-мым по спектральным признакам. Сколь часто приходилось сталкиваться с ситу-ациями, когда исследователи путали ку-старничковые ивовые заросли или участ-ки пушициевых тундр на снимках с участ-ками, покрытыми лишайниками (рис. 5). Вопрос о фенологической, годовой ди-намике признаков дешифрирования тун-дровых сообществ далеко не праздный. Северные экосистемы — не самые удоб-ные для изучения дистанционными мето-дами в видимом и ближнем ИК диапазо-нах, уж очень часты там облачность, тума-ны, осадки… Да и сезон съемки короток. Поэтому любой кондиционный кадр для этих территорий — ценность. Только вот полностью понять его ценность мы пока не можем, поскольку не существует на данный момент системы поправок спек-тральных характеристик тундровых сооб-ществ в различных фенологических со-стояниях. Его можно реализовать на базе научных отделов заповедников и акаде-мических стационаров, которых у нас в Арктике немало. Ведь в них уже мно-гие десятилетия ведется работа по фор-мированию банка данных «Летописи при-роды», который может стать основой для

создания фенологической шкалы попра-вок спектральных характеристик тундро-вых растительных сообществ.

У читателя может создаться впечатле-ние, что, говоря о динамике арктических ландшафтов на микропространственном уровне, автор излишне сосредоточил-ся на растительности. Но состояние по-следней, на материалах дистанционно-го зондирования, содержит основные ха-рактеристики, используемые для интер-претации состояния криолитозоны, осо-бенностей строения четвертичных от-ложений и выходов коренных пород, ги-дрологического режима грунтов, свойств почв и почвенных комбинаций.

Рис. 5. Фрагмент пушициевой тундры в период созревания семян. Фото автора

ских изменений растительного покрова северных терри-торий являются птицы отряда гусеобразных (рис. 4). В ме-стах их массовых гнездовий, на участках пролетных оста-новок и линниках многие спектрально значимые виды растительности съедаются полностью. К таким растениям относятся мелкие осоки, злаки, хвощи, сочная раститель-ность солоноватых приморских маршей. Относительно обратимости негативного влияния крупных скоплений гусе- образных у орнитологов, ботаников и ландшафтоведов нет пока общего мнения, но гуси по сей день прилетают в тундру и находят пищу себе и своему подрастающему поколению, так что будем надеятся на несомненную обра-тимость данного типа динамики.

Следующий уровень пространственной организации природных комплексов Арктики — мезопространствен-ный. То, что на различных породах формируются различ-ные природные комплексы, ни для кого не является секре-том. Но вопрос влияния литолого-геоморфологической

основы на особенности динамики арктических природ-ных систем освещен далеко не так полно, как хотелось бы. Работы в этом направлении проводились в области оценки темпов термоабразии на берегах морей Северного Ледовитого океана и ряда крупных северных рек. Хоро-шо освещены и изучены динамические процессы, связан-ные с развитием на разных породах термокарстовых об-разований: просадок, озер, аласов (рис. 6). Особо следует выделить обширную группу работ, посвященных динами-ке экзогенных процессов, развивающихся в условиях тех-ногенеза на различных породах с различными мерзлотны-ми режимами.

По общему мнению различных специалистов, роль литолого-геоморфологических факторов в сочетании с ха-рактерными для них особенностями мерзлотных процес-сов является определяющей в формировании современно-го облика ландшафтов Севера. Фактор породы, или эда-фический фактор, принятый в геоботанике и экологии,

Page 14: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

12 ▪ Земля из космоса

является следующим определяющим фактором при фор-мировании мезомасштабных особенностей динамики при-родных комплексов тундр и арктических пустынь. Это ни в коем случае не умаляет значения климатических и био-тических факторов, но подчеркивает, что границы между компонентами строения ландшафтов Севера и рубежи зон различных степеней динамики тяготеют к границам рас-пространения различных пород.

Детально систематизировать грунты и породы по степе-ни их влияния на динамику природных комплексов в рам-ках данной работы трудно. Слишком разнообразны отло-жения Арктики, да и соответствующие им мерзлотные и ги-дрологические режимы привносят свою специфику. Одна-ко основные закономерности выделить необходимо.

Наименее динамичными, с точки зрения спектраль-ных признаков дешифрирования, являются дренированные грунты легкого механического состава и мощные дрениро-ванные торфяные отложения. Ксерофитные растительные сообщества, определяющие их спектральный облик, доста-точно постоянны и в наименьшей степени обладают фе-нологической динамикой. Эти закономерности резко ме-няются при нарушении растительного покрова. На песках начинается развитие дефляционных процессов с формиро-ванием котлов выдувания, эоловых шлейфов и даже дюн. Для торфяников более характерны процессы интенсивной минерализации органических толщ с последующим разви-тием процессов термоэрозии и заболачивания. В ряде слу-чаев возможно формирование эоловых котлов выдувания. Подобные явления всегда очень хорошо видны на матери-

алах дистанционного зондирования. Процессы деграда-ционной динамики в пределах контуров таких отложений легко изучаются по снимкам с пространственным разре-шением вплоть до 10–15 м. Катастрофическая динамика эоловых процессов на песках, нарушенных тундровыми пожарами, различными вариантами техногенного воздей-ствия и нерегулированным перевыпасом домашнего се-верного оленя, хорошо видна на региональных снимках Малоземельской тундры, на Ямале, Гыдане и ряда участков Яно-Индигирской и Колымской низменностей.

Грубообломочные грунты каменистых тундр, как и ко-ренные скальные выходы, являются динамичными по спек-тральным характеристикам. Основные причины — мерз-лотный режим и особенности формирования поверхност-ного стока по подошве сезонно талого слоя или по породам скального основания. В ряде случаев динамические процес-сы, отражающиеся в спектральных характеристиках, могут возникать при перераспределении снежного покрова в экс-тремальные зимы. Растительность после таких зим «выгора-ет» вследствие вымерзания на участках, лишенных снежно-го покрова зимой, и продуктивно развивается на участках с более мощным снежным покровом. Такая картина не является постоянной и нарушается в многоснежные года с мягкими зимами, когда сообщества, формирующиеся под более мощной толщей снега, вымокают и угнетаются.

Относительно высокодинамичные признаки дешифри-рования имеют породы среднего и тяжелого механическо-го состава, находящиеся в дренированных позициях. На этих породах наиболее часто развиваются полигонально-жильные грунты, формирующие интенсивно развивающий-ся нанорельеф, который, в свою очередь, определяет дина-мику режима поверхностного увлажнения и соответствую-щую ему динамику растительного покрова. На этапе роста ледовых жил (рис. 6) внутренняя часть полигонов увлажня-ется, вплоть до образования микроозер, а валики над расту-щими жилами покрываются растительностью, характерной для дренированных тундр. В периоды, когда жилы прекра-щают рост, дренированность территории выравнивается, а различия в растительности нивелируются, формируя однородный покров мезофитной растительности. При де-градации полигонально-жильного комплекса развивается картина, противоположная условиям его роста: дренирован-ные полигоны окружают обводненные понижения на месте бывших валиков, занятые болотной растительностью. Де-тально динамику такого типа можно изучать лишь по сним-кам метрового и субметрового пространственного разреше-ния, но свой вклад в формирование спектрального альбедо участков тундр, развивающихся на суглинистых отложени-ях, подобные явления вносят и непременно отображаются

Рис. 6. Динамика спектральной отражательной способности рав-нинных тундр на разных этапах развития полигонально-жильных льдов. Снижение альбедо при их деградации (более темная поло-са на переднем плане) и повышение — при их активном развитии (средний план, до границ с озерной котловиной). Фото автора

Page 15: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 13

в виде пятен со смещенными яркостями на космических снимках среднего и обзорного разрешения в видимом и ближнем ИК диапазонах.

Одним из самых динамичных компонентов тундр на ме-зомасштабном уровне являются переувлажненные грунты. Они могут относиться к днищам спущенных озерных кот-ловин — аласам, к участкам таликов в поймах рек и на тер-расах, к приморским низменностям. Основной причиной резких изменений спектральных характеристик можно на-звать мерзлотные явления (в комплексе с процессами акку-муляции биогенных отложений). Результатами работы этих факторов становится огромное количество разнообразных микроландшафтов с многочисленными комбинациями от-крытой водной поверхности, осыхающих торфов, мохово-го и осокового покрова. (Динамика состояния этих объек-тов настолько разнообразна, что ее описание не может быть включено в данную статью.)

Подводя итог обзора динамики арктических природных комплексов на мезомасштабном уровне пространственной организации нужно подчеркнуть роль пород различного ме-ханического состава и мерзлотных режимов в усилении или ослаблении динамичности спектрообразующих компонен-тов ландшафта. Особо стоит отметить, что описанные фено-мены практически никогда не использовались при моделиро-вании региональной растительности и оценке продуктивно-сти тундр на основе данных дистанционного зондирования.

Несмотря на то, что макрозакономерности динами-ки природных комплексов Арктики в том или ином виде отображаются на материалах дистанционного зондирова-ния всех уровней пространственного разрешения, нель-зя сказать, что их выявление является легкой задачей. Дело в том, что в зависимости от степени континенталь-

ности района Арктики ведущую роль в формировании об-ластей с различной динамикой будут играть то литолого-геоморфологические, то климатические факторы (рис. 7). В ряде регионов, сформированных породами легкого меха-нического состава, мы сможем наблюдать интенсивное про-движение южных видов растительности на север, без види-мых проявлений динамики криолитозоны. В других — на-оборот: динамические процессы деградации мерзлоты бу-дут налицо, но ботанические наземные исследования не вы-явят существенного проникновения южных видов на север. По данным геоботанических исследований, на севере Евро-пейской части России и на севере Республики Саха грани-ца отдельных видов растительности передвинулась на север до 100 километров. И произошло это, судя по данным экс-педиций прошлых лет, за один век. В то же время на тихо-океанском фланге Российской Арктики граница стланико-вых сообществ существенных продвижений в сторону тун-дры не претерпела. Аналогичное контрастно-мозаичное распределение по секторам Арктики имеют и регионы с выявляемыми по дистанционным материалам признаками деградации криолитозоны.

Обсуждая макрозакономерности строения и динамики Арктики, нельзя забывать, что большую ее часть занимает акватория Северного Ледовитого океана и его окраинных морей. Материалы дистанционного зондирования способ-ны дать значительное количество информации по динами-ке этих акваторий.

Как было отмечено выше, одним из приоритетных направлений дистанционного зондирования является мо- ниторинг ледового режима арктических морей. Совре-менный спутниковый мониторинг арктических льдов — технология, базирующаяся на данных обзорного простран-

Рис. 7. Динамика спектральных характеристик ландшафтов Яно-Индигирской низменности и о. Бол. Ляховский в различные фенологиче-ские фазы, связанные с интенсивностью цветения тундровой растительности: а) 17 июня, б) 22 июня, в) 27 июля

а б в

Page 16: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

14 ▪ Земля из космоса

ственного разрешения. Эта ин-формация может быть исполь-зована в области построения глобальных научных моделей и метеорологического прогно-зирования. Если рассматривать проблему морских льдов Ар-ктики на региональном уров-не, то информации с про-странственным разрешением в сотни метров будет уже недо-статочно. Тенденция к сокра-щению площади льдов север-ных морей сохраняется. В дан-ных условиях крайне важно по-лучать информацию о процес-се образования молодого льда, его интенсивности, площадях и направлениях распростране-ния, темпах эволюции в более зрелые типы льдов. Особенно это касается Восточного сек-

тора Российской Арктики, где расположены акватории так называемой «Великой Сибирской Полыньи» — основного генератора многолетних льдов Северного Ледовитого океа-на. Одной из «технических» проблем мониторинга участ-ков образования молодых льдов в этом районе является невозможность использования информации видимого и ближнего ИК диапазонов во время полярной ночи. Длитель-ность ее в разных секторах Российской Арктики различна.

В районе Новосибирских островов, где располагается Великая Сибирская полынья, длительность полярной ночи превыша-ет 80 суток, что не позволяет проводить успешный монито-ринг формирования молодых арктических льдов без специа- лизированной группировки радиолокационных спутников.

В последнее время в средствах массовой информации обсуждается проблема газогидратных месторождений на Арктическом шельфе. Действительно, газогидраты — ква-зистабильная форма существования метана — широко рас-пространены на дне морей восточного сектора Российской Арктики. Инициативная группа Дальневосточного филиа-ла Академии наук уже многие годы ведет исследования это-го непростого объекта. Буровыми исследованиями выявле-но, что подо льдом в местах распространения газогидратов скапливаются огромные пузыри метана. Такие явления, как индикаторы распространения газогидратов, могут быть выявлены по материалам радиолокационных космических съемок по признакам радиояркостного контраста сухого и обводненного льда. Исследования, проведенные нами в этом году, способствовали установлению пространствен-ной корреляции между расположением аномальных трещин в припае моря Лаптевых и участками локализации газоги-дратов. Момент образования трещин такого типа приходил-ся приблизительно на период созревания припая — первую половину января. По данным спектрорадиометра MODIS, стабильная трещина была обнаружена только в конце фев-раля, по окончании полярной ночи. В мае при проведении полевых работ было установлено образование молодого льда с сохранением формы трещины, что связано с выбросом подледного метана к этому моменту (рис. 8).

Рис. 8. Полынья, образо-ванная в припайных льдах Моря Лаптевых в результа-те активизации выбросов метана

Рис. 9. Пример оценки среднемноголет-ней динамики берегов Новосибирских островов на основе материалов космиче-ской и аэрофотосъемки

Page 17: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 15

Рис. 10. Анализ динамики ландшафтов побережья Се-верного Ледовитого океа-на на примере эстуария реки Несь: а) цифровые картогра-фические модели современ-ных и реликтовых природных комплексов; б) карта типов динамического развития и карта эволюционных трендов

Масштаб 1 : 30 000

Интенсивное омоложение

Постепенное омоложение

Отсутствие динамики

Постепенное старение

Интенсивное старение

Тренд нормального эволюционирования маршевых комплексов

Тренд катастрофического омоложения маршевых комплексов

Аллювиально-маршевый тренд

Маршево-аллювиальный тренд

ТИПЫ ДИНАМИКИ МАРШЕВЫХ МИКРОЛАНДШАФТОВ

СЕКТОРА ЭВОЛЮЦИОННЫХ ТРЕНДОВ

Молодые микроландшафты современных морских кос и баров

Аренофильные злаковые сообщества на участках морских кос и баров

Участки развития комплексов зрелых маршей и переходных болот

Пойменные луга низовьев р. Несь, испытывающие значительное влия-ние со стороны моря

Участки развития маршей с преимущественным накоплением тонкоди-сперсных минеральных и органических отложений

Участки глинистых осушек с формированием первичной галофитной растительности

Участки низких маршей с галофитной растительностью

Участки развития комплексов типичных маршей и низинных болот

Участки развития комплексов типичных маршей и фрагментов без-жизненных осушек по каналам стока морских вод

Участки развития комплексов типичных маршей и аренофильных злаковых сообществ по фрагментам песчаных гряд

Комплексы низинных болот в низовьях мелких рек и ручьев, испытывающих влияние моря

Молодые микроландшафты современных речных кос и прирусловых валов

Пойменные луга низовьев р. Несь, испытывающие слабое влияние со стороны моря

Зона перехода зрелых маршей в заболоченные тундровые микроландшафты

Масштаб 1 : 30 000

Водная поверхность

Одним из интереснейших вопросов динамики аквато-рий Арктики является анализ морских течений. Этой про-блеме было посвящено огромное количество работ, вы-полненных службами Главного управления Севморпути. С 1990-х годов ХХ века данные о течениях стали собирать-ся нерегулярно и к настоящему времени носят фрагмен-тарный характер. Данные дистанционного зондирования

обзорного и метеорологического пространственного разре-шения позволяют выявлять течения на акваториях, не по-крытых сплоченными льдами. Признаками выделения тече-ний, помимо аномалий рисунка, могут являться различия в мутности, выявляемые в видимом диапазоне спектра, на-личие фотосинтезирующих организмов, детектированное в ближнем ИК-диапазоне, а также различия в температуре,

2000 г.

1932–2000 г. 2000 г.

б

1932 г.

а

Page 18: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

16 ▪ Земля из космоса

зафиксированные в дальнем ИК диапазоне. Помимо изуче-ния характера и режима самих течений, это направление спутникового мониторинга позволяет проводить монито-ринг областей транспорта и депонирования твердого сто-ка рек бассейна Северного Ледовитого океана. Оценки по-следнего очень важны при прогнозировании изменений климата, совершенствования балансовых моделей источни-ков парниковых газов и при анализе продуктивности био-ресурсов арктического шельфа.

Анализ устойчивости берегов — еще одна крайне инте-ресная тема в мониторинге динамики Арктики. По матери-алам полевых и картографических исследований установле-но, что скорость отступания мерзлых рыхлых пород бере-гового уступа в результате термоабразии составляет 2–3 м, а для отдельных пород достигает 6 м в год (рис. 10). В дей-ствительности процесс разрушения берегов усиливается в теплые годы и может совершенно остановиться в холод-ные. Интенсивность отступания береговой линии зависит от большого числа факторов, главными из которых являют-ся характер отложений и их льдистость. В то же время зна-чительное влияние на темпы термоабразии оказывают на-правления прибрежных течений, сгонно-нагонные явления, положительные донные формы рельефа. Анализ динамики состояния берегов дистанционными методами удобно про-водить путем анализа фотограмметрически откорректиро-ванных и топографически совмещенных архивных и совре-менных данных. Чаще всего это современные снимки вы-сокого разрешения и аэрофотоснимки прошлых лет. Для ряда регионов, где процессы переформирования береговой линии идут наиболее интенсивно, достаточно космических снимков с пространственным разрешением 10–20 м. При-мечателен тот факт, что результатами геоинформационно-го сопоставления разновременных данных (космических изображений, аэрофотоснимков и фондовых картографи-ческих материалов) зачастую является лишь констатация факта топографических изменений берегов. В то же вре-мя, топографически совмещенные разновременные данные являются бесценным источником информации по дина-мике береговых ландшафтов, прибрежной растительности и почвенного покрова (рис. 10 а, б).

Касаясь проблемы экономического и социального раз-вития Арктики, приходится констатировать, что призна-ков положительной динамики в регионах промышленно-го освоения по материалам дистанционного зондирова-ния пока не выявлено. То же относится и к регионам кон-центрированного проживания населения. Свидетельство тому — наибольшее число научных работ по анализу ан-тропогенной динамики экосистем Севера дистанционными методами. Активизация деградационных процессов в крио-

литозоне, ухудшение свойств грунтов под промышленны-ми и жилищными объектами, обмеление рек, загрязнение окружающей среды промышленными и коммунальными стоками, снижение продуктивности тундровых сообществ, падение биоразнообразия — вот далеко не полный пере-чень современных изменений в Арктическом регионе.

Европейцы проникли в Арктику давно. Даже на крайний северо-восток Евразии казаки и сборщики пушнины добра-лись 350–400 лет тому назад. Постепенно «с материка» на Север приходило и плохое, и хорошее. Металл и керами-ка вместе с эпидемиями и поборами «мягкой рухлядью», медицинское обеспечение и образование вместе с эколо-гической дестабилизацией и разрушением традиционных устоев ведения хозяйства. Но во все эти периоды Аркти-ка оставалась уникальной природно-климатической систе-мой, упрямо развивающейся по собственным законам. Бу-дем надеяться, что современные технологии космического зондирования позволят нам лучше понимать природу Севе-ра, чтобы последующие поколения изучали лишь естествен-ные и непременно положительные изменения в Арктике.

Analysis of Dynamic Processes in the Arctic Region Based on Earth Remote Sensing. By D. Dobrynin

Arctic Region ecosystems, developing under conditions of limited solar heat, start to change unpredictably at the slightest temperature rise of the vegetation period and increase in its duration. Images of the vegetation in the space imagery materials contain basic properties, considered during interpretation of the permafrost zone conditions, hydrological regimes of the substrata, soil characteristics and soil combinations. Earth remote sensing data enable to detect and to assess the dynamics of micro-, meso- and macro-relief forms and the instability of the ecosystem in general.

Page 19: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 17

Первые шаги аэрофотосъемки в высоких широтах

Ф.А. Романенко1

Ключевые слова: аэрофотоснимки, трест «Арктикразведка», полезные

ископаемые, геологическая съемка

Key words: aerial photo survey, “Arctic Prospecting” trust, natural resources, geological

survey

1Ст.н.с., кафедра геоморфологии и палеогеографии, географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, e-mail: [email protected]

Фотографирование Земли из космоса в настоящее время — один из главных методов ее исследования. Географы имеют возможность получать огромное количество разнообразных по разрешению, мас-штабу, цвету изображений в различных спектральных диапазо-

нах для решения целого комплекса задач. Многие специалисты, особенно моло-дые и среднего поколения, уже не представляют свою работу без космических снимков, ежедневно обрабатывая их, но очень редко держат в руках небольшие черно-белые квадратные аэрофотоснимки (АФС), часто сохраняющие еще лег-кий характерный запах фотохимикалий. Их почти не осталось не только в науч-ных и производственных, но и в специализированных картографических органи-зациях, а новые съемки практически все — ведомственные. А между тем имен-но АФС сыграли главную роль не только в картографировании северных райо-нов нашей страны, но и в открытии многих природных богатств, содержащих-ся в их недрах. Вспомним некоторые полузабытые или совершенно неизвест-ные эпизоды развития аэрофотосъемки высоких широт, сыгравшей столь боль-шую роль в развитии нашего Севера. Гигантский труд тысяч людей сейчас прак-тически забыт, как и имена создателей топографических, геологических или на-вигационных карт — продукта высококвалифицированного синтеза знаний.

…Только при помощи аэроплана и дирижабля можно с достаточ-ной полнотой в короткий срок изучить географию приполярных областей Союза.

С.В. Обручев. На самолете в Восточной Арктике (1934)

Page 20: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

18 ▪ Земля из космоса

Первые опыты

Первый самолет появился в арктиче-ском небе в августе 1914 г. Поручик русского флота Ян Иосифович Нагур-ский, собрав с помощью механика-моториста Евгения Кузнецова самолет «Фарман», выполнил в районе Новой Земли серию полетов в поисках следов пропавших двумя годами ранее экспе-диций В.А. Русанова, Г.Л. Брусилова и Г.Я. Седова. На открытой всем ветрам маломощной машине в очень сложных метеорологических условиях он уда-лялся на несколько десятков киломе-тров от побережья архипелага и бла-гополучно возвращался. Практически сразу летчик увидел огромные пер-спективы применения летательных ап-паратов в Арктике. Но из-за грянувшей Мировой войны следующий летатель-ный аппарат появился в полярном небе только через 10 лет. В июле 1923 г. швейцарские авиаторы В. Миттель-гольцер (кстати, один из основателей в 1919 г. общества аэрофотографов, которое существует и сейчас под на-званием Swissphoto Group AG) и Ней-ман на гидроплане «Ледяная птица» со-вершили первый полет над Шпицбер-геном, достигнув 830 с.ш. (Маркуша, 1988). В августе 1924 г. Б.Г. Чухнов-ский провел ледовую разведку для Се-верной гидрографической экспедиции в проливе Маточкин Шар на Новой Земле. В 1925 г. американская воз-душная экспедиция Д. Мак-Миллана, в составе которой был ставший вскоре знаменитым Р. Бэрд, совершила ряд по-летов общей продолжительностью око-ло 50 часов в районе о. Аксель-Хейберг в Канадской Арктике (Нобиле, 1984), а норвежец Р. Амундсен и американец Л. Эльсворт совершили бросок к Се-верному полюсу со Шпицбергена на двух самолетах.

К тому времени опыт фотографи-рования с воздуха насчитывал уже поч-ти 70 лет (1858, Г. Турнашон), и при-

менялось оно в основном в военных целях. Наблюдатели на аэростатах под-нимались в небо и фотографировали вражеские позиции, передавая фото- изображения артиллеристам. Эта практика началась еще во время граж-данской войны в США и с тех пор ста-ла обычной. В некоторых российских учреждениях (например, в Министер-стве путей сообщения) были созданы фототопографические отделы именно для составления карт и планов с помо-щью фотографирования с высоты.

Идея применения летательных ап-паратов для составления карт труд-нодоступных высокоширотных райо-нов высказывалась Ф. Нансеном и чле-нами созданного по его инициативе общества «Аэроарктика» в середине 1920-х гг. В 1931 г., во время большого перелета дирижабля «Граф Цепеллин» (командир — Г. Эккенер) по маршруту Фридрихсхафен — Берлин — Ленин-град — Архангельск — Земля Франца-Иосифа — Северная Земля — полу- остров Таймыр и обратно, с него про-водились съемки арктических остро-вов и побережий, результаты съемок должны были поступить в Германию и СССР на равных основаниях. Но в СССР под предлогом засвечивания пленки они не попали.

Аэрофотосъемка должна была быть проведена на Чукотке в 1932 г. летной экспедицией С.В. Обручева и К.А. Са-лищева. В нее входили аэросъемщи-ки А. Суме и Дзержинский, «фотола-борист» А. Филоматитский. На само-лете «Дорнье-Валь» Н-1 (командир и навигатор Л. Петров, пилоты Г. Стра-убе, В. Косухин, бортмеханик Крут-ский, завхоз Н. Михайлов) экспедиция планировала, базируясь в Анадыре, по-ложить на карту большую территорию (Обручев, 1934). Но незапланирован-ный полет на о. Врангеля и большая потеря летного времени позволили снять методом маршрутно-визуальной зарисовки только побережье от залива

Креста до Колючинской губы. Аэрофо-тосъемка выполнена не была.

На следующий год, располагая самолетом «Юнкерс» Н-4 (коман-дир — Ф.К. Куканов, пилот Г. Страу-бе, механики В. Шадрин, Л. Демидов), С.В. Обручев и К.А. Салищев положи-ли на карту масштаба 1:1 000 000 бо-лее 375 тыс. кв. км в бассейне р. Ана-дырь (Обручев, 1934). Фотографирова-ние проводилось обычными аппарата-ми и играло вспомогательную, иллю-стративную роль.

Быстрый рост возможностей совет-ской полярной авиации в 1930-е гг. не остался незамеченным геодези-стами, и в 1935 г. пробная аэрофото-съемка именно с целью составления карт проводилась на Таймыре и в дель-те р. Лены. Аэрофотосъемочный са-молет 31 июля 1935 г. видел в низо-вьях р. Нижней Таймыры будущий па-панинец Е.К. Федоров. Методом полу-инструментальной съемки, преодолев большие трудности и лишения, в ходе длительного пешеходно-водного марш-рута он составил карту этого плохо изу- ченного района. Но, увы, она устаре-ла уже на стадии составления, ибо кар-та на основе аэрофотоматериалов была значительно лучше (Федоров, 1977).

Были и другие успешные опыты аэрофотосъемки, но они не получили массового распространения: в 1930-е гг. не хватало ни самолетов, ни пилотов, не было специалистов-операторов и фо-тограмметристов, маломощные авиаба-зы не могли обеспечить ни техобслужи-вания самолетов, ни метеопрогноза, ни обработки огромного количества пленки и негативов. В целом величина неизучен-ных пространств существенно превы-шала возможности тогдашней авиации.

Геологическая съемка

Для составления любой специальной карты необходима топографическая основа — карта, на которую нанесе-

Page 21: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 19

ны сведения о рельефе с помощью го-ризонталей, контуры озер, болот, по-бережий, реки, скальные останцы, на-селенные пункты и т.д. То есть необхо-дима топографическая карта, причем желательно более крупного масшта-ба, чем отчетная геологическая карта. И главной проблемой для геологиче-ских партий в конце 1940-х гг. стало именно отсутствие любых карт. Очер-тания многих районов Севера остава-лись на уровне Великой Северной экс-педиции 1733–42 гг., другие, особен-

но внутриматериковые районы, оста-вались просто «белыми пятнами». Например, даже в самом доступном и изученном арктическом архипелаге — Новой Земле — к осени 1949 г. не было никак изучено 42% территории (Свод-ки и отчеты.., 1950, лл. 64–85). Поэто-му самой насущной была задача подго-товки топографических планшетов для собственно геологической съемки.

Эту грандиозную задачу мож-но было выполнить только на основе аэрофотосъемки, а ее организация

требовала еще более крупных вложе-ний на организацию аэропортов с тех-нической и ремонтной базой, метео- службой, снабжение аэропортов то-пливом, подготовку кадров и обеспече-ние их хотя бы минимальным жильем. Необходимо было оснастить самоле-ты Полярной авиации фотокамерами, организовать проявку пленок, изго-товление накидных монтажей и самих контактных отпечатков, то есть осна-стить и обеспечить реактивами и обо-рудованием фотолаборатории.

грАндиоЗные ЗАдАчи

В годы Великой Отечественной войны выяснилось, что у Совет-ского Союза существует огром-ная потребность в различных полезных ископаемых. Крупные запасы многих из них были раз-веданы уже перед войной, в том числе и на Севере. Так, на гео- логических картах появились Норильское и Мончегорское медно-никелевые месторожде-ния, уникальное Хибинское месторождение фосфорного сырья, крупнейшие оловянная Чукотская и золотоносная Колымская провинции, нефть и газ Тимано-Печорской про- винции, вольфрам-молиб- деновый Иультин, каменный уголь Западного Таймыра, флюорит Амдермы и т.д. На некоторых наиболее крупных месторождениях были органи-зованы горно-обогатительные комбинаты и прииски, на кото-рых тысячи заключенных добы-вали для страны столь нужное ей сырье.

Но его было недостаточно, тяжелейшая война все время требовала новые и новые виды сырья, которое приходилось закупать по ленд-лизу. Да и по-сле победы потребность в сы-рье оставалась столь же острой как для восстановления народ-ного хозяйства, так и для начав-шейся в 1947 г. «холодной вой-ны», главным оружием которой стало атомное. Для него требо-вались уран и торий, а их место-рождений к тому времени из-

вестно не было. Поэтому уже в 1944 г., в самом начале выпол-нения атомного проекта, ста-ло ясно, что поиски нового типа полезных ископаемых требуют коренной перестройки всей системы поисков и развед-ки. Необходима была сплош-ная геологическая съемка всей гигантской территории СССР. Первые листы Государственной геологической карты СССР масштаба 1:1 000 000 («милли-онки») вышли из печати в 1936–38 гг., но действительно грандиозные геологосъемочные мероприятия развернулись в первое послевоенное деся-тилетие, в 1946–1956 гг. Имен-но тогда в необозримые и ча-сто абсолютно пустынные про-странства Севера были на-правлены тысячи полевых пар-тий, впервые начавшие состав-ление геологических карт в та-ких масштабах по единой мето-дике. В отчетный комплект, со-ставляемый каждой партией, входили собственно геологи-ческая карта, карта четвертич-ных отложений, карта полезных ископаемых, геоморфологиче-ская карта.

Главным методом работы стал метод «исхаживания», когда вы-деленный партии участок (план-шет) покрывался сетью пе-шеходных маршрутов. В ходе маршрута геологи фиксировали свои наблюдения на так назы-ваемых «точках» — «писали точ-ки», как говорится на професси-ональном жаргоне. Обычно они располагались у скальных выхо-дов, обнажений рыхлых пород, в долинах рек, на морских об-рывах, на участках, где геологи-

ческая ситуация резко изменя-лась, и т.д. Постепенно вырабо-тались определенные кондиции для съемочных работ различно-го масштаба, расстояния меж-ду маршрутами, между точка-ми на маршруте, частота опро-бования, отбора образцов, раз-ведочного бурения (при съем-ке крупного масштаба). Парал-лельно с геологическим наблю-дениями велась радиометриче-ская съемка — в состав каждой партии входил радиометрист с прибором отечественного образца для обнаружения радиоактивного сырья.

В первые послевоенные годы геологи были вооружены весьма примитивным полевым снаря-жением, часто не имея никако-го транспорта, кроме собствен-ных ног, без связи, без оружия, с весьма скудными запасами продовольствия, без необходи-мой обуви и одежды для защиты от холода, дождя и снега. Сотни килограммов образцов камен-ного материала они переноси-ли в рюкзаках иногда за десятки километров от базы, вброд пе-реходя холодные и бурные реки, ночуя в брезентовых палатках в худых спальных мешках — и все это также приходилось нести на спине. Даже полевые дневники, куда при любой погоде записы-вали наблюдения, геологи часто на первых порах сшивали сами из школьных тетрадей.

Постепенно организация и оснащение полевых работ улучшались, появились везде-ходы, тракторы, легкие само-леты, наладились отношения с местными колхозами, которые

с удовольствием предоставля-ли геологам за деньги оленей и лошадей вместе с пастухами-оленегонами и коноводами; перестали быть дефицитом необходимые для анализов бро-моформ и канадский бальзам (вопросы снабжения геологов этими химикатами неоднократно рассматривались на заседаниях Совета министров), повысилось качество подготовки геологов, коллекторов, радиометристов, качество самих приборов отече-ственного производства.

Не изменились лишь усло-вия работы — Арктика всег-да оставалась Арктикой, и на кладбищах северных посел-ков разбросаны могилы геологов, замерзших, уто-нувших, травмированных, заболевших. Часто на них не сохранилось даже табли-чек. Памятником этим работ-никам стали лучшие в мире геологические карты на всю необъятную территорию, кар- ты, напечатанные в 1950-х гг., но до сих пор сохранившие свою научную ценность. Качество их составления на-столько высоко, что до сих пор они используются в на-учных статьях и монографи-ях, несмотря на появление десятков новых методов и составление геологических карт уже третьего и четвер-того поколений. Никогда до-селе ни одно государство не тратило столько усилий и средств на геологическую съемку, и геологи отплатили сторицей — до сих пор страна живет за счет природных бо-гатств, открытых в ту эпоху.

Page 22: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

20 ▪ Земля из космоса

Фактически выполнение геологиче-ской съемки вызвало появление целой отрасли производства, причем в крат-чайшие сроки и в тяжелых условиях послевоенной бедности. И эта задача была выполнена: в 1950-е годы Север обживался наиболее интенсивно. Воз-никли десятки поселков с населени-ем несколько сотен человек в каждом, соединенных авиа- и пароходным (ле-том) сообщением с материком. Реше-ния об обеспечении АФС всех районов уже проведенных и намеченных геоло-гических съемок принимались на со-вершенно секретных заседаниях кол-легии Главного управления Северного морского пути (ГУСМП) под председа-тельством его начальника А.А. Афана-сьева (например, 19 декабря 1947 г.).

Такие задачи потребовали и созда-ния в недрах ГУСМП специализиро-ванной организации, которая соеди-няла бы в себе аэрофото- и геолого- съемочную роли и была бы хозяйству-ющим субъектом. Этой организаци-ей стал трест «Арктикразведка», соз-данный специально для картографи-рования и геологической съемки уда-ленных районов на островах и побере-жьях арктических морей. Вклад этой организации в исследование Аркти-ки значительно превышает ее извест-ность, а ведь именно она способство-вала ликвидации последних «белых пятен» на территории СССР, состав-лению большого числа первых совре-менных геологических карт и сыграла одну из главных ролей в ярком науч-ном открытии — находке Таймырско-го мамонта.

Первые шаги

Трест «Арктикразведка» был органи-зован на основании Постановления СНК СССР № 16143-р от 7 августа 1944 г. и приказа начальника ГУСМП № 273 от 4 ноября 1944 г. (Годовой отчет.., 1945, л. 7). Фактически он

начал работать как самостоятельная организация с 1 января 1945 г., под-чиняясь Горно-геологическому управ-лению (ГГУ) ГУСМП. Контора треста разместилась сначала в Большом Чер-касском переулке, 17, в комнате 223, куда можно было позвонить по теле-фону К-85-31 [9], а затем, с 1949 г., поместилась на Дербеневской набе-режной в новом доме 1/2 (рис. 1).

Управляющими трестом в 1944–46 гг. были Ширяев и П.С. Никола-ев, на долю которых выпал самый тя-желый организационный период, от-личавшийся большой неразберихой. Главным геологом некоторое время ра-ботал Л. Громов, известный своими многолетними работами на о. Вранге-ля. С 1947 по начало 1950 г. трестом руководил А.Е. Голов, при котором ра-боты достигли, пожалуй, наибольше-го размаха. Указом Президиума Вер-ховного Совета СССР от 06.04.1949 г. «О введении персональных званий и знаков различия для начальствующе-

го состава Главсевморпути при Совете Министров СССР» [2] ему было при-своено персональное звание инженер-генерал-директора Северного морско-го пути (СМП), а вскоре он был пере-веден с повышением на должность на-чальника всего Горно-геологического управления ГУСМП. Управляющим трестом стал инженер-капитан СМП 2-го ранга В.И. Бондаренко.

Поначалу аэрофотосъемочные ра-боты часто испытывали недостаток в опытных кадрах. Подчас за их ор-ганизацию брались бывшие пилоты, радисты и просто случайные люди, не обладавшие необходимыми зна-ниями и умениями. Из-за этого едва не были сорваны аэрофотосъемочные работы Восточно-Таймырской экспе-диции 1949 г. (начальник Г.Х. Халилец-кий, 1898–1960, кадровый полярник, участник многих экспедиций, в том числе в «Арктикразведке»). Основную роль должен был сыграть новый, са-мый к тому времени скоростной граж-

Рис. 1. Дом 1/2 на Дербеневской набережной, где с 1949 по 1954 гг. располагался трест «Арктикразведка». Фото автора, 2011 г.

Page 23: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 21

данский самолет Ил-12 Н-443, пер-вый раз использовавшийся на аэрофо-тосъемке (командир В.М. Перов, 2-й пилот П.И. Малиновский, бортмеха-ники Н.Н. Пишков, А. Макин, радист Е. Ерилов, штурман-съемщик Л.Г. Кру-зе, начавший летать в Арктике в нача-ле 1930-х гг., участник полюсной экс-педиции 1937 г., операторы Е. Попов, Бобков и Н. Воеводин).

Экспедиция должна была произво-дить одновременно аэрофотосъемоч-ные (между 68°20’ и 77°50’ с.ш., 77°30’ и 119°30’ в.д.) и геологоразведочные работы. Самолет базировался снача-ла в Туруханске, потом в Игарке, но после нескольких неудачных съемоч-ных дней, когда не удалось выполнить съемку из-за ошибок штурмана, при-шлось срочно искать ему замену, за-просив Москву. Возникла опасность срыва работ, невыполнения плана и, следовательно, отсутствия заработка для экипажа, которому приходилось выполнять попутные рейсы. И только ранняя осень на Таймыре, вынудившая досрочно закончить съемочные ра-боты на двух самолетах Ли-2 Северо-Таймырской экспедиции (командиры П.К. Шпит, Афинский), помогла экс-педиции Восточно-Таймырской. На Ил-12 Перова перешел опытный съем-щик «Арктикразведки» Г.А. Шугаев, и с ним удалось выполнить план по съемке в южной части Таймыра и на Севере Якутии. Кроме того, часть на-меченных участков была снята Северо-Таймырской экспедицией.

Расцвет

Наибольшего размаха аэрофотосъе-мочные работы достигли на Таймы-ре и в Северной Якутии в 1949–51 гг. Именно тогда были ликвидированы последние «белые пятна» в Евразии. В 1950 г. «вся деятельность Северо-Таймырской экспедиции была целе-устремленной, направленной на за-

вершение аэрофотосъемки Таймыра, на закрытие последнего белого пят-на на карте нашей Родины» (Годовой отчет, 1950, л. 3). Работали Западно-, Восточно- и Северо-Таймырские экс-педиции, Анабаро-Нордвикский про-изводственный район АФС.

Большую, если не главную роль в успешном проведении съемки сыгра-ло расширение и устойчивая работа Управления полярной авиации. Оно по-лучило много новых самолетов, на кото-рых стали летать демобилизованные из ВВС летчики, прошедшие летную шко-лу на войне. Так, Оленекская экспеди-ция (№ 3) Д.К. Александрова в 1947 г. стала широко использовать самоле-ты По-2, базировавшиеся на галечном острове р. Оленек против Оленекской культбазы (Перов, 2001). Для снабжения этих самолетов ГСМ был выделен спе-циальный самолет Ли-2 Н-393 (коман-дир В.М. Перов, 2-й пилот В.А. Соля-нов, штурман П. Беляков, бортмеханик М. Наумов, М. Дьяков, радист Г. Не-вьянцев), возивший топливо с мыса Ко-систого на Оленек. Эскадрильей По-2, куда входил также один американский Б-25, руководил один из опытнейших

Рис. 2. Расположение основных поселков — баз аэрофотосъемочных экспедиций «Арктик- разведки» в 1945–1954 гг.

Пожалуй, наиболее крупной экспеди-цией первых лет «Арктикразведки» стала Северо-Таймырская, выгрузив-шаяся с кораблей осенью 1945 г. в бух-те Ломоносова на Северо-Западном Таймыре. Был построен поселок, гео-логические отряды приступили к съем-ке. Хотя Северо-Таймырская экспеди-ция и прибыла на Таймыр только в сен-тябре, она успела получить интерес-ные данные в отношении редких эле-ментов, для чего, собственно, и была туда послана. В ее составе были из-вестные геологи, полярные ветераны Ю.А. Одинец, Е.А. Величко, топограф А.Н. Пчелкин, В.П. Федулов и др. Отли-чительной особенностью послевоен-ных экспедиций было большое количе-ство женщин.

Важность геолого-поисковой ра-боты была столь велика, что отче-ты о ней составлялись в тресте каж-дый квартал. В 1944–47 гг. в деятель-ности «Арктикразведки» преоблада-ли в основном геологические экспе-диции, в 1947–52 гг. — аэрофотосъе-мочные. Это было связано также с тем, что в первые послевоенные годы была в сжатые сроки решена задача подго-товки геологических кадров, которыми были укомплектованы геологосъемоч-ные партии, и с тем, что они успешно решили главную задачу, — нашли до-статочное количество сырья. На пер-вый план выдвинулись задачи геоло-гического картографирования. Партии выезжали в районы работ, часто в со-ставе крупных экспедиций, строивших

Page 24: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

22 ▪ Земля из космоса

полярных летчиков, командир отряда Московской авиагруппы особого назна-чения (МАГОН) Е.М. Конкин, участник спасения челюскинцев. Летали они так много, что топлива всегда не хватало, и привезенное экипажем Перова горю-чее моментально расходилось. За мо-торным маслом Перову пришлось даже выполнить рейс в Саскылах, где не было аэродрома, садились и взлетали с песча-ной отмели на р. Анабар. Осенью По-2 ушли на зимовку в Игарку, а геологиче-ские образцы экспедиции Александро-ва тот же Перов вывез в Москву.

В 1951 г. в Тикси базировалось не-сколько аэрофотосъемочных экипа-жей — два самолета Ил-12 (В.М. Пе-ров, В.А. Кузьмин, штурман-съемщик Г. Шугаев, механик Н.Н. Пишков, В. Велюго, оператор Н. Воеводин), два Ли-2, а также гидросамолет «Консоли-дейтед», базировавшийся на гидроаэро-дроме Усть-Янск (Перов, 2001). Экипаж В.М. Перова выполнил гигантскую зада-чу, сделав высококачественную аэрофо-тосъемку громадной территории дель-ты Лены, Лено-Оленекского междуре-чья и всего архипелага Новосибирских островов. Лето было хорошее, боль-шая площадь позволяла выбирать под-ходящую для съемки погоду. Съемка районов западнее Тикси выполнялась с естественного аэродрома на о. Тю-мяти, где организовали тополивно-продовольственную подбазу. Запасы пополнялись катерами из Таймылыра.

Новосибирские острова снимали из аэропорта Темп на о. Котельном. Эки-паж жил в брезентовом домике у по-лосы, связанном телефоном со здани-ем аэропорта в 4–5 км от ВПП. До-ждавшись ясного неба, начали съемку с высоты 4 тыс. м и за полный полет-ный день сняли с высоким качеством весь о. Котельный. Садились уже на «красных лампочках», выработав для завершения съемки все топливо. Эти снимки до сих пор служат базовы-ми для всех географических работ на

архипелаге, именно к ним привязы-вают все более поздние космические снимки для вычисления, например, скоростей отступания берегов, смеще-ний речных излучин и т.д.

Все геологические экспедиции на Севере, в том числе и других ве-домств, обеспечивала аэрофотосним-ками «Арктикразведка». Карты по ним еще не успели составить, а контакт-ные отпечатки сразу шли в работу. На-пример, партия № 1 экспедиции № 49 НИИГА под руководством В.А. Черепа-нова (геологи А.С. Зеленко, В.К. Разин, коллекторы В.Л. Хомичев, М.Ф. Ми-шин), которая летом 1952 г. вела с по-мощью двух вездеходов съемку северо-восточной части Таймыра, работа-ла без карт, располагая только АФС 1950 г., выполненными «Арктикраз-ведкой» (Черепанов, 1952).

Завершающий этап

Последними крупными аэрофотосъе-мочными экспедициями были Запад-ная (А.И. Степанов), работавшая на Земле Франца-Иосифа, и Северная (Б.В. Дубовской) — на Северной Зем-ле. К тому времени в тресте снова сме-нилось руководство, с осени 1952 г. его возглавил опытный полярник, быв-ший начальник геологической пар-тии, а потом Ломоносовской экспе-диции инженер-капитан СМП 2 ранга А.И. Судеркин. Главным геологом стал начальник партии Бирулинской экспе-диции В.И. Тычинский, главным инже-нером — начальник Сангарской экс-педиции Б.И. Дранников. Таким обра-зом, трест вырастил свои руководящие кадры, которым вскоре пришлось пре-кращать его деятельность.

В 1952 г. в Северной АФС экспе-диции произошло несчастье — про-пал без вести астроном Жаров, и часть работ на Северной Земле выполне-на не была. Судьбу пропавшего выяс-нить так и не удалось. Начальник экс-

поселки, но для решения их производ-ственных задач (собственно геологи-ческой съемки и поисков месторож-дений полезных ископаемых) необхо-димы были топоосновы для картогра-фирования, а вот их-то не было. Мно-гие районы Севера, например Таймыр и Северная Якутия, представляли собой гигантские «белые пятна», что хорошо видно, например, на состав-ленных ГУГК еще в 1947–51 гг. гипсо-метрических картах средних и мелких масштабов (крупномасштабных карт еще не существовало).

Первыми аэрофотосъемочными экс-педициями были Анабарская (1946), преобразованная на следующий год в Анабаро-Нордвикский произ-водственный район АФС (начальник С.А. Бутлер), размещавшаяся в Ха-танге. База Северо-Таймырской экс-педиции (Б.В. Дубовской) находилась в бухте Ломоносова (рис. 2), Западно-Таймырской (М.М. Данкин) — в п. Ма-лая Хета на левобережье Енисея, Восточно-Таймырской — в Косистом. Арктика была настолько плохо изуче-на, что в программу работ экспеди-ций, кроме собственно съемки, входи-ло «географическое обследование», т.е. именно то, что впервые осуществи-ли С.В. Обручев и К.А. Салищев еще в начале 1930-х гг. Основные съемоч-ные масштабы — 1 : 30 000–1 : 60 000. Иногда отдельно проводили съемку береговой полосы или заснеженных районов. В 1952 г. Северная экспеди-ция, работавшая на Северной земле, провела опытные работы по съемке морского дна.

Возникшие поселки обладали всей необходимой инфраструктурой — взлетно-посадочными полосами, фо-тограмметрическими лаборатория-ми, ремонтными мастерскими, склада-ми ГСМ и т.д. Проблемы обычно были с жилыми помещениями, которых часто не хватало, особенно в пери-од интенсивных полетов летом. На зи-мовку же, особенно на втором этапе работ, оставались несколько человек. Численность обычной аэрофотосъе-мочной экспедиции достигала 100 че-ловек, куда входило руководство, не-сколько служащих (бухгалтерия), ИТР, составлявшие основную часть работ-ников — геологи, топографы, фото-грамметристы, метеорологи, радисты, и немногие рабочие. В состав экспе-диций включали и профессиональных географов. Экипажи съемочных само-летов в состав экспедиций не входили, административно подчиняясь Управле-нию полярной авиации. В одном аэро-порту базировалось до 10 самолетов, как съемочных, так и вспомогательных.

Page 25: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 23

педиции Б.В. Дубовской признал, что поскольку «в 1952 году в экспедиции был несчастный случай, признать дея-тельность экспедиции отличной нель-зя» (Баланс.., 1952, л. 41).

Хотя трест создавался во многом специально для поиска радиоактивных руд, но к разведке открытого НИИГА в 1947 г. Каменского уранового место-рождения на Северном Таймыре его сотрудников не привлекали, а привле-кали только геологов НИИГА, которых затем передали в МВД, в недрах кото-рого создали управление № 21 (Ларь-ков, Романенко, 2010).

Постепенно объем работ треста уменьшался. Уже были сняты с воздуха и положены на карты все арктические районы, и геологи теперь могли про-должать плановые съемки более круп-ного масштаба по новым картам. Сво-рачивались аэрофотосъемочные экспе-диции, закрывались вспомогательные базы, геологические экспедиции либо ликвидировались, либо передавались в Министерство геологии или иные профильные министерства. Метод «штурма» уступал место постепенной детализации знаний. К тому же после смерти И.В. Сталина немного изменил-ся режим, готовились амнистии, а за-тем и последующие реабилитации. На-чиналось массовое перемещение людей из мест, куда они попали не по своей воле, и уменьшалась населенность мно-гих северных районов. Кроме того, по-явились крупные специализированные геологические предприятия — НИИГА, «Аэрогеология», региональные геоло-гические экспедиции, для работы кото-рых уже появилось достаточно квали-фицированных кадров. Готовилось по-степенное реформирование ГУСМП, которое к середине 1950-х гг. потеря-ло свой статус министерства и перешло под управление Министерства морско-го флота. Из него были выведены гео-логические подразделения, и влияние Горно-геологического управления сни-

жалось. Вскоре оно прекратило суще-ствование. К тому же была решена за-дача поисков радиоактивного сырья, и острота проблемы его поисков сни-зилась.

На этом фоне существование тре-ста, выполнившего свою главную зада-чу, становилось ненужным. В первой половине 1954 г. он был расформи-рован. Материалы постепенно сдава-лись органам государственного геоде-зического надзора МВД, материалы по «особой папке» переданы в секретную часть ГУСМП. Последние документы «Арктикразведки» в связи с ликвида-цией треста, которые нам удалось най-ти, датированы 4 мая 1954 г., т.е. он су-ществовал немногим менее 10 лет.

Тем не менее трест «Арктикразвед-ка» оставил глубокий след в истории исследования советской, теперь рос-сийской Арктики. В первую очередь аэрофотосъемочные работы на дол-гие годы стали основой для составле-ния топографических карт различных масштабов и до наступления эры кос-мической съемки высокого разреше-ния оставались базисом практически всех исследовательских работ на побе-режьях и островах арктических морей. Сотни работников треста, даже не со-знавая этого, создали уникальную кар-тину природы, которая до сих пор не имеет аналогов по объему и полноте, как не имеет аналогов и Государствен-ная геологическая съемка 1950-х гг. Все последующие исследования начи-наются с нее, сравниваются с ней и по-веряются ею, часто даже без упоми-нания. Поэтому деятельность треста «Арктикразведка» — важнейший этап изучения Арктики.

Литература

Опубликованная:1. Ларьков С.А., Романенко Ф.А. «Враги на-

рода» за полярным кругом. М.: Паульсен, 2010. 432 с.

2. Маркуша А.М. Человек летающий. М.: Транспорт, 1988. 207 с.

3. Нобиле У. Крылья над полюсом. М.: Мысль. 1984. 222 с.

4. Обручев С.В. На самолете в восточной Ар-ктике. Л.: Всесоюзный Арктический инсти-тут, 1934. 184 с.

5. Перов В.М. Полярными трассами. М.: Рус- авиа, 2001. 312 с.

6. Федоров Е.К. Полярные дневники. Л.: Ги-дрометеоиздат, 1977. 312 с.

Фондовая:1. Баланс основной деятельности Северной

аэрофотосъемочной экспедиции за 1952 гг. // РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 2. Дело 1802. 43 лл.

2. Годовой отчет по основной деятельности треста «Арктикразведка» за 1945 г. // РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 2. Дело 1637. 99 лл.

3. Годовой отчет Северо-Таймырской экспе-диции за 1950 г. //РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 2. Дело 1759. 57 лл.

4. Годовые отчеты треста «Арктикразведка» за 1951 г. //РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 2. Дело 1771. 371 лл.

5. Годовые отчеты экспедиций треста «Аркти-кразведка» за 1947 г. //РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 2. Дело 1694. 183 лл.

6. Отчет о геолого-разведочных и поисковых работах ГГУ ГУСМП за 1944 г. // РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 2. Дело 1614. 45 лл.

7. Сводки и отчеты по ГГУ ГУСМП (особая папка) о радиоактивных элементах в северо-западной части Таймырского полуострова 1948–1950 // РГАЭ. Фонд 9570. Оп. 4. Дело 235. 308 лл.

8. Черепанов В.А. Геологическое строение Северо-восточной оконечности Таймырско-го полуострова. Л.: НИИГА, 1952. 263 лл. Росгеолфонд. Дело 169541.

9. http://www.bg.ru/article/7456/10. http://gossluzhba.narod.ru/ranks/ussr/

First Steps of Aerial Photo Surveys in Polar Latitudes. By F. Romanenko

Aerial photos played an important role both in mapping of northern regions of our country and in opening many natural resources, contained in the subsoil. The “Arctic Prospecting” trust placed itself on record of the Arctic Region studies. Aerial photos formed the basis of the created topographic maps of different scales and until the uprisal of the era of high resolution space imagery remained the core of practically all research works on the coasts and islands of the Arctic seas.

Page 26: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

24 ▪ Земля из космоса

Северный морской путь: экономика использования

1Исполнительный директор «Некоммерческого партнерства по координации использования Севморпути», 117997, г. Москва, ул. Вавилова, д. 7, оф. 521, тел./факс: +7(499) 135-00-28

согласно Правилам плавания по трассам Северного мор-ского пути (СМП) его гра-ницами на Западе являют-

ся Западные входы в Новоземельские проливы: Карские ворота и Югорский шар, а также меридиан, проходящий на север от мыса Желания. При этом Новоземельский пролив Маточкин шар закрыт для гражданского судоход-ства. На востоке границей СМП явля-ется параллель 66 град. северной ши-роты в Беринговом проливе и мериди-ан 169 град. западной долготы.

Транзитным рейсом считается плава-ние судна по всей длине трассы, при ко-тором оно пересекает обе границы. Пла-вание судна с пересечением одной гра-ницы является арктическим каботажем.

Протяженность Северного морско-го пути составляет 2 500 миль (более 4 000 км). Если в 1987 г. объем гру-зопотока по СМП составлял 6.6 млн т, то в 1998 г. данный показатель сокра-тился до 1.5 млн т. После этого гру-зопоток на Севморпути стал медлен-но расти и в 2010 г. составил более 2 млн т. В основном рост грузопото-ка объясняется увеличением перево- зок по трасе СМП нефтепродукта. По

прогнозам ученых, на 2015 г. грузопо-ток по трассе СМП может составить до 10 млн т/год. Использование СМП остается наиболее эффективным по сравнению с переходом через Суэцкий или Панамский каналы, если во главу угла ставится сокращение расстояния транспортировки, а как следствие — экономия трудозатрат, времени, то-плива и т.д. (табл. 1). Однако приме-няемый до середины 2011 г. высокий тариф на ледокольные услуги «съедал» все преимущества Севморпути.

7 июня 2011 г. приказом Федераль-ной службы по тарифам № 122-т/1 «Предельные тарифы на услуги ледо-кольного флота на трассах Северного морского пути для обеспечения пере-возок грузов» были установлены новые тарифы. Одновременно с этим в при-казе предусмотрено, что тарифы мо-гут применяться на уровне либо ниже предельного тарифа, и это незамедли-тельно отразилось на росте грузопото-ка (табл. 2).

В табл. 3 представлены предель-ные тарифы на услуги ледокольного флота на трассах СМП, которые могут также быть уменьшены при заключе-нии договора на проводку, взимаемые

В.В. Михайличенко1

Ключевые слова:моря Арктики, севморпуть, тарифы, проводка судов,

грузопоток.

Key words: the Arctic seas, Northern Sea Route, rates, ships escorting, freight traffic

Page 27: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 25

с транспортных судов, следующих в балласте, буксирных, технических, вспомогательных (в том числе иссле-довательских) и иных судов, не пред-назначенных для перевозки грузов.

Проведем анализ экономической составляющей рейсов по трассе СМП при применении предельного и гиб-кого тарифа ФСТ. Так, танкер SCF “Baltica” в 2010 г. перевез 70 000 тонн газоконденсата из Мурманска в порт Нинбо (Китай) по трассе СМП. Эко-номия времени составила 15 суток по сравнению с маршрутом через Суэц-кий канал. При применении предель-ного значения тарифа 20.8 USD за тон-ну наливного груза убыток рейса со-ставит 350 000 USD. При применении гибкого тарифа 5 USD за тонну на-ливного груза (тариф Суэцкого кана-ла на 2010 г.) прибыль рейса составит 750 000 USD.

Балкер “Nordic Barents” в 2010 г. перевез 41 200 тонн железной руды из порта Киркинес в порт Ляньюньбян (Желтое море). Экономия времени со-ставила 15.5 суток. При применении предельного тарифа 27.8 USD за тонну груза убыток рейса составит 226 000 USD. При применении гибкого тари-фа 5 USD за тонну груза прибыль рей-са составит 700 000 USD.

Из расчетов видно, что предельный тариф за проводку судов по СМП с на-ливными и навалочными грузами пре-вышает тариф за плавание по Суэцко-му каналу в 4–6 раз.

В 2010 г. по трассе СМП было про-ведено транзитом 10 судов и переве-зено 145 000 тонн груза. К началу ав-густа 2011 г. по трассе уже проведе-ны 5 судов, которые перевезли около 180 000 тонн груза, транзитные про-водки по трассе продолжаются.

В 2011 г. планируется проводка транзитом 7 крупнотоннажных тан-керов Panamax, оператором которых является ОАО «Новатэк» и 1 танкера ОАО «Совкомфлот». Кроме этого пла-

Порт назначения

Доставка через водные пути

Порты

Мурманск Роттердам

Иокогама (Япония)

Суэцкий канал СМП

Разница (%)

12 840 5 767

7 073 (56%)

11 205 7 345

3 860 (34%)

Шанхай (Китай)

Суэцкий канал СМП

Разница (%)

11 999 6 501

5 498 (46%)

10 521 8 079

2 442 (23%)

Ванкувер (Канада)

Панамский канал СМП

Разница (%)

9 710 5 406

4 304 (44%)

8 917 6 985

1 932 (22%)

Табл. 1. Сокращение расстояния при использовании СМП (мили)

Табл. 2. Предельные тарифы на услуги ледокольного флота на трассах СМП

№ п/п Номенклатура грузов Единица измеренияРазмер тарифа

1 Генеральные грузы

1.1Грузы, перевозимые в стан-дартных контейнерах

рублей за 1 тонну номи-нальной массы брутто

контейнера1 048.0

1.2 Цветной металл

рублей за 1 тонну

2 050.0

1.3 Файнштейн 1 905.0

1.4

Продукция машиностроения и приборостроения, в том числе оборудование и их части

2 464.0

1.5Средства транспортирова-ния, автомобили и их части

2 576.0

1.6Изделия из металлов произ-водственного назначения

1 747.0

1.7 Прочие 1 048.0

2 Навалочные грузы 707.0

3 Наливные грузы 530.0

4 Лесные грузы

4.1 Лесоматериалы круглые

рублей за 1 тонну

118.0

4.2

Пиломатериалы и прочая продукция лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности

148.0

Page 28: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

26 ▪ Земля из космоса

нируется осуществить 5 транзитных рейсов балкеров, которые могут пере-везти до 250 000 тонн груза. В резуль-тате применения нового гибкого тари-фа в навигацию 2011 г. объем транзит-ных перевозок впервые может превы-сить объем в 500 000 тонн груза.

В 1990 г. были утверждены, а в 1991 г. опубликованы прави-ла «Плавания судов по трассам СМП». Данный документ регулирует на не дис-криминационной основе судоходство по СМП для всех государств. Таким образом, СМП стал открыт для плава-ния иностранных судов, включая тран-зитное плавание. Первым иностран-ным судном, совершившим транзит-ное плавание по СМП в 1991 г., было французское судно «Астролябия», ко-торое было проведено по маршруту Мурманск — Игарка — Провидения. Теплоход «Астролябия» — небольшое судно-снабженец ледового класса — выполнил демонстрационный рейс без груза, доказавший, что СМП действи-тельно открыт для плавания иностран-ных судов. Первым иностранным суд-ном с грузом был финский танкер т/х «Уйку» компании «Neste Shipping», со-вершивший транзитный рейс в 1993 г. по маршруту Мурманск – Провидения с грузом нефтепродуктов.

С 2010 г. для проводок по трассе СМП все шире используются матери-алы оперативной спутниковой съем-ки. Так, в период с апреля по декабрь 2010 г. ФГУП «Атомфлот», в ведении которого находится атомный ледоколь-ный флот России, использовал резуль-таты оперативной спутниковой съем-ки для информационного обеспечения ряда уникальных проводок. Среди них:• крупнотоннажный танкер «СКФ

Балтика» («SCF Baltica») с грузом га-зового конденсата совершил экспе-риментальный рейс по трассе СМП в августе 2010 г. Ранее крупнотон-нажные танкеры океанского класса по Севморпути не проводились;

• не предназначенный для плавания в ледовых условиях теплоход-паром «Георг Отс» стал первым в истории пассажирским судном, прошедшим через акватории арктических мо-рей от Мурманска до пролива Деж-нева и далее вдоль восточных ру-бежей России (сентябрь–октябрь 2010 г.);

• атомный ледокол «Россия», при-надлежащий ФГУП «Атомфлот», выполнил первую в истории СМП транзитную проводку теплохо-да ”Tor Viking“ компании ”Trans- Atlantic“ полностью в зимнее вре-мя (декабрь 2010 г.) почти через месяц после официального завер-шения летне-осенней навигации на трассах Северного морского пути. Маршрут проходил с запа-да на восток, и плавание продол-жалось 9 суток. Хозяйственная деятельность в Ар-

ктике развивается. Это требует опера-тивного информационного обслужи-

вания, постоянного доступа к актуаль-ной и достоверной информации об из-менении ледовой обстановки.

Northern Sea Route: Applica-tion Economics. By V. Mikhaili-chenko

This article presents the analysis of transit navigation through the Northern Sea Route. High traffic rates in recent years for ice-breaking services have practically corked the Northern Sea Route. However, according to the Federal Tariff Service degree from June 07, 2011 №122-т/1 the rates for ice-breaking services can be reduced to attract the cargo traffic to the Northern Sea Route. The article has calculations that show that the rates reduction down to the Suez Canal level will immediately bring profit to ship-owners and further reduction may make the Northern Sea Route more and more attractive for transit navigation.

№ п/п

Район проводкиЕдиница измере-

ния

Размер тарифа

Для всех судов, за исключением

указанных в примечании

Для судов, ука-занных в при-

мечании

1Транзитом по трассам СМП

Рублей за 1 тонну полного водоизме-щения

1 000.0 500.0

2

В (из) порты(ов) моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря с за-пада или с востока (на запад или восток)

690.0 345.0

3

В (из) порты(ов) Кар-ского моря и порты, расположенные(х) на реках Обь и Енисей с запада или с востока (на запад или на вос-ток)

200.0 100.0

Табл. 3. Предельные тарифы на услуги ледокольного флота на трассах СМП

Page 29: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

NETWORKINGEXHIBITORSATTENDANCE

650 ATTENDEES

400ORGANISATIONS

ONEUNIQUE EVENT

36HOURS OF

NETWORKING

45SPONSORS & EXHIBITORS

42NATIONS IN

ATTENDANCEATTENDEES ORGANISATIONS UNIQUE EVENTNETWORKINGEXHIBITORSATTENDANCE

23 - 26 January 2012QEII Conference Centre, London

BRINGING TOGETHER THE WORLWIDE GEO COMMUNITYGeospatial Insight for Defence & Intelligence

Register

Before 2nd

September to save

up to £1,000

CONTACT US for your own copy of the latest agenda, to stay up to date with the latest developments and fi nd out about current preferential rates:

+44 (0) 207 368 9465 [email protected] www.dgieurope.com

Principal Sponsor: Associate Sponsor: Premium Sponsor: Sponsors:

Created by the community for the communityThe DGI 2012 Advisory Board & Speakers Already Include:

KEY FOCUS AREAS FOR 2012MAPS TO APPS - Focused on delivering online on demand and on time data, information and analysis to each user in-theatre and in HQ.

GIS ARCHITECTURE & MISSION MANAGEMENT - Focus on the challenges GIS professionals have when designing and modifying their systems and discussing the practical realities of providing information and managing data on a day-to-day basis.

INTELLIGENCE EXPANSION - Focusing on the current GIS strategies and operational successes in preparation for the Olympic Games in London, London Transport GIS, anti-terrorism work around the major worldwide cities, use of imagery and data in border control and crime prevention and many others.

OPERATIONAL FOCUS - DGI is moving away from theory into practical operational case studies, that will focus on current and latest GIS strategies from war theatres around the globe.

HUMAN GEOGRAPHY - Using not only military force, but intelligence about the local people has proven to be one of the most effective new strategies in Afghanistan, Lybia and many other in-theatre operations.

GIS IN C4ISR - For the fi rst time ever DGI is aiming to cover the GIS strategies and tools used within C4ISR - The big strategic capabilities based on GIS or involving GIS.

Col. John Kedar, Chief of Staff Headquarters Engineer in Chief (Army), UK MOD

Michael W. Powers, Technical Director Geospatial Research and Engineering, US Army

Col Pat Fryer, Section Head Geospatial Policy & Operations, SHAPE, NATO

Lt. Col. Neil Marks, National Expert, Council of the European Union

Col. Mark Burrows, Commander, JAGO, UK MOD

Captain Kjetil Utne, Director, Military Geographic Service, Norwegian MOD

Vanessa Lawrence, CB Director General and Chief Executive, Ordnance Survey

Eliza Manningham-Buller, Former Head, MI5

John Teufert, NC3A Geo-Offi cer, NATO C3 Agency

Marlene Meyer, Head of Defence, Geospatial Organisation, Denmark

Col. Babis Paraschou, Chief Geospatial Offi cer, NATO Deployment Corps, Greece

Steve Pyatt, Director, GEOINT Policy and Plans, New Zealand MoD

Susanne Yoakum-Stover, Executive Director, Institute For Modern Intelligence

Brig Jim Hockenhull, D ISTAR, UK MOD

Steven Ramage Executive Director, Marketing and Communications, Open Geospatial Consortium (OGC)

Kenneth Pugh, Head of Geo, Navy, MOD Chile

Frank Colley, Ast. Secretary Defence GEOINT, Defence Imagery & Geospatial Organisation (DIGO), Aust. DoD

Ric Diaz, GEOINT Team Leader, Intelligence Fusion Centre, RAF Molesworth, UK MOD

Andy Marles, Chief Fire Offi cer, South Wales Fire & Rescue

Vice Admiral Robert B. Murrett, Dept. Director, Institute for National Security and Counterterrorism (INSCT)

Leendert Bal, Director, European Maritime Safety Agency

Brig. General (ret) Amnon Sofrin, Head of The Intelligence Directorate Israeli Intelligence Service (ISIS)

7460 Advert 210x275 AW.indd 1 16/08/2011 15:10

Page 30: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

28 ▪ Земля из космоса

Выбор пути плавания во льдах и оценка результативности использования данных навигаци-онной ледовой информации

1Начальник управления эксплуатации флота (Штаба морских операций) ФГУП «Атомфлот», 183017, г. Мурманск-17, тел.: +7(8152)553-355

В силу исключительной прост-ранственно-временной из-менчивости параметров ледя-ного покрова выбор пути пла-

вания во льдах полностью зависит от данных мониторинга ледяного покрова.

Выбор пути плавания во льдах со-стоит из нескольких этапов: выбор ва-рианта трассы, разработка рекомендо-ванного маршрута, определение опти-мального пути плавания во льдах. За-дачи первых двух этапов решаются Штабом морских операций. Инфор-мационной основой выбора вариантов трасс и рекомендованных маршрутов являются данные снимков ИСЗ, обзор-ных и оперативных ледовых карт, по-годные и ледовые прогнозы.

Оптимальный путь плавания ка-равана — это путь, позволяющий со-вершить заданный рейс в наиболее короткие сроки при наименьших за-

тратах энергии и соблюдении наи-высшей безопасности плавания с уче-том сопутствующих рейсу навигаци-онных, ледовых и метеорологических условий. Окончательное решение по выбору пути принимается командо-ванием ледокола или судна непосред-ственно в процессе проводки или са-мостоятельного плавания во льдах. Для этого в качестве информацион-ной основы командованию ледокола (судна) необходимо располагать дан-ными тактической ледовой информа-ции, а также данными анализа теку-щей и прогностической гидрометео-рологической информации, учиты-вать особенности ледового режима района плавания.

Действия судоводителей при выбо-ре пути плавания выполняются в сле-дующей последовательности, которая включает:

Н.Г. Бабич1

Ключевые слова: ледяной покров, путь следования, ледокол, корректировка

маршрута, спутниковые средства.

Key words: ice cover, shipping routes, ice-breaker, route updating, satellite assets

Page 31: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 29

• изучение рекомендаций штаба морских операций по выбору ва-рианта трассы и рекомендованного маршрута проводки на основании данных стратегической и оператив-ной ледовой информации;

• анализ текущей и прогностиче-ской погодной и ледовой инфор-мации в месте нахождения карава-на в направлении рекомендованно-го маршрута плавания;

• корректировку маршрута в процес-се проводки на основании данных тактической ледовой авиаразведки или снимков ИСЗ разрешением от десяти до ста метров;

• выбор направлений форсирования льда на основании непрерывного наблюдения за ледовой обстанов-кой в пределах визуальной и радио-локационной видимости.Практика обеспечения проводки

судов во льдах показывает, что факти-ческий путь движения караванов су-щественно отличается от запланиро-ванного пути. Так, в пределах наме-ченного по данным обзорных ледо-вых карт варианта трассы фактиче-ский путь, избранный по данным так-тической ледовой информации, про-ходит в пределах зоны («коридора») шириной от нескольких десятков до ста миль. Несовпадение рекомендо-ванного маршрута плавания и фак-тического (оптимального) пути дви-жения каравана в среднем составляет 5–15 миль.

Основными причинами указанных несовпадений являются, с одной сто-роны, высокая пространственная из-менчивость параметров распределе-ния и подвижность (дрейф) ледяно-го покрова, с другой — значительные различия в разрешающей способности источников данных ледовой информа-ции и степени детализации характери-стик льда, отображенных на ледовых картах (обзорных, оперативных, так-тических).

Также необходимо отметить, что значительное влияние на окончатель-ный выбор судоводителями пути пла-вания оказывают условия визуального ориентирования. Даже при хорошей видимости дальность уверенной ви-зуальной оценки льдов зависит от ха-рактеристик самого ледяного покрова. В сплоченных ровных льдах толщиной до 1.2 м эта дальность составляет при-мерно 2–3 мили, в сплоченных льдах толщиной до 2.5 м и торосистости 2–3 балла — до 1 мили, в сильно всторо-шенном льду (4–5 баллов) — менее 0.5 мили. При ухудшении видимости за счет снегопада, метели, тумана ви-зуальное ориентирование крайне за-труднено, соответственно, дальность уверенной визуальной оценки льдов уменьшается до нескольких десятков метров. За счет возникающих трудно-стей в выборе пути скорость движе-ния караванов в условиях ограничен-ной видимости уменьшается в среднем в два раза.

Кроме того, в условиях поляр-ной ночи визуальное ориентирование возможно только в пределах дально-сти действия источника искусствен-

ного освещения с ледокола или судна. По этой причине судоводители вы-нуждены использовать данные радио-локационной оценки навигационной и ледовой обстановки. Однако радио-локационная оценка льдов с помощью существующих РЛС ограничивается дальностью 3–5 миль. К тому же из-за трудностей дешифрирования радиоло-кационных изображений такая оцен-ка не может быть вполне достоверной.

Из сказанного следует, что разре-шающая способность источника дан-ных тактической ледовой информа-ции должна быть сопоставима с са-мыми низкими значениями дальности уверенной визуальной оценки льдов с мостика ледокола (судна) в реальных условиях плавания. Таким образом, ли-нейный масштаб разрешающей спо-собности данного источника должен составлять от нескольких десятков до сотни метров.

Аналогичные требования долж-ны предъявляться к степени детализа-ции навигационно-значимых параме-тров состояния льда, отображаемых на картах тактической ледовой информа-ции. Путь плавания выбирается обыч-

Ледокол «Ямал»

Page 32: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

30 ▪ Земля из космоса

но по зонам пониженной сплоченно-сти и толщины льда, по полыньям, раз-водьям и трещинам, в обход скопле-ний льда, крупных полей и обломков полей, в обход барьеров, гряд и пятен торосистых льдов. Все перечисленные характеристики льда, безусловно, яв-ляются навигационно значимыми.

При плавании в условиях сжатий путь должен выбираться на курсах, параллельных (или близких к парал-лельным) вектору дрейфа льдов (оси сжатия). Поскольку в результате сжа-тий в массиве льда образуются све-жие трещины и разрывы, ориентиро-ванные параллельно оси сжатий, они должны быть использованы для выхода из локальных зон сжатия льда (рис. 1).

Очевидно, что ориентации осей сжатия в массиве льда (векторы дрей-фа) также относятся к числу навигаци-онно значимых характеристик состоя-ния ледяного покрова.

Таким образом, отображение пе-речисленных навигационно значимых характеристик ледяного покрова на картах тактической ледовой информа-ции должно выполняться в линейном

масштабе со степенью детализации от нескольких десятков до ста метров. Графическая интерпретация спутни-ковых изображений (ERS, RADARSAT, ENVISAT) с такой степенью детализа-ции ледовых карт по существу недо-стижима. С другой стороны, практика использования спутниковых снимков (ERS, RADARSAT, ENVISAT) на россий-ских ледоколах для решения конкрет-ных задач выбора пути плавания в мо-рях Арктики показала, что указанные снимки вполне успешно применялись судоводителями при выборе пути пла-вания без предварительной графиче-ской интерпретации.

Опытные судоводители очень бы-стро освоили процедуру распознава-ния навигационно значимых параме-тров состояния льдов: трещин, полы-ней, разводий, ровных или слабовсто-рошенных льдов, участков понижен-ной сплоченности, торосистых обра-зований, полей и обломков полей льда, свежих разрывов и трещин, образовав-шихся под воздействием сжатий. Сле-дует отметить, что успешный опыт ис-пользования для выбора пути плавания

оригинальных снимков самолетных РЛС бокового обзора системы «Нить» (в масштабе 1 : 50 000, 1 : 25 000 и раз-решающей способностью 5–20 м на местности) имел место на российских ледоколах в период с 1978 по 1990 год.

При решении задач картирования морских льдов с помощью спутнико-вой информации значительный инте-рес вызывает оценка результативности использования карт стратегической, оперативной и тактической ледовой информации для выбора оптималь-ного пути плавания во льдах. Изуче-ние этой проблемы, выполненное ав-тором по собственной оригинальной методике на основании многолетне-го опыта работы российских ледоко-лов в Арктике, позволило получить ре-зультаты, представленные в виде гра-фиков на рис. 2, 3, 4. Так, на рис. 2 показан вид зависимости коэффици-ента увеличения средней эксплуатаци-онной скорости проводки караванов во льдах в процентах (К, %) от линей-ного масштаба разрешающей способ-ности источника данных ледовой раз-ведки (L, км) или степени детализации характеристик распределения и состо-яния ледяного покрова (S, км) на ле-довых картах. Базовым вариантом для расчета коэффициента увеличения скорости проводки (К, %) послужили данные среднедекадных обзорных ле-довых карт.

Из анализа графика (рис. 2) сле-дует, что наибольший эффект уве-личения средней эксплуатационной скорости проводки караванов может быть достигнут за счет выбора опти-мального пути плавания во льдах при условии увеличения разрешающей способности источника (степени де-тализации) данных тактической ледо-вой информации.

Вполне очевидно, что наращива-ние разрешающей способности ис-точника данных тактической ледовой информации ограничено существую-

Рис. 1. Форсирование льда по нормали к фронту сжатия

Page 33: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 31

щими техническими возможностями. В рассматриваемом нами случае сле-дует считать достаточным линейный масштаб разрешающей способности источника, соизмеримой с дальностью уверенной визуальной оцени льдов с мостика ледокола (судна) в услови-ях ограниченной видимости — от не-скольких десятков до ста метров.

Помимо общей закономерности приращения эксплуатационной ско-рости проводки караванов в зависи-мости от повышения качества ледо-вой информации, данные графика (рис. 2) позволяют установить вполне определенные количественные крите-рии градаций разрешающей способ-ности источника данных и степени детализации характеристик распреде-ления и состояния льда при постро-ении карт стратегической, оператив-ной и тактической ледовой инфор-мации. Указанные на рис. 2 градации видов навигационной ледовой инфор-мации подтверждены существующей практикой научно-оперативного об-служивания морских операций в Арк- тике. С внедрением новых техноло-гий научно-оперативного обслужива-ния арктического судоходства указан-ные критерии могут изменяться для более полного соответствия требова-ниям обеспечения безопасного и эф-фективного плавания во льдах.

В частности, главным фактором, определяющим трудность ледового плавания, является показатель толщи-ны льда. На графике (рис. 3) представ-лена зависимость эксплуатационных скоростей проводки караванов ледо-колами типа «Арктика» от толщины сплоченных льдов в летний сезон. Зна-чение эксплуатационной скорости V° характеризует уровень скорости про-водки при отсутствии данных тактиче-ской ледовой информации.

Значение скорости V1 характе-ризует достигнутый уровень скоро-сти проводки при использовании для

Рис. 2. Вид зави-симости коэффи-циента увеличения скорости провод-ки во льдах (К, %) от линейного мас-штаба разрешаю-щей способности источника данных ледовой разведки (L, км) или степени детализации характеристик и состояния ледо-вого покрова (S, км)

Рис. 3. Ход увели-чения (К, %) экс-плуатационной скорости провод-ки во льдах (VO) за счет использова-ния данных такти-ческой ледовой разведки (V

1)

в зависимости от толщины льда

Рис. 4. Ход изменения сред-немесячных значений скоро-сти проводки во льдах за счет использования данных тактиче-ской ледовой раз-ведки в круглого-дичном навигаци-онном цикле

Page 34: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

32 ▪ Земля из космоса

выбора пути данных тактической ледо-вой информации с разрешающей спо-собностью от нескольких десятков ме-тров до ста метров. При расчете зна-чений скорости V1 были использованы данные тактической ледовой инфор-мации, полученные с помощью вер-толетов, базирующихся на ледоколах, снимков самолетов РЛСБО «Нить», а также снимков разрешением от де-сятков до ста метров ERS, RADARSAT.

Из анализа рис. 3 следует, что ре-зультативность тактической ледовой информации возрастает по мере уве-личения трудности ледового плавания (показателя толщины льда). Это под-тверждается ходом кривой изменения коэффициента увеличения эксплуа-тационной скорости проводки (К, %) в зависимости от толщины льда.

В наиболее общем виде результа-тивность тактической ледовой инфор-мации для целей выбора оптимально-го пути плавания с использованием средств достаточно высокого разреше-ния (от нескольких десятков до ста ме-тров) иллюстрируют данные графика, представленного на рис. 4.

Представленный график отража-ет ход изменения расчетных скоростей проводки караванов ледоколами типа «Арктика» в круглогодичном навига-ционном цикле на трассах плавания в Карском море между параллелями 70–75 градусов северной широты. Кривая hл характеризует динамику на-растания средневзвешенной толщины льда (с учетом торосистости) от мо-

мента начала ледообразования до пол-ного таяния льдов. На оси абсцисс от-мечены периоды ледокольной провод-ки судов во время присутствия льдов на трассах плавания, а также период без-ледокольного плавания судов во время отсутствия льда (по чистой воде). Кри-вая V° характеризует ход изменения эксплуатационной скорости проводки караванов во льдах при использовании для выбора пути плавания данных об-зорных ледовых карт. Кривая V1 харак-теризует ход изменения эксплуатаци-онной скорости проводки караванов при использовании для выбора пути плавания данных тактической ледовой информации разрешением от несколь-ких десятков до ста метров.

Анализ графика (рис. 4) подтверж-дает наличие устойчивой обратной корреляционной зависимости экс-плуатационной скорости проводки судов от показателя трудности усло-вий плавания (толщины льда). Из ана-лиза графика также следует, что дан-ные тактической ледовой информа-ции разрешением от десятков до ста метров дают возможность в наиболее тяжелый зимне-весенний период на-вигации повысить в 2–3 раза эксплуа-

тационные скорости проводки кара-ванов во льдах.

Пропорционально этому увеличи-вается количество проведенных судов (пропускная способность трасс плава-ния).

На графике (рис. 4) отмечен уро-вень скорости проводки судов — 2 узла, ниже которого дальнейшая экс-плуатация ледовой трассы считается нерентабельной и не соответствующей условиям безопасности мореплавания. В рассматриваемом нами случае к та-кому периоду относятся апрель и май (по значениям скорости V°). Значения скорости V1 в этот же период достига-ют 4–5 узлов. Из этого следует, что ис-пользование данных тактической ледо-вой информации разрешением от де-сятков до ста метров служит мощным резервом расширения возможных сро-ков навигационного периода и повы-шения безопасности проводки судов во льдах.

Выводы

Из имеющихся спутниковых средств, предоставляющих данные навигаци-онной ледовой информации — стра-

Айсберг

Page 35: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 33

тегической, оперативной и тактиче-ской, — наиболее перспективными яв-ляются инструментальные (радиолока-ционные) средства разрешением от де-сятков до ста метров (ERS, RADARSAT, ENVISAT или им подобные).

Данные NOAA по причинам низ-кой разрешающей способности и за-висимости от условий освещенности, видимости (полярной ночи, облачно-сти, тумана) имеют ограниченное при-менение и используются при составле-нии обзорных и оперативных ледовых карт. Данные Modis (Terra, Aqua), хотя и имеют более высокое разрешение по сравнению с NOAA (250 м), тем не ме-нее также зависимы от погодных усло-вий и освещенности.

Преимущества использования радиолокационных данных (ERS, RADARSAT, ENVISAT) для навигации заключаются в следующем:• возможность мониторинга льда

с достаточно высокой разрешаю-щей способностью независимо от условий видимости и освещенно-сти. При этом обеспечивается регу-лярное получение ледовой инфор-мации для создания ледовых карт и решения навигационных задач на всех уровнях деятельности по-требителей — стратегическом, оперативном, тактическом;

• возможность обработки, транс-формации, передачи и использова-ния информации на основе совре-менных компьютерных технологий и спутниковых средств связи;

• результативность использования снимков разрешением от десят-ков до ста метров повышает уро-вень эксплуатационной проводки судов во льдах в 1.5–2 раза, повы-шает безопасность ледового плава-ния, снижает аварийность судов во льдах.Для использования радиолокаци-

онных данных с КА ERS, RADARSAT, ENVISAT в практике судоходства на

уровне решения организационных и оперативных задач управления дви-жением флота целесообразно создание на базе дешифрированных снимков об-зорных и оперативных ледовых карт, трансформированных с учетом по-требностей береговых пользователей.

Для решения конкретных тактиче-ских задач плавания — выбора пути, способа проводки, безопасного манев-рирования во льдах — целесообраз-но использовать оригинальные сним-ки в цифровом виде с соответствую-щим программным обеспечением, по-зволяющим совмещать геопривязан-ные снимки с электронными путевы-ми картами. Дешифрирование навига-ционно значимых характеристик ледя-ного покрова в этом случае будет осу-ществляться судоводителями, имею-щими навыки такого дешифрирова-ния после соответствующей подготов-ки и обучения. При этом должна обе-спечиваться высокая оперативность поступления снимков на суда и ледо-колы с таким расчетом, чтобы от мо-мента съемки льда до поступления ин-формации на судно задержки по вре-мени не превышали нескольких часов.

Будущую систему спутникового мониторинга в целях навигации необ-ходимо строить на основе применения инструментальных дистанционных средств достаточно высокого разреше-ния — не ниже 50–100 м на местно-сти. Методика валидации этих данных должна предусматривать возможность создания обзорных и оперативных карт для береговых структур управле-ния движением флота. Часть оператив-ной ледовой информации в виде ледо-вых карт района плавания следует пе-редавать на ледоколы и суда. Основой информационного обеспечения для решения судоводителями тактических задач плавания могут служить ори-гинальные снимки без предваритель-ного дешифрирования. Определение потребности в ледовых картах, часто-

те их поступления в интересах поль-зователей устанавливается структура-ми, осуществляющими организацию и управление движением флота. Соз-дание ледовых карт должно осущест-вляться на базе специализированных ледовых центров.

Selecting Navigation Routes and Accessing Efficiency of Ice Navigation Data Application. By N. Babich

The practice of ice channeling reveals that the actual route of the convoys differs a lot from the anticipated itinerary. It is expedient to use original digital images with respective software, enabling to combine geolocated images with electronic route maps, to resolve individual tactical tasks of navigation, such as itinerary selection, escorting method and safe maneuvering through the ice.

Page 36: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

34 ▪ Земля из космоса

Спутниковое сопровождение ледовой экспедиции ТОИ ДВО РАН в море Лаптевых

1Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, 690041, Россия, г. Владивосток, ул. Балтийская, д. 43, тел.: +7(423)234-08-73; e-mail: [email protected]Международный Арктический исследовательский центр, Университет Аляски, Фэрбанкс, США (International Arctic Research Center, University of Alaska, Fairbanks, USA)3ИТЦ «СКАНЭКС», 119021, г. Москва, ул. Россолимо, д. 5/22, стр. 1, e-mail: [email protected]

В.А. Дубина1, Л.М. Митник1, И.П. Семилетов1, 2, О.В. Дударев1, А.А. Кучейко3

Ключевые слова: экспедиция, экзогенные процессы, криолитозона, климатические изменения,

ледовая обстановка, радиолокационные изображения

Key words: expedition, exogenous processes, permafrost zone, climatic change, ice situation, radar images

с 1990 г. Тихоокеанский оке-анологический институт (ТОИ) ДВО РАН прово-дит комплексные гидроло-

гические и биогеохимические ис-следования в Тихоокеанском секто-ре Арктики (ТСА), который включа-ет в себя северную часть Берингова моря и районы Северного Ледовито-го океана, находящиеся под влияни-ем тихоокеанских вод, — Чукотское и Восточно-Сибирское моря, а так-же частично моря Бофорта и Лапте-вых. С 2003 г. подготовка и проведе-ние экспедиций в ТСА сопровожда-ется комплексным анализом муль-тисенсорной спутниковой инфор-мации, что позволяет повысить эф-фективность планирования и прове-дения научно-исследовательских ра-бот. Разрабатываются новые методы интерпретации разнородных спутни-ковых данных, алгоритмы восстанов-

ления гидрометеорологических пара-метров, в первую очередь — харак-теристик ледяного покрова. Вопро-сы усвоения данных дистанционно-го зондирования Земли рассматрива-ются в рамках применения распреде-ленной инфраструктуры коллектив-ного пользования.

Экспедиция

Международная экспедиция, в со-ставе которой работали 18 чело-век, проводилась в апреле 2011 г. на льду губы Буор-Хая в море Лаптевых (рис. 1, 2, 4). Экспедиция продолжи-ла научно-исследовательские рабо-ты, которые начались в 1999 г. Основ-ные цели работы: изучение роли экзо-генных процессов в трансформации прибрежно-шельфовой криолитозоны за позднечетвертичное время и оцен-ка климатических изменений, обуслов-

ленных возможным катастрофическим выбросом метана в атмосферу [2, 7].

Экспедиционные исследова-ния осуществляются в соответствии с российско-американским Догово-ром между Президиумом РАН и ДВО РАН, с одной стороны, и Нацио-нальной Океанографической и Ат-мосферной Администрацией США и Международным Арктическим на-учным центром Университета Аляска в Фэрбанксе, США — с другой.

Организатором работ является ла-боратория арктических исследова-ний ТОИ ДВО РАН, а руководите-лем — заведующий лабораторией, д.г.н. И.П. Семилетов. В экспедиции 2011 г. приняли участие Тиксинская гидрографическая база Министерства транспорта России; Институт мерзло-товедения Сибирского отделения РАН, г. Якутск; Московский государствен-ный университет имени М.В. Ломоно-

Page 37: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 35

сова; Усть-Ленский государственный заповедник, пос. Тикси; Международ-ный Арктический научный центр, Фэр-банкс, Аляска, США; Полярная геокос-мофизическая обсерватория Инсти-тута космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, г. Якутск.

Спутниковые данные

Для анализа ледовой обстановки ис-пользовались следующие данные:• измерения в ИК-диапазоне (10.78–

11.28 мкм) спектрорадиометров MODIS со спутников Terra и Aqua;

• изображения в истинном цвете с разрешением 250 м, создаваемые комбинацией 1-го (длина волны

= 0.645 мкм, разрешение 250 м), 4-го ( = 0.555 мкм, разрешение 500 м) и 3-го ( = 0.469 мкм, раз-решение 500 м) спектральных ка-налов спектрорадиометра MODIS;

• измерения в видимом и ИК-диапазонах тематического карто-графа ETM+, установленного на спутнике Landsat 7;

• радиолокационные изображения со спутника Envisat с низким про-странственным разрешением из архива Европейского космическо-го агентства (ESA);

• изображения со спутника Envisat с размером пикселя 75 × 75 м из оперативного архива ESA;

• изображения со спутника RADAR- SAT-1, принятые в оперативном режиме в приемном центре ИТЦ «СКАНЭКС» в Магадане. Радиолокационная (РЛ) съемка юж-

ной части моря Лаптевых выполнялась 30 апреля и 1 мая в режимах «Стан-дарт» (размер кадра 100 × 100 км, меж-пиксельное расстояние 12.5 × 12.5 м) и «Детальный» (два кадра размером 50 × 50 км каждый с межпиксельным расстоянием 6.25 × 6.25 м). Синтез изображений осуществлен в полуавто-

Рис. 2. Остановка санно-тракторного поезда экспедиции возле м. Муостах (слева). Произ-водство буровых работ на льду губы Буор-Хая (справа). Фото А. Куриленко

Рис. 3. Изображение РСА RADARSAT-1 в режиме «Стандартный» за 30 апреля 2011 г. Интерфейс портала «Космоснимки — моря России» (ocean.kosmosnimki.ru)

Рис. 1. Карта моря Лаптевых. Черны-ми изолиниями по-казано среднемно-голетнее распреде-ление солености на поверхности моря зимой [5]. Толстой красной линией от-мечено положение кромки припая в се-редине февраля, а тонкой — в начале зимы [4, 5]. Серыми изолиниями пред-ставлены изобаты, а стрелками — тече-ния на поверхности моря летом [5]

Page 38: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

36 ▪ Земля из космоса

матическом режиме на станции в Ма-гадане, а геопривязка — программ-ным продуктом ScanEx Image Processor в Московском центре ДЗЗ ИТЦ «СКА-НЭКС». После обработки изображе-ния были размещены на веб-портале «Космоснимки — моря России» (http://ocean.kosmosnimki.ru/, рис. 3).

Одновременно с обработкой в Мо-скве данные в стандартном формате хранения РЛ-данных CEOS-SAR-CCT по протоколу FTP были получены во Владивостоке, где также прошли стан-дартную и тематическую обработку.

Анализ ледовой обстановки

По данным Национального ледового центра США (http://www.natice.noaa.gov) припай в море Лаптевых полно-стью сформировался к 1 марта. В сере-дине апреля максимальная расчетная толщина льда в губе Буор-Хая состав-ляла 164 см, а кромка припая распола-галась близко к своему среднемного-летнему положению, которое отмече-но толстой красной линией на рис. 1. На этом же рисунке тонкой красной

линией показано среднемноголетнее положение кромки припая в начале зимы. На границе припая при ветрах западного и юго-западного направле-ний в январе-феврале могут образовы-ваться полыньи.

На рис. 4 показаны спутниковые изображения южной части моря Лап-тевых 6 апреля 2011 г. На видимом изображении (слева) наблюдается рав-номерный снежный покров на льду губы и бесснежный участок пример-но в 15 км к востоку от дельты реки Лена. Сухой снег практически прозра-чен для электромагнитных волн ми-кроволнового диапазона, и поэтому вариации яркости изображения РСА вызваны изменчивостью характери-стик ледяного покрова: шероховато-стью поверхности, соленостью, усло-виями его формирования, возрастом и другими факторами [1, 3]. Рассея-ние РЛ-сигналов морским льдом обу-словлено поверхностными и объемны-ми неоднородностями [1]. В пресном льду (соленость менее 1 промилле, глубина проникновения РЛ-сигналов в лед велика) наблюдается поверхно-

стное и объемное рассеяние. При со-лености более 5 промилле основными факторами рассеяния становится ше-роховатость поверхности льда. Поэто-му на изображении РСА более высо-кой яркостью обладают льды, образо-вавшиеся из пресной или солоноватой воды (с соленостью менее 5 промил-ле). Такие льды наблюдаются в узкой полосе, примыкающей к дельте реки Лена (ограниченной изобатой 10 м), в зал. Неелова и у юго-западного бе-рега губы. Яркие участки на изобра-жении РСА к востоку от дельты Лены обусловлены, вероятнее всего, ше-роховатостью поверхности молодого льда, который сформировался в полы-ньях, образовавшихся в третьей дека-де января и второй декаде февраля.

При температуре воздуха ниже –6°С и слабом ветре льды толщи-ной менее 1 м имеют отчетливые тер-мические контрасты, обусловлен-ные вариациями толщины [1]. На ИК-изображении (рис. 4, справа) бо-лее тонкий лед выглядит более ярким: тепловой поток от воды максима-лен, чему способствует и отсутствие

Рис. 4. Изображения спектрорадиометра MODIS со спутника Aqua губы Буор-Хая 6 апреля 2011 г. в видимом и ИК-диапазонах (слева и справа соответственно) и изображение РСА со спутника ENVISAT (в центре). Белый квадрат на изображении РСА обозначает границы фрагмента изображения RADARSAT-1 за 1 мая 2011 г., показанного на рис. 5.

Page 39: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 37

снега (рис. 4, слева). Область само-го тонкого льда к востоку от дель-ты Лены характеризуется повышен-ным РЛ-рассеянием: ей соответству-ет самый яркий участок на изображе-нии РСА. В предыдущих экспедициях в этом районе (72.59°N, 130.11°E) за-регистрирован максимум растворен-ного в морской воде метана [7]. Имен-но в этом месте были запланированы основные работы, но из-за недостаточ-ной для тяжелой техники толщины льда план экспедиции был изменен.

Санно-тракторный поезд доставил экспедицию из поселка Тикси по льду губы Буор-Хая в стационарный базо-вый лагерь, расположенный пример-но в 17 км к северо-северо-западу от о. Муостах (71.6926° с.ш., 130.3669° в.д.). Из базового лагеря ежедневно на вездеходе и вертолете прокладыва-лись маршруты к точкам океанографи-ческих исследований. Основной рай-он работ очерчен белым квадратом на рис. 4 (середина). Анализ данных спут-никовых скаттерометров и многолет-ние визуальные наблюдения свидетель-ствуют о том, что припай моря Лапте-вых менее деформирован по сравне-нию со льдами арктического бассейна [6]. Однако в апреле 2011 г. участники экспедиции обнаружили в ледяном по-крове губы Буор-Хая многочисленные трещины, узкие разводья и гряды торо-сов шириной 1–2 м, которые серьез-но осложняли передвижение вездехо-дов. Для идентификации особенностей ледяного покрова подобных масшта-бов необходимо использовать спутни-ковые сенсоры, обладающие высоким (порядка 1 м) пространственным раз-решением. Для исследования Тихооке-анского сектора Арктики до недавне-го времени использовались данные вы-сокого разрешения, которые принима-лись станцией на Аляске. Исследуемый район находится на границе устойчи-вого приема этой станции, что и побу-дило авторов работы [6] использовать

для исследования ледовой обстанов-ки в районе дельты реки Лена изобра-жения РСА со спутника RADARSAT-1 с пространственным разрешением только 100 м. Установленная в Магада-не спутниковая приемная станция по-зволяет принимать изображения РСА этого района со спутников RADARSAT во всех режимах. Изображения РСА с размером пикселей 12.5 × 12.5 м и 6.25 × 6.25 м позволили деталь-но картировать положение трещин и узких гряд торосов в районе выпол-нения научно-исследовательских работ на льду губы Буор-Хая (рис. 5). Несмо-тря на небольшие поперечные разме-ры (1–2 м), следы деформации припая различимы на РЛ-изображении с раз-мером пикселя 12.5 × 12.5 м вследствие сильного рассеяния РЛ-сигналов от то-росов, окаймляющих трещины, и их значительной протяженности (от еди-ниц до десятков километров).

Благодарности

Участники экспедиции выражают свою глубо-кую признательность всем сотрудникам ИТЦ «СКАНЭКС», которые обеспечили прием, обра-ботку и передачу во Владивосток данных, получен-ных со спутника RADARSAT-1.Работа частично поддержана грантом РФФИ 11-05-12047-офи-м-2011.

Литература:1. Вагапов Р.Х., Гаврило В.П., Козлов А.И., Ле-

бедев Г.А., Логвин А.И. Дистанционные ме-тоды исследования морских льдов. СПб: Ги-дрометеоиздат, 1993. 342 с.

2. Семилетов И.П., Дударев О.В., Пипко И.И., Салюк А.Н., Шахова Н.Е. Морские исследо-вания в Арктике на рубеже третьего тыся-челетия / В сб. «Дальневосточные моря Рос-сии». Кн. 4. Гл. ред. В.А. Акуличев. Кн. 2. Исследования морских экосистем и биоре-сурсов / Отв. ред. В.П. Челомин. М: Наука, 2007. С. 309–324.

3. Carsey F. Microwave remote sensing of sea ice. Geophysical Monograph 68, AGU. 1992. 462 p.

4. Dethleff D. Dense water formation in the Laptev Sea flaw lead // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. C12022, doi:10.1029/2009JC006080.

5. Dmitrenko I.A., Tyshko K.N., Kirillov S.A., Eicken H., Hoelemann J.A., Kassens H. Impact of flaw polynyas on the hydrography of the Laptev Sea // Global and Planetary Change. 2005. V. 48. Issue 1–3. P. 9–27.

6. Eicken H., Dmitrenko I., Tyshko K., Darovskikh A., Dierking W., Blahak U., Groves J., Kassens H. Zonation of the Laptev Sea landfast ice cover and its importance in a frozen estuary // Global and Planetary Change. 2005. V. 48. Issue 1–3. P. 55–83.

7. Shakhova N., Semiletov I., Salyuk A., Yusupov V., Kosmach D., Gustafsson О. Extensive methane venting to the atmosphere from sediments of the East Siberian Arctic shelf // Science, 2010: 1246–1250 [DOI:10.1126/science.1182221].

Satellite-Based Escorting of the Ice Expedition in the Laptev Sea. By V. Dubina, L. Mitnik. I. Semiletov, O. Dudarev, A. Kucheiko

The international ice-marine expedition, carried out in April 2011 on the ice of the Buor-Xaiya Bay in the Laptev Sea continued the research scientific work, aimed at the study of the role of exogenous processes in transformation of seashore shelf permafrost zone of Late Quaternary period and evaluation of climate changes. Satellite radar images enabled to map in details the position of ice cracks and narrow ice leads within the area of the research scientific work..

Рис. 5. Фрагмент изображения РСА, по-лученного со спутника RADARSAT-1 1 мая 2011 г. Стрелками отмечены яркие линии, представляющие собой радиолокацион-ные сигнатуры трещин и узких разводий в припае, обрамленных торосами и запол-ненных молодым льдом. Границы изобра-жения отмечены на рис. 4.

Page 40: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

38

Page 41: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Лишайниковая тундра, Ямало-Ненецкий АО, долина реки Юридейяха. Снимок WorldView-2 (©DigitalGlobe, ИТЦ «СКАНЭКС»)

39

Page 42: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

40 ▪ Земля из космоса

Обнаружение стамух на акватории Восточно-Сибирского и Карского морей при помощи данных ДЗЗ

1 Ведущий специалист управления эксплуатации флота ФГУП «Атомфлот», 183017, г. Мурманск-17, тел.: +7(8152)553-3552 Ведущий специалист ФГУП «Атомфлот»3 Инженер-гидролог 1 категории управления эксплуатации флота ФГУП «Атомфлот»

управление эксплуатации флота ФГУП «Атом-флот» совместно с инженерно-технологическим центром «СКАНЭКС» весной 2011 г. выполнили совместный проект по оперативному спутнико-

вому детектированию крупных стамух в мелководных рай-онах Карского и Восточно-Сибирского морей, через кото-рые в период навигации проходят маршруты следования судов.

Стамуха — лед, остановленный в движении и оставший-ся на мели у берегов или на банках. Это торосистые ледо-вые образования, обнаружение и картографирование кото-рых на судоходных трассах в мелководных районах Аркти-ки является важной задачей для обеспечения безопасности ледокольной проводки караванов судов по трассам Север-ного морского пути (СМП) [1]. В восточном районе Аркти-ки, где промеры глубин выполнены с недостаточной часто-той, стамухи могут формироваться на безымянных банках, не обозначенных на картах, на глубинах более 20 м. Одна-ко отмечены случаи образования стамух и на гораздо боль-ших глубинах [2].

Раннее обнаружение стамух на путях будущего плавания караванов судов важно с точки зрения обеспечения безо- пасности мореплавания. В пользу этого свидетельствуют, по крайней мере, следующие аргументы: • «соприкосновение со стамухами опасно для любых

судов» [3];• вокруг стамух, сидящих на мели, образуется собствен-

ный припай размером до десяти и более миль, что необ-ходимо учитывать судоводителям при выборе маршрута плавания, прокладывая его таким образом, чтобы прой-ти часть пути по заприпайной полынье;

• в районах арктических морей, где промеры глубин вы-полнены с недостаточной частотой, обнаружение стаму-хи в районе с глубинами на карте в пределах 20 м может указывать на наличие в этом месте банки, не обозначен-ной на карте;

• «в некоторых случаях за стамухами можно укрываться от надвигающегося массива» [3];

• «в летнее время, разрушаясь от таяния, стамухи рассы-паются, продуцируя массу мелкобитого и тертого льда»

А.А. Давыдов1, С.П. Дейнека2, А. Ким3

Ключевые слова: суда, стамуха, ледовая обстановка, космический мониторинг, контроль

Key words: ships, stamukha, ice situation, space monitoring, control

Page 43: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 41

[3], что может представлять угрозу для судов, особенно в условиях плохой видимости.С целью контроля ледовой обстановки на СМП и, в част-

ности, обнаружения стамух в управлении эксплуатации флота ФГУП «Атомфлот» проводится постоянный спутни-ковый мониторинг акваторий арктических морей России, через которые в период навигации будут проходить марш-руты плавания судов.

Исходная информация для обнаружения стамух была получена из следующих источников.

1. Данные MODIS со спутников Terra и Aqua разрешением 250 м — с сай-та http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov. Геопривязанные изображения вы-кладываются NASA ежедневно, в те-чение 2–5 часов после съемки реги-она.

2. Данные спутника ENVISAT-1 разре-шением 300 м — с сайта http://www.seaice.dk. Геопривязанные изобра-жения выкладываются на сайт через 5–15 часов после съемки, снимки конкретного района при этом по-вторяются 1–2 раза в неделю.

3. Данные спутника RADARSAT-1 раз-решением от 8 до 100 м принима-лись ИТЦ «СКАНЭКС» на стан-ции «УниСкан» в Москве, Мегионе и Магадане и выкладывались в опе-ративном режиме на сайте http://projects.scanex.ru/atomflot. Перио-дичность и район съемки определя-ются заказчиком.

4. Данные со спутников EROS A, EROS B и SPOT 5 разрешением 1.9 м, 0.7 м и 5 м соответствен-но также предоставлялись ИТЦ «СКАНЭКС» после того, как коор-динаты стамух с образованным во-круг них припаем были достаточно надежно установлены. В рамках этой работы первые ста-

мухи в Восточно-Сибирском море были обнаружены 19.01.2011 г. на снимке с КА «Метеор-М» № 1 (МСУ-МР), представленном на сайте НИЦ «Планета» (рис. 1). После определения приблизительных координат объектов специалисты управления эксплуата-

ции флота, начиная с марта 2011 года, целенаправленно от-слеживали информацию по районам предположительного нахождения стамух.

В период с 10 марта по 20 апреля было получено и про-анализировано по Восточно-Сибирскому морю 14 снимков с КА Terra и Aqua, 6 снимков — с КА ENVISAT-1, 13 сним-ков — с КА RADARSAT-1, 5 снимков — с КА EROS B, 1 сни-мок — с КА EROS A, 3 снимка — с КА SPOT 5.

Все снимки размещены на сайте http://projects.scanex.ru/atomflot, доступ к которому был предоставлен

Рис. 1. Снимок с КА «Метеор-М» № 1 за 19 января 2011 г.

Page 44: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

42 ▪ Земля из космоса

ИТЦ «СКАНЭКС». Снимки поочередно накладывались на электронную карту, что позволило отслеживать изменения ледовой обстановки в районах предположительного нахож-дения стамух.

На снимках стамухи с образовавшимся вокруг них при-паем выделяются по ряду характерных признаков:• На подветренной стороне от припая стамухи образуется

полынья. При смене направления ветра полынья меняет свое местоположение.

• Стамуха с припаем сохраняет свое местоположение, в то время как лед вокруг нее дрейфует в зависимости от на-правления и скорости ветра (аналогичный подход к вы-делению стамух в дрейфующем льду приведен в работе «Стамухи моря Лаптевых» Ю.А. Горбунова, С.М. Лосе-ва, Л.Н. Дымента [4]).

• Местоположение обнаруженной стамухи на карте обыч-но находится на глубинах менее 20 м (чаще на банках с глубинами 5–10 м).На рис. 2. хорошо видно изменение местоположения

заприпайной полыньи при смене направления ветра. При этом положение самой стамухи с припаем остается неиз-менным.

В результате проведенной работы в Восточно-Сибирском море было выявлено пять стамух, определены их координа-ты, с навигационной карты сняты отметки глубин в районах их расположения. Сведения об их основных характеристи-ках приведены в табл. 1.

Две стамухи из приведенных пяти располагаются на банках с глубинами 5–6 метров, одна — на глубине 18–20 метров и две — на глубинах больше двадцати ме-тров, причем в районе стамухи № 4 указанные на путевой карте промеры выполнены на значительном расстоянии от нее.

Аналогичная работа была проведена и для акватории Карского моря. Было выявлено три стамухи. Сведения о них приведены в табл. 2.

На рис. 3 и рис. 4 показано местоположение обнару-женных стамух в Восточно-Сибирском и Карском морях. На рис. 5 представлено изображение одной из них c соб-ственным припаем в Карском море (SPOT 5)

Координаты выявленных стамух были переданы в Служ-бу безопасности мореплавания ФГУП «Атомфлот», капита-нам атомных ледоколов, а также в Государственное гидро-графическое предприятие.

Рис. 2. Изменение ледовой обстановки вокруг одной из стамух в Восточно-Сибирском море

Рис. 3. Местоположение стамух в Восточно-Сибирском море

Рис. 4. Местоположение стамух в Карском море

Рис. 5. Одна из стамух с припаем в Карском море — снимок с КА SPOT 5, дата съемки 29.04.2011 г. (© SpotImage, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 45: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 43

Выводы и рекомендации

Мониторинг акватории арктических морей при помощи данных ДЗЗ позволяет с большой заблаговременностью (до нескольких месяцев) определять местоположение части об-разовавшихся стамух с припаем вокруг них, что важно для обеспечения безопасности мореплавания.

№ п/п

Наи-большая

длина припая вокруг

стамухи (мили)

Наи-большая ширина припая вокруг

стамухи (мили)

Глуби-на моря

(м)

Примечание

1 13.5 7.5 Около 5

2 11 4 Около 6

3 20 13 18–20Желательно проведе-

ние промеров

4 11 5 23–24

Вблизи местонахож-дения стамухи при-меры отсутствуют. Крайне желатель-

но проведение про-меров

5 11 2 22Желательно проведе-

ние промеров

№ п/п

Наиболь-шая дли-на при-пая во-

круг ста-мухи

(мили)

Наиболь-шая ши-

рина припая вокруг

стамухи (мили)

Глуби-на моря

(м)

Примечание

1 7 2.5 10

2 11 6 5

3 6 5 14Желательно проведе-

ние промеров

Табл. 1. Результаты спутникового мониторинга акватории Восточно-Сибирского моря с целью определения местонахож-дения стамух в марте–апреле 2011 г.

Табл. 2. Результаты спутникового мониторинга акватории Карского моря с целью определения местонахождения стамух в марте–апреле 2011 г.

Для уверенного детектирования стамух необходимо, на-чиная с февраля, производить съемку районов, где предпо-лагается прохождение будущих трасс плавания и возможно образование стамух, не реже одного раза в декаду.

Основными источниками информации при выполнении данной работы служили радиолокационные снимки разре-шением 100 м и оптические разрешением 250 м. Только по-сле уверенного детектирования стамухи по этим данным производилась съемка с более высоким разрешением. В ре-зультате такого подхода были выявлены только крупные ста-мухи с припаем вокруг них в несколько миль в длину и ши-рину. Можно предположить, что если вести регулярную (один раз в декаду) съемку районов предполагаемого об-разования стамух с более высоким разрешением (8, 25 м), увеличится вероятность обнаружения стамух с припаем гораздо меньшего размера.

Литература:1. Атлас ледовых образований. Гидрометеоиздат, 1974.2. Горбунов Ю.А., Дымент Л.Н., Лосев С.М. Стамухи моря Лаптевых //

Проблемы Арктики и Антарктики, 2008, № 2.3. Рекомендации по тактике ледового плавания в восточном районе Ар-

ктики // ВО «Мортехинформреклама», 1990.4. Горбунов Ю.А., Дымент Л.Н., Лосев С.М. Плотность стамух в Печор-

ском море // Проблемы Арктики и Антарктики, 2011, № 1.

Stamukha Detection within the Water Area of the East-Siberian and Kara Seas Using Remote Sensing Data . By А. Davydov. S. Daineka, A. Kim

The project of operational satellite-based detection of large stamukhas in shallow water areas of the Kara and East-Siberian seas was carried out in spring 2011. These seas are used for ships routing during the navigation season. The main source of information was 100 m resolution radar and 250 m resolution optical images. Only large stamukhas with fast ice of several miles long and wide around them were detected as a result.

Page 46: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

44 ▪ Земля из космоса

Спутниковый мониторинг ледовой обстановки в Охотском мореВ.А. Левин1, А.И. Алексанин2, М.Г. Алексанина3, П.В. Бабяк4, А.В. Громов5, Ю.В. Наумкин6, Е.В. Фомин7, М.В. Стопкин8

Ключевые слова: дистанционное зондирование, мониторинг льда, скорость дрейфа льда,

информационные системы

Key words: remote sensing, sea ice monitoring, ice drift velocity, informational systems

Зимняя навигация на севере Охотского моря начина-ется в конце декабря–начале января. Именно в это время бухты покрываются прочной ледовой кор-кой. Только морем можно завезти сюда продукты,

топливо и технику. Маршрут выбирается таким образом, чтобы как можно бОльшая его часть проходила по чистой воде или дробленому льду. Суда из Приморья, Сахалина и Хабаровского края самостоятельно доходят до кромки льда и собираются в ожидании ледокола…

До 90-х гг. прошлого века ледовая информация поступа-ла от авиации. Сейчас ледовая информация в основном по-ступает со спутников в форме изображений видимого, ин-фракрасного (ИК) и микроволнового диапазонов спектра.

Для проводки судов во льдах необходимы в режиме ре-ального времени (запаздывание не более 2–3 часов) сле-дующие данные:

• детальные изображения структуры льда с оценкой его толщины и указания полей торосов;

• оценка скорости движения ледовых полей и зон сжатия льда;

• прогноз детального изображения льда на заданное время.Наибольшим спросом пользуется свободно распростра-

няемая информация радиометров MODIS со спутников Aqua и Terra (пространственное разрешение 250 м в види-мом и 1000 м в ИК, тепловом диапазонах спектра). На Даль-нем Востоке в оперативном режиме изображения со спут-ников Aqua и Terra можно получать со станций ИАПУ ДВО РАН (Владивосток), РЦПОД (Хабаровск) и станции ИТЦ «СКАНЭКС» в Магадане.

Состояние научных исследований в области спутнико-вого мониторинга ледовой обстановки на море таково, что детальных карт дрейфа льда и зон сжатия на сегодняшний

1Академик, заместитель директора по научной работе ИАПУ ДВО РАН, руководитель ЦКП Регионального спутникового мониторинга окружающей среды ДВО РАН, тел.: +7(4232)31-39-99, e-mail: [email protected]К.т.н., заведующий лабораторией спутникового мониторинга, Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Радио, д. 5, www.iacp.dvo.ru, www.satellte.dvo.ru, тел.: +7(4232)310-468, e-mail: [email protected]К.т.н., ст.н.с., лаборатория спутникового мониторинга, Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН, e-mail: [email protected]Гл. специалист, лаборатория спутникового мониторинга, Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН, e-mail: [email protected]Гл. специалист, лаборатория спутникового мониторинга, Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН, e-mail: [email protected]Гл. специалист, лаборатория спутникового мониторинга, Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН, e-mail: [email protected]Ведущий инженер, лаборатория спутникового мониторинга, Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН, e-mail: [email protected]Студент, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, ул. Суханова, д. 8, тел.: +7(423)243-32-80, e-mail: [email protected]

Page 47: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 45

день на регулярной основе не строят. Задачи 2 и 3 (обозна-ченные выше) частично решаются, но дополнительно тре-буются также исследования по созданию новых технологий и оценке их точности.

Оперативный мониторинг ледовой обстановки в Охотском море

Центр коллективного пользования регионального спутни-кового мониторинга окружающей среды ДВО РАН в насто-ящее время ведет мониторинг ледовой обстановки на ре-гулярной основе. Для обеспечения информационной под-держки ледовой проводки судов к порту Магадан в адми-нистрацию морского порта Магадан в период навигации с 1 января по 31 мая 2010–2011 гг. (в течение двух лет) че-рез FTP-сервер поставлялись продукты обработки спутни-ковых данных. В рамках этих работ решались две основные задачи информационного обеспечения навигации: получе-ние и мониторинг кромки льда (применяемые методики изложены в работах [1–2]); получение изображений струк-туры льда (трещины, разводья). Эта информация необходи-ма для прокладки оптимального маршрута ледокола и судов.

Коротко о структуре поставки данных. Изображения со спутников Terra и Aqua ежедневно поставлялись в двух спектральных каналах — видимом (0.859 мкм) и инфра-красном (10.5 мкм). В видимом диапазоне величина ярко-сти пикселя характеризует отраженную от единицы площа-ди энергию, а в ИК-канале — радиационную температуру поверхности (льда, облачности или воды).

Изображения каждого канала поставляются в двух фор-матах — графическом (расширение имени файла «.png») и как массив данных (расширение «.pro»). С данными по-следнего формата можно работать с помощью программы Glance, размещенной в открытом доступе на сайте Спут-никового центра ДВО РАН (http://www.satellite.dvo.ru/files/Glance180setup.exe). Программа Glance необходима для де-тального просмотра слабоконтрастных участков изображе-ний. Кроме того, она позволяет получать координаты каж-дой точки изображения и ее физические характеристики (альбедо или радиационную температуру), а также прово-дить расчеты некоторых простых статистических характе-ристик выделенного участка, менять палитры изображения (их несколько десятков) и сохранять изображения в раз-личных графических форматах. Для визуального отделения льда от облачности поставляется RGB-изображение в гра-фическом формате «.jpg». Для лучшей идентификации об-лачности палитры подобраны таким образом, чтобы на фоне голубовато-синего льда проступала оранжево-красная облачность (рис. 1).

Все данные представляются в меркаторской проекции с пространственным разрешением 250 м. При построе-нии изображений в проекции используется геоид WGS-84. Изображения канала 10.5 мкм имеют исходное разрешение 1 км, этим объясняется то, что они выглядят «размытыми». Канал дает температуру поверхности, которая может ис-пользоваться для априорной оценки толщины льда.

Автоматический расчет скоростей перемещений ледовых полей

Расчет перемещений ледовых полей является актуальной задачей спутникового информационного обеспечения су-доходства в северных морях. Уже предпринималось нема-ло попыток создать надежный автоматический метод рас-чета скоростей течений по последовательности спутнико-вых изображений.

Предложенные подходы можно условно разделить на три группы. Первый подход позволяет рассчитывать пере-нос трассера течениями в соответствии с уравнением не-разрывности; второй подход позволяет сделать это с помо-щью выделения контуров и прослеживания их характерных особенностей; третий — с использованием максимальной кросс-корреляции (МКК) [6] яркости площадок двух изо-бражений (поиск на втором изображении образа выбран-ной элементарной площадки первого изображения). Одна-ко можно выделить два существенных недостатка автома-

Рис. 1. Ледовая обстановка в Охотском море на подходе к порту Магадан (RGB-изображение в меркаторской проекции со спутника Aqua/MODIS за 23 февраля 2011 г., GR 02:28)

Page 48: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

46 ▪ Земля из космоса

тических методов: занижение значений величин скоростей (что более присуще первому и третьему подходам и только для воды) и наличие значительного количества «ложных» векторов (не удовлетворяющих заданной точности), эффек-тивная процедура фильтрации которых не была создана. В то же время визуально-ручное прослеживание переме-щений яркостных неоднородностей (метод морских марке-ров — МММ) дает приемлемые результаты.

В Спутниковом центре ДВО РАН для автоматического расчета скоростей перемещений создан новый метод [3], базирующийся на методиках МКК. Для улучшения работы метода МКК вводится новый критерий отбраковки постро-енных векторов, представляющий собой априорную оценку точности расчета скорости перемещений. Оценка базиру-ется на естественном предположении, что точность зависит от свойств автокорреляционных функций площадок и ве-личины полученной кросс-корреляции: чем выше величина кросс-корреляции и чем резче убывают автокорреляцион-ные функции при движении от центра площадки к ее гра-ницам, тем выше точность расчета перемещения.

Эксперименты показали, что использование предложен-ного критерия отбраковки может позволить отказаться от высокоточных процедур фильтрации облачности и радио-метрической коррекции изображений, так как эти сопут-ствующие задачи зачастую отличаются не меньшей сложно-стью, чем основная задача. Для оценки работоспособности критерия были отобраны все основные случаи, которые мо-гут приводить к росту «ложных» векторов:• присутствие ячеистой и полупрозрачной облачности;• присутствие сплошной облачности;• значительная трансформация ледяных полей (поворот

и сдвиг).В качестве эталона для сравнения использовались дан-

ные, построенные по спутниковым изображениям мето-дом МММ. Для сравнения рассчитывались следующие ве-личины: длина вектора рассогласования двух оценок ско-рости перемещения — ||ΔV|| и величина критерия — AR. Информативность метода и его точность оценивались для заданного порога отбраковки. Допустимая точность, так же, как порог критерия отбраковки AR, была зафиксиро-вана и равнялась 0.1 м/сек. Пример построения векторов для акватории, частично закрытой облачностью, приведен на рис. 2.

В отличие от МКК, подавляющая масса неточных век-торов отбраковывается, а оставшиеся вектора в основном имеют точность лучше, чем 0.1 м/сек. Таким образом, на-блюдается стопроцентная отбраковка векторов, построен-ных по изображениям, полностью закрытым облачностью (случай полного отсутствия корректных векторов). Сравне-

ние информативности и точности нового метода с методом МКК подтверждает его существенное преимущество при различных условиях наблюдения. Метод обеспечивает вы-сокую информативность при построении полей скоростей перемещения льда, что позволяет применять его для крат-косрочного прогноза ледовой обстановки.

Мониторинг льда в облачных условиях

К сожалению, наличие облачности ограничивает исполь-зование рассмотренных методик. Это приводит к необ-ходимости использовать и развивать технологии зонди-рования моря в микроволновом диапазоне. Спутнико-вый центр ДВО РАН ведет прием данных микроволно-вого радиометра AMSR-E в режиме реального времени и осуществляет полный цикл обработки, включая восста-новление принципиальных для региона параметров. Это стало возможным благодаря внедрению в исследователь-ский процесс современных технологий обработки спут-никовых данных — речь идет о программном комплек-се IMAPP для обработки данных радиометров MODIS, AMSR-E, AIRS и AMSU.

Так, опорными данными для построения карт льда слу-жили калиброванные данные уровня Level1B радиометра AMSR-E. Использовался известный метод построения карт льда с пространственным разрешением 6 км на основе ин-формации канала 89 ГГц [7], одним из недостатков кото-рого является сильно выраженная зависимость от влияния

Рис. 2. Результаты использования критерия отбраковки на при-мере изображения Охотского моря за март 2009 г. в видимом ка-нале NOAA-18/AVHRR (витки N89485–N89499). На первом изо-бражении приведены непересекающиеся шаблоны, для одно-го из которых обозначена область поиска. Для каждого шабло-на приведено сечение его автокорреляционной функции. На вто-ром изображении образы шаблонов и их перемещения, прошед-шие фильтрацию

Page 49: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 47

содержащихся в облаках капель и водяного пара. По этой причине необходимо проводить фильтрацию для удаления обусловленных влиянием облачности некорректных значе-ний сплоченности льда (процента покрытия льдом аквато-рии в точке измерения). Процесс фильтрации состоит их трех этапов. На каждом из них используются каналы с более низкой частотой и, соответственно, каналы с более низким пространственным разрешением. Был создан первый вари-ант алгоритма для расчета концентрации льда с адаптаци-онной подгонкой параметров фильтрации. На рис. 3 пред-ставлены первые результаты расчета сплоченности морско-го льда по данным радиометров AMSR-E в районе острова Сахалин (без применения алгоритма фильтрации) и соот-ветствующее по времени изображение со спутника MTSAT в видимом канале спектра, демонстрирующее наличие зна-чительной облачности.

Поиск судов в Охотском море, 2010–2011 гг.

В 2010–2011 гг. зимняя навигация в Охотском море ока-залась экстремальной. В районе Удской губы Сахалинско-го залива 6 декабря 2010 г. унесло баржу. В Сахалинском заливе 30–31 декабря 2010 г. в ледяной плен попали сразу 10 судов, на борту которых находились в общей сложно-сти более 600 человек. В Татарском проливе у о. Сахалин 7 января 2011 г. сигнал бедствия поступил с рыболовец-кой шхуны «Партнер» с экипажем из 14 человек, 11 ян-варя 2011 г. в Охотском море потерялся буксир «Про-гресс-2». Западнее п-ова Камчатка 16 февраля 2011 г. про-пал траулер «Аметист» вместе с экипажем из 24 человек.

Практика показала, что с момента последней свя-зи с пропавшими судами до начала их поиска на осно-ве спутниковой информации проходит значительное вре-мя — 5–10 дней. Задержка обусловлена, по всей вероят-ности, безуспешными попытками отыскать судно други-ми средствами. Чтобы заказать достаточно дорогую высо-коточную спутниковую съемку на район поиска, необхо-димо сделать прогноз возможного местоположения судна за прошедшее время. Для этого требуется знать скорости поверхностных течений, силу и направление ветра, а так-же парусность судна. Модельные расчеты ветра и течений не всегда совпадают с реальными значениями. Поэтому необходимо использовать весь комплекс информации — многолетние наблюдения за течениями, редкие прямые из-мерения, прогнозные оценки ветра и непосредственные расчеты дрейфа по временной последовательности спут-никовых изображений.

Спутниковый центр ДВО РАН принимал участие в поис-ке пропавших судов, рассчитывая возможный дрейф судна по скорости ветра и течений, определяемых по данным ме-теорологических спутников. В частности, данные прямых измерений, знания структуры течений (Рогачев К.А., ТОИ ДВО РАН) и поля прогнозного ветра (NCEP, США), а так-же расчеты дрейфа судна, проведенные Спутниковым цен-тром ДВО РАН, позволили навести высокоточную спутни-ковую съемку и сузить район поиска. На основе представ-ленных данных ИТЦ «СКАНЭКС» провел мониторинг рай-она с использованием изображений локатора с синтезиро-ванной апертурой — потерявшаяся в районе Удской губы баржа, которую отнесло к Шантарским островам, была

Рис. 3. Cплоченность морского льда по данным радиометров AMSR-E/Aqua и MTSAT за 1 февраля 2011 г. (без применения алгоритма фильтрации)

Page 50: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

48 ▪ Земля из космоса

найдена. Подобным образом проведение расчетов дрейфа льда по упомянутым выше RGB-изображениям радиометра MODIS (позволяющим идентифицировать лед под полупро-зрачной облачностью), использование прогнозного ветра и расчета дрейфа судна позволили навести самолет и найти буксир «Прогресс-2».

Пространственно распределенная система прие-ма и обработки спутниковых данных

В настоящее время на Дальнем Востоке использование со-временных информационных технологий с привлечением данных космической съемки развито слабо. Это обусловле-но не столько отсутствием спутниковых данных ДЗЗ, сколь-ко ограниченностью доступа к ним, недостатками техноло-гической базы обработки данных.

На данный момент ежедневный прием и наиболее пол-ную обработку данных спутникового мониторинга по Даль-невосточному региону ведут несколько разных ведомств: НЦУКС (МЧС) РОССИИ во Владивостоке, Дальневосточ-ный центр ГУ «НИЦ «Планета»» Росгидромета в Хабаров-ске, ИТЦ «СКАНЭКС» (Москва) в Магадане, Спутниковый центр Института автоматики и процессов управления ДВО РАН во Владивостоке (рис. 4).

Зона радиовидимости любой антенной системой огра-ничена. Антенные системы, стоящие на юге Дальнего Вос-тока (Владивосток) «не видят» севернее 60°, а на севере (Магадан) — «не видят» южнее 40° при приеме данных с полярно-орбитальных метеорологических спутников Зем-ли. Объединение зон обзора позволило бы «видеть» весь Дальний Восток с прилегающими районами как в северном, так и в южном направлении.

В Спутниковом центре ДВО РАН функционирует рас-пределенная система [4–5] на основе удаленного вызова сценариев обработки. Сценарий вызывается либо автомати-чески, либо в режиме «по требованию». Инициатором мо-жет быть как пользователь, так и другой сценарий. Подси-стема запуска предназначена для выполнения сценариев об-работки (последовательностей процедур, связанных коман-дами управления) на удаленных обрабатывающих компью-терах. Протокол передачи данных в рамках подсистемы об-работки не формализован и определяется самим сценарием. В описываемой системе для передачи данных по сети исполь-зуются протоколы SMB/CIFS и FTP. Для удаленного запуска и контроля процесса обработки на стороне обрабатываю-щих компьютеров используется протокол SSH. Подключе-ние к распределенной системе приема и обработки данных происходит с применением идентификации Identity/Pubkey. Такой подход позволяет создавать удаленные узлы обработ-ки без применения специализированного программного обеспечения (ПО), используя только общепринятые серви-сы и протоколы для управления и передачи данных.

В июне 2011 г. на основе договорных отношений орга-низована поставка через FTP-доступ в Спутниковый центр ДВО РАН (ИАПУ ДВО РАН) данных радиометра MODIS (спутники Aqua и Terra) со станции ИТЦ «СКАНЭКС»

Рис. 4. Зоны обзора спутникового мониторинга различных ведомств на Дальнем Востоке

Рис. 5.Чукотское море и Берингов пролив (RGB-изображение в меркаторской проекции со спутника Terra/MODIS за 8 июля 2011 г., GR 23:48, принятое на станции ИТЦ «СКАНЭКС» в Магада-не, полученное по каналам ДВО РАН и обработанное в Спутнико-вом центре ИАПУ ДВО РАН во Владивостоке)

Page 51: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 49

в Магадане. Полученные данные по каналу связи поступа-ют в Спутниковый центр ИАПУ ДВО РАН для мониторин-га прибрежных акваторий на основе созданной распреде-ленной системы обработки данных. Для этого в СКВНИИ ДВО РАН был установлен сервер системы, позволяющий ве-сти обработку и поставку данных в автоматическом режи-ме (рис. 5).

Заключение

Для эффективного применения возможностей космиче-ского дистанционного зондирования на Дальнем Востоке, включая восточный сектор Арктики, необходимо обеспе-чить следующее:• наличие спутниковых данных с требуемым простран-

ственным и временным разрешением; • наличие специалистов и технологий извлечения из дан-

ных ДЗЗ полезной информации;• наличие развитой информационно-коммуникационной

инфраструктуры.Это позволит решать как научные, так и практические

задачи, связанные с ледокольным обеспечением судоход-ства; проводкой судов по Северному морскому пути; вза-имодействием с аварийно-спасательными службами других федеральных органов исполнительной власти при проведе-нии работ (операций) по предотвращению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного харак-тера на трассах.Работа поддержана грантами РФФИ № 11-07-00511, № 11-01-00590, № 11-01-12107-офи-м и грантами ДВО РАН.

Литература:1. Алексанина М.Г., Наумкин Ю.В. Выделение кромки льда по спутнико-

вым снимкам видимого канала в условиях плотной ячеистой облачно-сти в Охотском море // Труды Первой международной конференции «Земля из космоса — наиболее эффективные решения», 26–28 ноя-бря 2003. С. 25.

2. Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Сравнение пространственных ха-рактеристик полей морского льда и облачности по данным видимо-го канала AVHRR/NOAA на примере Охотского моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Вып. 6. Т. 1. С. 299–302.

3. Алексанин А.И. , Алексанина М.Г., Карнацкий А.Ю. Автоматический расчет скоростей перемещений ледовых полей // Современные про-блемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т 8. № 2. С. 9–17.

4. Левин В.А., Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Дьяков С.Е., Недолуж-ко И.В., Фомин Е.В. Разработка технологий спутникового мониторин-га окружающей среды по данным метеорологических спутников // От-крытое образование, 2010. № 5. С. 41–49.

5. Шокин Ю.И., Пестунов И.А., Смирнов В.В., Синявский Ю.Н., Скач-кова А.П., Дубров И.С., Левин В.А., Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Бабяк П.В., Громов А.В., Недолужко И.В. Распределенная система сбо-ра, хранения и обработки данных для мониторинга территорий Сиби-

ри и Дальнего Востока // Журнал Сибирского федерального универси-тета. Техника и технологии. 2008(1), № 4. С. 291–314.

6. Emery W.J., Thomas A.C., Collins M.J., Crawford W.R., and Mackas D.L.. An objective method for computing advective surface velocities from sequential infrared satellite images// J. Geophys. Res.,1986. Vol.91. No.C11. P.12865–12878.

7. Spreen G., Kaleschke L., Heygster G. Sea Ice Remote Sensing Using AMSR-E 89GHz Channels // J. Geophys. Res., 2008, doi:10.1029/2005JC003384.

Satellite-Based Monitoring of Ice Situation in the Sea of Okhotsk. By V. Levin, А. Alexanin, M. Alexanina, P. Babyak, A. Gromov, Yu. Naum-kin, E. Fomin, M. Stopkin

This article reviews the possibility of conducting satellite-based monitoring of freezing seas within Far Eastern Region. A brief description of the platform already created for this purpose at the Center of multiple access of regional satellite-based environmental monitoring of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Science, as well as the experience of information support of ice channeling of ship and their search using satellite images.

Page 52: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

50 ▪ Земля из космоса

Использование спутниковых радарных изображений для обеспечения ледокольных операций на Белом море

В.Г. Ильин1, А.А. Кучейко2

Ключевые слова: ледокольные проводки, спутниковая информация, ледовая

обстановка, приливно-отливные течения

Key words: ice channeling, satellite information, ice situation, tidal currents

1Капитан-наставник, Архангельский филиал ФГУП «Росморпорт», 163000, г. Архангельск, ул. К. Либкнехта, д. 342К.т.н., заместитель генерального директора, Инженерно-технологический центр «СКАНЭКС», 119021, г. Москва, ул. Россолимо, д. 5/22, стр. 1, www.scanex.ru, e-mail: [email protected]

В зимнюю навигацию 2010–2011 гг. для организа-ции успешных ледоколь-ных проводок судов в Белом

море Архангельский филиал ФГУП «Росморпорт» использовал опера-тивную спутниковую информацию о ледовой обстановке, поставляе-мую компанией «СКАНЭКС» (Мо-сква) по каналам интернет-связи.

На первом этапе осуществления пилотного проекта была сделана на-стройка каналов связи, определен оптимальный объем информации для сокращения времени передачи радио- локационного изображения со спут-ника RADARSAT-1 оператору ледоко-ла. Ведь, как известно, ледовая си-

туация в Белом море может очень быстро измениться из-за приливо-отливных течений и смены направле-ния ветра, поэтому временной фак-тор играет главную роль при опреде-лении оптимального маршрута ледо-кольной проводки.

В дальнейшем в марте–апреле 2011 гг. проводились регулярные се-ансы оперативной передачи изобра-жений RADARSAT-1 из Московского центра ИТЦ «СКАНЭКС» (где прини-мались и обрабатывались спутнико-вые данные) в штаб ледокольных опе-раций и ледоколов.

В настоящее время Архангельский филиал ФГУП «Росморпорт» являет-ся оператором ледоколов «Диксон»,

Page 53: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 51

«Капитан Николаев», «Капитан Косо-лапов», «Капитан Чадаев», в навига-цию 2010–2011 гг. обеспечивавших проводку судов в порты Белого моря (Архангельск, Кандалакша, Онега). Ледоколы оборудованы современными средствами спутниковой связи, а так-же модемами мобильной сотовой свя-зи (зона действия оператора сотовой связи «Мегафон» охватывает районы Кандалакшского залива, район мыса Святой Нос, район Соловецких остро-вов и подходы к портам Архангельск и Онега). Благодаря современным возможностям связи капитаны ледоко-лов получали оперативную информа-цию о ледовой обстановке в виде спут-никовых снимков и карт-схем. Это по-зволяло выбрать правильный марш-рут проводки судов, особенно в Горле Белого моря, где в зависимости от си-туации капитану необходимо опреде-лить, вдоль какого берега вести кара-ван судов, — вдоль Терского или Зим-него берега.

В порт Архангельск, как прави-ло, без ледокольной проводки захо-дят транспортные суда усиленного ле-дового класса «Норильский Никель», «Заполярный» и «Талнах», а также танкеры компании «Роснефть» типа

«RN-Arkhangelsk». По запросу капита-нам этих судов предоставлялась опера-тивная информация, чтобы они могли спланировать свой путь и с наимень-шими затратами времени и топлива обойтись без помощи ледоколов.

Результаты совместного пилотно-го проекта Центра «СКАНЭКС» и Ар-хангельского филиала в зимнюю на-вигацию 2010–2011 гг. позволяют сделать вывод, что проект был успеш-ным (рис. 1). Космическая информа-ция позволила оптимизировать рабо-ту ледоколов на Белом море и сокра-тить простои судов в ожидании про-водки.

В связи с этим на совещании в Рос-морречфлоте по итогам зимней на-вигации 2010–2011 гг. работа Штаба ледокольных операций (ШЛО), воз-главляемого капитаном порта Архан-гельск, и работа Архангельского фи-лиала ФГУП «Росморпорт» по обеспе-чению ледокольных проводок судов в Белом море признана удовлетвори-тельной.

Таким образом, эффективность ис-пользования спутниковой информа-ции для наилучшей организации ледо-кольных проводок судов в Белом море можно считать бесспорной.

Рис. 1. Караван судов (точки желтого цвета) в Горле Белого моря. Снимок RADARSAT-1, дата съемки 30 марта 2011 г. (© CSA, MDA, ИТЦ «СКАНЭКС», 2011)

Using Satellite Radar Images for Ice-Breaking Operations on the White Sea. By V. Ilyin, A. Kucheiko

During the winter 2010-2011 navigation season the Arkhangelsk Branch of the FSUE “Rosmorport” used operational satellite imagery data for successful ships channeling in the White Sea. Ice situation was analyzed based on RADARSAT-1 radar data. Space information allowed increasing the efficiency of ice-breakers operations at the White Sea and reducing ships downtime, while waiting for the being escorted.

Page 54: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

52 ▪ Земля из космоса

Изучение атмосферной конвекции над арктической полыньей с применением суперкомпьютерных вычислений и спутниковых данных высокого разрешения

В.М. Степаненко1, А.В. Дебольский2, М.И. Варенцов3, Д.Е. Кузнецов4, М.И. Зимин5

Ключевые слова: полынья, атмосферная конвекция, термики,

вихреразрешающая модель, спутниковые снимки, суперкомпьютер

Key words: polynya, atmospheric convection, thermals, large eddy simulation model,

satellite images, supercomputer

1Ст. н. с., к.ф.-м.н., Научно-исследовательский вычислительный центр, географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, тел.: +7(495)939-23-53, e-mail: [email protected]Студент, географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, тел.: +7(495)939-29-42, e-mail: [email protected]Студент, географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, тел.: +7(495)939-29-42, e-mail: [email protected]Научный сотрудник, НИЛ геоэкологии Севера, географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, тел.: +7(495)939-25-26, e-mail: [email protected]К.г.н., руководитель отдела геодезии и картографии ИТЦ «СКАНЭКС», 119021, г. Москва, ул. Россолимо, д. 5/22, стр. 1, www.scanex.ru, e-mail: [email protected]

с 26 января по 6 февра-ля 2011 г. научное студен-ческое общество (НСО) ка-федры метеорологии и кли-

матологии географического факуль-тета МГУ провело экспедицию на Бе-лом море (руководитель экспеди-ции — П.И. Константинов). Экспе-диция базировалась на Беломорской биологической станции (ББС) МГУ, находящейся на п-ове Киндо (северо-западное побережье моря). Одной из основных задач экспедиции ста-

ла оценка влияния полыньи в проливе Великая Салма на режим основных метеорологических величин в при-земном (приводном) слое воздуха. В частности, необходимо было рас-считать количество тепла, выделяемое участком открытой воды в атмосферу. Интерес к такой задаче вызван тем, что полыньи обусловливают положи-тельную обратную связь с потеплени-ем климата тропосферы в высоких ши-ротах. При потеплении климата пло-щадь льдов Арктики сокращается, пло-

Page 55: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 53

щадь полыней увеличивается, а послед-ние являются значительным источни-ком тепла для атмосферы (их темпе-ратура на 10–20°С выше температуры окружающего льда), способствуя даль-нейшему потеплению климата. Недо-статочное развитие параметризаций турбулентного обмена между поверх-ностью океана, покрытой очень неод-нородным и прерывистым ледовым по-кровом, и вышележащей атмосферой, по-видимому, является одной из при-чин значительных межмодельных раз-личий результатов расчетов современ-ного и будущего климата Арктики гло-бальными климатическими моделями.

Из соображений техники безопас-ности экспериментальное исследова-ние полыньи в проливе Большая Сал-ма in situ в условиях экспедиции было невозможно, включая измерение ме-теорологических величин контакт-ными датчиками над полыньей и в ее непосредственной близости на по-

верхности льда, а также достаточно точное определение границы полы-ньи с помощью традиционно исполь-зуемых для таких задач средств, на-пример, GPS-навигации на местно-сти. В связи с этим для воспроизве-дения динамики пограничного слоя атмосферы над полыньей был вы-бран метод трехмерного численно-го гидродинамического моделирова-ния, а для получения фактических данных о границе полыньи использо-вались данные дистанционного зон-дирования. Благодаря ИТЦ «СКАН- ЭКС» была организована оператив-ная спутниковая съемка района ис-следований. Основной целью съем-ки стало обеспечение экспедиции ак-туальными космическими снимками на момент проведения полевых работ.

В качестве наиболее надежного ис-точника получения оперативной ин-формации выступают данные, получа-емые с помощью радиолокаторов бо-кового обзора, что особенно актуально в условиях поляной ночи и облачных погодных условий. Кроме того, стоит отметить: основной целью использова-ния материалов дистанционного зон-дирования являлось получение зерка-ла открытой водной поверхности, что надежно фиксируется радиолокаци-

онными снимками на фоне покрытых льдом акваторий и ландшафтов суши.

7 февраля 2011 г. было получено радиолокационное изображение со спутника RADARSAT-1. Съемка про-изводилась в режиме Standard, луч S6, пространственное разрешение 25 м, размер кадра 100 × 100 км.

Радарный снимок в формате GeoTIFF (рис. 1) был загружен в гео- информационную систему ESRI ArcGIS и наложен на цифровую мо-дель рельефа района экспедиции. Раз-решающей способности полученно-го снимка оказалось вполне доста-точно для отражения основных осо-бенностей формы полыньи проли-ва Великая Салма (ширина полы-ньи — 200–300 м, длина — около 2 км, площадь — около 0.45 кв. км). В результате был получен файл фор-мата ASCII-grid, содержащий одновре-менно высоты рельефа и геометрию полыньи (рис. 2).

Затем этот файл использовал-ся в вихреразрешающей модели Ин-ститута вычислительной математики (ИВМ) РАН (Glazunov and Lykossov, 2003) для формирования простран-ственных распределений характери-стик подстилающей поверхности — температуры поверхности и коэффи-

Рис. 1. Кандалакшский зал. Район экспе-диции научного студенческого общества на радарном снимке разрешения 25 м. Снимок RADARSAT-1, дата съемки 7 фев-раля 2011 г. (© MDA, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Рис. 2. Гипсометрическая карта-схема района экспедиции НСО. Синим ареалом отмече-на полынья. По горизонтальной и вертикальной осям отложены условные декартовы коор-динаты, м

Page 56: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

54 ▪ Земля из космоса

циента шероховатости. Температу-ра поверхности снега на льду прини-малась постоянной и равной –21.8°С (значение, близкое к тем, которые на-блюдались на поверхности снега на ББС в течение экспедиции), а темпе-ратура воды –1.8°С (температура за-мерзания при характерной солености Белого моря). Использование в каче-стве нижнего граничного условия по-стоянной температуры снега на льду оправдано тем, что численный экспе-римент длился 45 минут модельного времени, и за это время температура реальной поверхности снега, как пра-вило, существенно не меняется. По-становка граничных условий на боко-вой границе, на которой воздушный поток входит в расчетную область, является сложной задачей, поскольку этот поток на границе должен отве-чать статистическим свойствам тур-булентного потока, формирующегося над однородной поверхностью льда. Эта проблема была решена с привле-чением алгоритма сопряжения двух численных экспериментов, предло-женного и примененного в вихрераз-решающей модели А.В. Глазуновым. На противоположной боковой грани-це нормальные к границе производ- ные переменных модели полагались равными нулю. На другой паре бо-ковых границ использовались перио- дические граничные условия. В ка-честве начальных условий для потен-циальной температуры использовался кусочно-линейный профиль: в ниж-нем слое толщиной 50 м темпера-тура принималась равной –20.5°С, выше — увеличивалась линейно с градиентом 0.006°С/м. Форма это-го профиля является типичной для нижней тропосферы Арктики, а гра-диент температуры был выбран рав-ным среднему градиенту температуры в соответствующем слое по данным радиозондирования в г. Кандалакше. Широтная компонента скорости

Рис. 3. Поле температуры воздуха в горизонтальной и вертикальной плоскости над полы-ньей по данным моделирования; фотография тумана над полыньей, сделанная с южного берега пролива Великая Салма в период экспедиции

Рис. 4. Схема оценки высоты тумана над полыньей по данным фотографирования с южно-го берега пролива Великая Салма

Page 57: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 55

ветра в начальный момент времени была принята равной 10 м/с во всей расчетной области, меридиональ-ная и вертикальная скорости полага-лись равными нулю. Уравнение пере-носа для влажности воздуха в моде-ли не решалось, поток скрытого теп-ла в приземном (приводном) слое не учитывался. В модели использовалось высокое пространственное разреше-ние — 3 м по вертикальной коор-динате и 12.5 м по горизонтальным координатам — что привело к боль-шому размеру конечно-разностной сетки и потребовало использования 310 вычислительных ядер суперком-пьютера МГУ «Ломоносов». Такое разрешение было выбрано в силу не-обходимости достаточного верти-кального разрешения конвективного пограничного слоя над полыньей, вы-сота которого составляет около 20 м (см. ниже).

В численном эксперименте явно воспроизводился конвективный погра-ничный слой над полыньей, вызванный мощным потоком явного тепла на по-верхности полыньи (рис. 3). Средний по поверхности полыньи поток явного тепла оказался равным около 500 Вт/кв. м. Для оценки достоверности ре-зультатов моделирования использова-лись данные фотографирования тума-на над полыньей с южного берега про-лива, выполненного в период экспе-диции (рис. 4). Как видно на рисунке, по фотографиям и топографическим картам была оценена высота верхней границы тумана. Если в ходе конвек-ции образуется туман, то его верхнюю границу можно считать оценкой гра-ницы конвективного пограничного слоя, поскольку конденсация водяно-го пара происходит в восходящих тер-миках и прекращается, когда прекра-щается вертикальное движение воз-духа. Оказалось, что характерные вы-соты, которых достигают отдельные термики в модели, находятся в интер-

вале 10–40 м (рис. 3), в то время как по данным наблюдений высота пара над полыньей составила около 20 м. Таким образом, можно предполагать, что модель реалистично воспроизве-ла высоту конвективного погранично-го слоя над полыньей в проливе Боль-шая Салма. Корректное сопоставление с натурными данными, однако, под-разумевает расчет высоты погранич-ного слоя по профилю разрешаемых моделью явно турбулентных потоков, что планируется сделать на следующих этапах исследования.

Очевидно, что на поверхности по-лыньи велик поток скрытого тепла. Добавление водяного пара в воздух со-общает ему дополнительную плаву-честь. Дополнительная плавучесть по-является у воздушной частицы также при конденсации водяного пара (т.е. в нашем случае — при образовании тумана внутри конвективного погра-ничного слоя). Возможным развитием настоящей работы может быть вклю-чение этих эффектов в вихреразреша-ющую модель.

Приведенные результаты демон-стрируют, что совместное использо-вание данных дистанционного зон-дирования высокого пространствен-ного разрешения и высокопроизво-дительных вычислительных техноло-гий, основанных на сложных моделях геофизической гидротермодинами-ки, позволяет получить ценную ин-формацию о динамике атмосферного потока, которую невозможно полу-чить по данным контактных наблю-дений in situ. Опыт использования этих технологий в рамках студен-ческих экспедиций свидетельствует также о безусловной пользе их вне-дрения в образовательный процесс. Студенты получают в свое распоря-жение инструмент, наглядно демон-стрирующий физические процессы и механизмы, которые реализуются в атмосфере.

Авторы выражают персональную благо-дарность П.И. Константинову за орга-низацию экспедиции на Беломорскую био-логическую станцию, а также А.В. Гла-зунову за многочисленные консультации по постановке численных экспериментов с вихреразрешающей гидротермодина-мической моделью.

Литература:1. Glazunov A.V., Lykossov V.N. Large eddy

simulation of interaction of ocean and atmospheric boundary layers. Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. 2003., Vol. 18, No. 4. PP. 279–295.

Study of Atmospheric Convec-tion Over the Arctic Ice Open-ing Applying Supercomputer Computations and High Reso-lution Satellite Data. By V. Stepanenko, A. Debolsky, M. Varentsov, D. Kuznetsov. M. Zimin

According to the results of the expedition on the White Sea in winter 2011, an experimental study of the opening in the ice of the Bolshaya Salma Strait was carried out. A method of 3D numerical hydrodynamic modeling was applied to simulate the dynamics of the frontier atmospheric layer over the opening in the ice, whereas remote sensing data was used to get the actual data about the limits of the ice opening.

Page 58: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

56 ▪ Земля из космоса

Гидрометеорологические и ледовые условия в бассейнах рек Севера Европейской России в зимний период

Е.Н. Скрипник1, Л.Ю. Васильев2

Ключевые слова: прогноз погоды, ледообразование, ледостав, осенние заторы

льда, зажоры, вскрытие рек, ледоход, уровни воды

Key words: weather forecast, ice formation, freezing period, autumn ice jams, river

breakup, ice drift, water levels

1Начальник отдела речных и морских гидрологических прогнозов, ГУ «Архангельский ЦГМС-Р», 163020, г. Архангельск, ул. Маяковского, д. 2, e-mail: [email protected]К.г.н., руководитель Северного межрегионального территориального управления Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Северное УГМС), 163020, г. Архангельск-20, ул. Маяковского, д. 2

после затяжной теплой осени на территории Севера ЕТР третья де-када ноября под влиянием гребня арктического антициклона оказа-лась аномально холодной — на 8–11°С ниже нормы и на 13–16° хо-лоднее аналогичной декады прошлого года. Декабрь и третья декада

января в области, вследствие влияния сибирского антициклона, также характе-ризовались аномально холодной погодой. Отклонения среднесуточных темпера-тур от климатической нормы составили 7–15°С. В связи с дефицитом осадков вы-сота снежного покрова увеличивалась слабо, а в дни с сильным ветром происхо-дило уплотнение и перераспределение снега на полях. Запасы воды отставали от средних на этот период на 20–25%, что было вызвано холодной погодой, низкой плотностью снега и малым количеством осадков.

В начале апреля на 1–2 недели раньше средних многолетних сроков произо-шел устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 0° в сторо-ну положительных значений. Дожди, прошедшие в первой декаде месяца, и по-ниженное количество снега вызвали быстрое формирование низкой и короткой половодной волны, достаточной для начала вскрытия рек.

Отличительной чертой зимнего периода 2011 г. на реках явилось быстрое об-разование толстого кристаллического льда, превышавшего по толщине норму

Page 59: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 57

с начала формирования ледостава до начала его разрушения.

Этому способствовало то, что осе-нью 2010 г. ледообразование на всех реках происходило в поздние сроки, предшествовало ему маловодье на ре-ках в течение всего навигационно-го периода, снегодождевые паводки прошли в период ледообразования (рис. 1).

Резкие колебания уровня воды в период установления ледостава осе-нью 2010 г. указывали на значитель-ную зашугованность реки, что под-твердили съемки льда, выполненные ИТЦ «СКАНЭКС». Очень рано были выявлены очаги осенних заторов на р. Пинега (рис. 2 а, б).

Особенностью ледохода на р. Северная Двина в этом году явилось начало ее вскрытия до подхода ледохода с р. Сухона, что было вызвано выходом льда с р. Юг. Ле-доход с р. Сухона вышел позже почти на 2 суток. Такой разорванный ледоход сказался на формировании мак-симальных ледоходных уровней, которые оказались на 2 м ниже средних, и дальнейшем его продвижении вниз по реке.

Все съемки ИТЦ «СКАНЭКС», проведенные в тече-ние зимнего периода, указывали на наличие осенних за-торов по главному руслу р. Северная Двина в черте г. Кот-лас (рис. 3). Эти заторы явились причиной формирова-ния весеннего затора, который сохранялся более трех су-ток. Лед и вода проходили боковыми полоями, что исклю-чило угрозу затопления районов города и прилегающих деревень.

Вскрытие р. Северная Двина до впадения р. Ваги про-ходило с заторными остановками, о чем с большой забла-говременностью были предупреждены все ведомства и ор-ганизации и что было предусмотрено в долгосрочном про-гнозе. В связи с тем, что ледоход проходил на низких уров-нях (на 50–70 см ниже среднемноголетних значений), за-торы льда не вызвали значительных неблагоприятных по-следствий.

Низкие уровни, при которых в этом году происходило вскрытие р. Северная Двина, были обусловлены тем, что при формировании заторов в основном русле лед и вода проходили полоями и боковыми рукавами, которые зарабо-тали в последние годы, вероятно, в связи с обмелением рус-ла и слабым началом ледохода, вызванным многочисленны-ми превентивными мероприятиями.

Вечером 25 апреля в рукавах р. Северная Двина нача-ли работы по спуску льда ледоколы (рис. 4). Сложилась благоприятная ситуация с односторонним течением, тем-пературами воздуха, выносным ветром. Впервые за много лет ледоколы полностью прошли Никольский, Мурманский и Корабельный рукава. Отсутствие осенних заторов и пре-пятствий также прослеживалось на всех снимках от ИТЦ «СКАНЭКС».

Рис. 1. Главное русло р. Северная Двина в районе водомерного поста г. Котлас

Рис. 2 а, б. Осенний затор на р. Пинега в районе с. Нижняя Паленьга

a

б

Page 60: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

58 ▪ Земля из космоса

Днем 26 апреля ледокол прошел по главному руслу Холмогорского разветвления до д. Тройная Гора (61 км). В результате на этом участке начался местный ледоход, который по освободившемуся руслу устремился к г. Ар-хангельску.

Вечером 28 апреля основной ледоход начал подходить к г. Архангельску. В результате работы ледоколов все рука-ва пропускали лед, что исключило угрозу формирования за-торов льда и высоких уровней воды.

На р. Пинега подтвердилось формирование весеннего затора льда в нижнем течении в районе д. Печки (3 км от устья) — д. Нижняя Паленьга (15 км от устья). Возникно-вение затора было обусловлено наличием на этом участке реки большого осеннего затора (рис. 2б). Утром 5 мая за-тор льда в нижнем течении р. Пинега разрушился самосто-ятельно и лед начал выходить на р. Северная Двина. 7 мая все реки Архангельской области освободились ото льда (рис. 5).

Ущерб

При прохождении ледохода в Котласском районе с 28 апре-ля были отрезаны от МО Сольвычегодск населенные пун-кты: Выставка, Реков, Борок, Заболотье, Макарово, Кругли-ца, Тулубьево. Были подтоплены дороги районного значе-ния Кузнецово – Алексино, Ядриха – Вондокурье. В Крас-ноборском районе произошло подтопление дороги Дябри-но – Куликово.

Выводы

Неотъемлемой частью мониторинга и подготовки прогно-зов вскрытия рек является космосъемка. В условиях рас-сматриваемого периода использовались регулярные снимки ИСЗ от ИТЦ «СКАНЭКС», которые позволили контроли-ровать ситуацию с формированием ледостава и прохожде-ние ледохода на всех реках региона. За период с января по май было получено около 180 снимков высокого и средне-го разрешения, позволивших охватить все речные бассей-ны в зоне ответственности управления, детализировать ме-ста нахождения осенних заторов и динамику развития ве-сенних процессов.

Весеннее половодье 2011 г. на реках Севера ЕТР от-носится к категории маловодных. Максимальные уров-ни воды оказались ниже средних многолетних значений на 50–200 см. Основная причина такого явления — дефицит снегозапасов, раннее тепло с дождями с по-следующей неустойчивой погодой и незначительными осадками.

Рис. 3. Остатки осеннего затора после прохождения ледохода на р. Северная Двина в районе с. Орлецы

Рис. 5. Ледоход в Архангельске весной 2011 г.

Рис. 4. Работа ледокола, Николаевский рукав, р. Северная Двина. Снимок SPOT 5, дата съемки 27 апреля 2011 г. (© SpotImage, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 61: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 59

После исключительно маловодного половодья 2006 г. это первый год с низкими уровнями воды как при ледоходе, так и на чистой воде.

Все заторные участки, выявленные снимками ИСЗ ИТЦ «СКАНЭКС», подтвердились, заторы льда при прохождении ледохода отмечались повсеместно. Главную роль в этом сыграла фактическая погода, которую, к сожалению, невозможно знать с достаточной заблаговременностью, для того чтобы сделать верные выводы о степени угрозы весной от сложившихся зимой ледовых условий на реках.

Информация, полученная по изображениям со спутни-ков RADARSAT и ENVISAT в устьевой области р. Северная Двина, показала наличие осенних заторов льда на выходе из рукавов Холмогорского разветвления и в 30 км от Ар-хангельска (Черный Яр). На основании этих данных, фак-тических данных с постов, наземного и авиационного об-следования и прогностической информации, подготовлен-ной в Северном УГМС, был разработан план превентив-ных мероприятий, предусматривающий работы и их фи-нансирование по спуску льда в устьевой области р. Север-ная Двина, а также меры по защите населения и объектов экономики от наводнения.

Вскрытие ледоколами рукавов дельты р. Северная Дви-на и разрушение осенних заторов льда в устьевой области, включая Главное русло Холмогорского разветвления, пре-дотвратили затопление с. Холмогоры, дороги областного значения и г. Архангельска.

Мониторинг гидрологической обстановки на терри-тории ответственности ГУ «Архангельский ЦГМС-Р» осуществляли 232 гидрологических поста. Информация регулярно поступала в прогностический центр с 183 по-стоянных и 64 временных постов.

В целом, в условиях теплой погоды с дождями и в ре-зультате большого объема превентивных мероприятий, проведенных на основании прогностических выводов, на реках Северная Двина, Сухона ледоход прошел спо-койно и не вызвал значительных неблагоприятных по-следствий, за исключением локальных затоплений участ-ков дорог, мостов и отдельных домов на низких участ-ках поймы.

Аналогичный большой объем информационного обе-спечения с использованием спутниковых снимков от ИТЦ «СКАНЭКС» был предоставлен на территорию Ненецкого автономного округа, где подобная информация является особенно актуальной в связи со слабым заселением субъ-екта и наличием густой речной сети.

Hydrometeorological and Ice Conditions within the River Basins of the European Russian North in Winter Period. By Е. Skripnik, L. Vasiliev

Spring flood of 2011 on the rivers of the European Russian North is related to the category of “low water” ones. Maximum water levels turned out lower than average multi-year values by 50-200 cm. Satellite images detected locations of autumn ice jams formation. This data, as well as the actual data from test stations and ground and aviation studies and forecasting data, prepared at the Northern Department of Hydro Meteorological Service, were used to develop the plan of preventive measures, providing for activities and their financing of ice outburst in estuary areas of the Severnaya Dvina River, as well as population and facilities flood protection measures.

Page 62: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

60 ▪ Земля из космоса

Дистанционное геотермическое картографирование арктических регионов (на примере архипелага Новая Земля)

Б.В. Георгиевский1

Ключевые слова: дистанционное геотермическое зондирование, новая Земля,

комплексное изучение арктических регионов

Key words: remote geothermal sensing, Novaya Zemlya, comprehensive study

of arctic areas

1К.г.-м.н., н. с. Лаборатории дистанционного мониторинга геологической среды, Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН), г. Москва, Уланский пер., д. 13, стр. 2, а/я 145, тел.: +7(495)624-72-57, e-mail: [email protected].

В данной работе представлены результаты применения дистанционно-го геотермического зондирования на основе использования космиче-ской съемки Landsat, радиометра ETM+. Основные задачи выполнен-ной работы заключались в установлении принципиальной возможно-

сти использования геотермического зондирования данного типа, выявлении наиболее информативного и корректного подхода для решения естественно-научных задач, первоначально на качественном (но не количественном) уров-не. Аналогичные подходы были описаны в научной литературе (например, Raj et al., 2008). В данной работе геотермическое картографирование применя-лось для изучения арктических регионов, в частности архипелага Новая Земля.

Факторы региональных и локальных тепловых аномалий поверхности, фик-сируемых при геотермическом зондировании, могут быть разнообразными: эн-догенное тепло, вулканизм, тектоника, петрофизические свойства пород, а также региональные и локальные условия инсоляции, параметры циркуляции водных масс, наличие многолетнемерзлых пород. В связи с таким многообразием опре-деляющих условий в первую очередь необходимо обосновать применение гео-термического картографирования на качественном уровне и в случае получения положительных результатов проводить дальнейший количественный анализ. В данной работе приведены результаты подобного исследования.

Физико-географический очерк района исследования

Архипелаг Новая Земля состоит из двух больших островов — Северного и Юж-ного, разделенных узким проливом Маточкин Шар (2–3 км) и множеством отно-

Page 63: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 61

сительно малых островов. Архипелаг тянется с юго-запада на северо-восток на 925 км. На юге проливом Карские Во-рота (ширина 50 км) он отделяется от острова Вайгач.

Большая часть территории Новой Земли занята гора-ми, наивысшая точка — 1 547 м. Берега изрезаны узкими и глубокими заливами — фьордами. Новая Земля распо-ложена между теплым Баренцевым (температуры воды для сентября варьируется от 5–60°C на юге до 2–30°C на севе-ре) и холодным Карским морями; для нее характерна вы-сокая относительная влажность. На Новой Земле развит ландшафт ледяной тундры, сменяющийся на юге Север-ного острова арктической тундрой. На Северном остро-ве развито покровное оледенение в виде ледниковых щи-тов и куполов с выводными ледниками, протяженностью около 340 км при ширине 70 км. Для Южного острова ха-рактерна сильно заболоченная арктическая тундра. Вну-тренние районы на севере острова представляют собой горную полярную пустыню. В данной работе анализиру-ется в основном территория Южного острова архипелага Новая Земля.

Методика работы и фактический материал

В данной работе использовалось дистанционное геотерми-ческое картографирование, принципы проведения которо-го описаны в серии публикаций последних лет. В рассма-триваемом случае использовался пакет ENVI для получения исходных геотермических сцен с последующей обработ-кой в ГИС-системах. Перечень исходных снимков приведен в табл. 1.

Предварительно была сделана выборка сцен с мини-мальной (нулевой) облачностью. В противном случае (если работать со сценами не с нулевой облачностью, — прим. ред.) при использовании таких сцен при геотермическом картографировании результирующие расчетные схемы бу-дут содержать значительное количество артефактов.

На первом этапе обработки сцен Landsat значения ярко-сти элементов изображения (DN) были пересчитаны в зна-чения излучения.

Далее, с использованием функции калькулятора, полу-ченные значения пересчитывались по формуле: 1282.71 / alog ((( 666.09 * 0.95) / B1) +1), где значение B1 — вы-численное излучение (в частном случае, для всех сцен был выбран режим съемки low gain, для которого харак-терно большее значение максимального уровня поглоще-ния ввиду специфики изучаемой поверхности по силь-ной отражающей способности). Результирующие значе-ния представляют собой температуру поверхности в гра-дусах Кельвина.

В приведенном выражении учитывается коэффициент излучения 0.95, так как атмосферная коррекция данных не проводилась. Для использования геотермических моделей, в которых важны абсолютные значения температуры, необ-ходима атмосферная коррекция данных после вычисления излучения, учитывающая локальные метеорологические параметры. Однако при качественном анализе (как в дан-ной работе) либо при сравнительном анализе двух геотер-мических моделей, полученных на одну территорию в раз-ные периоды съемки, вполне приемлемым оказывается использование коэффициента излучения и построение ка-чественных выводов, без учета точной атмосферной кор-рекции данных.

Основные черты строения Новой Земли

Орографически Новоземельская система представляет со-бой прямое продолжение Урала, продлевающее его более чем на тысячу километров, но в действительности (Хаин,

Наименование сцены Landsat 7 ETM+ SLC on

Дата съемки (день/месяц/год)

LE71750101999242SGS00 30/08/1999

LE71750102002266SGS00 23/09/2002

LE71760102000140SGS00 19/05/2000

LE71770072000179AGS00 27/06/2000

LE71770082000179AGS00 27/06/2000

LE71770092000179AGS00 27/06/2000

LE71770102000179AGS00 27/06/2000

LE71780052002175SGS00 24/06/2000

LE71780062001220EDC00 08/08/2001

LE71780072002175SGS00 24/06/2002

LE71780082001220EDC00 08/08/2001

LE71780092001220EDC00 08/08/2001

LE71790062002118SGS00 28/04/2002

LE71790072001163SGS00 12/06/2001

LE71790082001163SGS00 12/06/2001

LE71790092001163SGS00 12/06/2001

Табл. 1. Перечень исходных снимков

Page 64: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

62 ▪ Земля из космоса

2001) по своей структуре и истории она значительно от-личается и отделена от Урала крупным разломом северо-северо-восточного простирания. Пайхой-Новоземельская система образует в целом пологую дугу. В этой дуге раз-личаются два сегмента: Пайхой-Южноновоземельский и Североновоземельский, существенно различающиеся по своему простиранию, возрасту фундамента. Их раз-деляет крупный и глубокий Байдарацкий разлом северо-западного простирания, отсекающий северо-восточную часть Южного острова Новой Земли и далее протягиваю-щийся вдоль юго-западного побережья Байдарацкой губы Карского моря. Среди разрывных нарушений выделяют-ся субмеридиональные (Главный Новоземельский, Пах-тусовский) и поперечные к ним — субширотные (напри-мер, Калодкинский). Конфигурация древних (раннеким-мерийских, частично более древних) разрывных нару-шений определяет дизъюнктивную новейшую тектонику региона (Мусатов и др., 2003), что, в свою очередь, от-разилось на геоморфологии территории и может являться источником эндогенного тепла.

Как отмечалось выше, одним из ведущих факторов, определяющих геотермическую модель территории, явля-ется распространение и мощность многолетнемерзлых по-род (ММП). На архипелаге многолетнемерзлые породы ха-

рактеризуются сплошным распространением в централь-ных частях и прерывистым в периферийных. Распростра-нение мерзлых пород очень тесно связано с геоморфологи-ческим строением, с отчетливыми пространственными за-кономерностями по отношению к водным объектам терри-тории. Другими словами, наличие корреляции между пла-новой конфигурацией геотермальных аномалий и морфо-логической структурой территории может свидетельство-вать о связи температурных аномалий не только с экзоген-ными факторами, но и определяться наличием и распро-странением ММП.

Анализ линейных температурных аномалий при дистанционном геотермическом зондировании

1. Плоскогорье Бритвино — губа Безымянная — залив ШубертаЭта область отчетливо выделятся на серии сцен с раз-ных периодов съемки, что является основанием предпола-гать закономерное расположение этой градиентной зоны (рис. 1). Отличительная характерная особенность заклю-чается в том, что область прослеживается поперек всего архипелага, пересекает разнородные геоморфологические уровни (периферийные террасовые уровни Южного остро-ва, средне расчлененную центральную часть острова и бо-лее расчлененную восточную его часть). Кроме непостоян-ного геоморфологического строения, данная зона охваты-вает также разнородные по геокриологическому строению участки. Петрофизические свойства пород в пределах дан-ной «теплой» зоны также различны, так как она пересекает несколько структурно-формационных зон. В связи с этим для объяснения данной градиентной зоны необходимо при-влечение дополнительных материалов.

Во-первых, по анализу цифровых моделей видно, что непосредственно к северу от этой зоны резко меняется морфологическая структура (рис. 2), а также веществен-ный состав и структурное строение территории, то есть обсуждаемая «теплая» зона фактически является неко-торой граничной структурно-формационной областью. Во-вторых, при сопоставлении с геофизическими полями (в частности, с гравитационным полем, рис. 2) наблюда-ется пространственная корреляция с выраженным локаль-ным минимумом (седловиной в гравитационном поле). Это может быть свидетельством того, что данная зона от-личается либо пониженной мощностью коры, либо неко-торым разуплотнением.

Также интересно сопоставление данной локальной зоны с региональной обстановкой, охарактеризованной значени-ями современного теплового потока (по данным глобальной

Рис. 1. Субширотно вытянутая зона увеличенных температур (по-казана белым косым штрихом) в пределах Южного острова. Обра-щает на себя внимание резкая, почти прямолинейная граница, от-деляющая данную зону от более южных территорий

Page 65: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 63

базы данных теплового потока Земли). На рис. 3. приведено расположение Новой Земли и смежной акватории, а также вынесены значения данных теплового потока.

Анализ цифровой модели рельефа (модель GEBCO) на рис. 3 позволяет по морфологическим признакам лег-ко выделить вытянутые линейные зоны (штрих на рисун-ке), прослеживающиеся в морфологии шельфовой части акватории. Данные линейные зоны имеют черты принци-пиального сходства с конфигурацией новейших тектони-ческих (неотектонически активных) нарушений (Муса-тов и др., 2003). Кроме того, важно проанализировать вза-имное расположение изучаемой геотермически «теплой» зоны, линейных морфологически выраженных зон аквато-рии и пункты резко завышенного значения теплового по-тока. Например, на продолжении линейной зоны, протя-гивающейся поперек архипелага Новая Земля и продолжа-ющей «теплую» область по геотермическому зондирова-нию, расположен пункт замера с максимальным значени-ем теплового потока.

Таким образом, сочетание данных геофизических на-блюдений структурно-тектонический фактор, анализ мор-фологии по цифровой модели рельефа — все это в комплек-се позволяет интерпретировать наличие аномально теплой зоны, выявленной при геотермическом картографирова-нии, как проявление глубинной структурно-вещественной неоднородности строения.

2. Восточная часть Южного острова Новой ЗемлиНа множестве рассчитанных геотермических сцен для тер-ритории острова Южного, в его центральной, слегка сме-щенной к востоку, части, прослеживается отчетливая ли-нейная зона (рис. 4). Как и в предыдущем случае, эту ли-нейную зону, вытянутую в северо-западном направлении, нельзя объяснить геоморфологическим и (или) тесно свя-занным с ним геокриологическим строением. Однако при сопоставлении с данными по структурному, тектониче-скому и геологическому строению территории обнаружи-вается отчетливая корреляция с геологическими граница-ми (рис. 4). С одной стороны, эта линейная аномалия прак-тически точно соответствует Колодкинской разломной зоне и совпадает по простиранию с параллельной Рейнек-ской зоной. С другой стороны, эта зона соответствует кон-такту двух различных формационных зон (соответствен-но, различающихся по петрофизическим свойствам сла-гающих их пород и, возможно, с разным характером цир-куляции подземных вод): с юго-запада развиты карбонат-ные и терриогенно-карбонатные породы ордовика, силура, девона, карбона, а с северо-востока — преимущественно терригенные формации перми (рис. 4).

Рис. 3. Региональная схема расположения Новоземельского ар-хипелага и аномально теплой по геотермическому зондированию зоны в его пределах (сплошная штриховка) на фоне цифровой мо-дели сухопутного рельефа и смежной акватории (модель GEBCO), с замерами теплового потока (The Global Heat Flow Database, 2011) и линейными морфологически выраженными зонами (пре-рывистая штриховка). Слева внизу — конфигурация и простран-ственное расположение активных новейших тектонических нару-шений на смежной акватории (Мусатов и др., 2003)

Рис. 2. Слева: 3D-представление цифровой модели рельефа, на которой штриховкой показана аномально «теплая» зона, являюща-яся одновременно граничной зоной с северной структурно- и мор-фологически контрастной территорией. Справа: аномалии поля силы тяжести в редукции в свободном воздухе по данным альти-метрических измерений с ИСЗ (Арктический гравиметрический проект, по «Строение литосферы…», 2005). Оцифровка изолиний условная (синяя гамма — отрицательные аномалии, красная — по-ложительные). С «теплой» субширотной зоной пространственно совпадает зона локальных гравиметрических минимумов

Page 66: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

64 ▪ Земля из космоса

В отличие от предыдущего примера, отсутствуют мате-риалы, достаточные для обоснования природы данной гра-диентной зоны. В данном случае линейная зона может быть обусловлена как вещественными петрофизическими свой-ствами среды, так и наличием разломных (по литератур-ным данным — крутопадающих) зон. Для таких зон свой-ственно некоторое разуплотнение, повышенная трещино-ватость, возможная повышенная обводненность, то есть со-вокупность свойств, каждое из которых может проявляться при геотермическом зондировании. Однако надо отметить, что данная линейная зона исключительно слабо проявляет-ся в комбинации каналов космической съемки (рис. 4). Со-ответственно, можно утверждать, что геотермическое кар-тографирование повышает информативность при изучении подобных регионов.

Цифровая обработка результатов геотермическо-го картографирования

Одним из принципиальных вопросов, возникающих при геотермическом картографировании, является повыше-ние информативности по сравнению с другими видами

дистанционного зондирования («традиционными» мно-гоканальными космическими снимками), в частности при изучении арктических регионов. Рассмотренные два при-мера продемонстрировали значимость подобных работ с точки зрения регионального анализа. Однако можно показать, что численная обработка геотермических сцен также может увеличивать информативность дистанцион-ного зондирования.

Одним из видов такой обработки является вычисление производных значений от величин температуры поверх-ности (рис. 5). В частности, вычисление кривизны тем-пературной поверхности геотермической сцены (точнее вычисление нормальной кривизны). Получающиеся при этом линейные градиентные зоны маркируют непременно границу водных объектов (со значительной водной мас-сой), при этом множество артефактных линеаментов обу-словлены наличием множества линейных ложбин, создан-ных снежным покровом. Естественно, физический смысл этого заключается в том, что при геотермическом зонди-ровании обнаруживаются участки с дифференцирован-ной поверхностной температурой, на которую, в первую очередь, и будут оказывать влияние объекты со значитель-ной водной массой.

Заключение и выводы

Применение дистанционного геотермического зондирова-ния при изучении территорий с затрудненной досягаемо-стью, с одной стороны, и вызывающих потенциальный ин-терес к их углубленному изучению — с другой, представ-ляется весьма перспективным. Использование при геотер-мическом картографировании снимков среднего разреше-ния, соответствующих по детальности задачам структур-ной и морфологической интерпретации (например, с ради-ометров TM или ETM), создает преимущества по сравне-нию с возможностями дистанционного зондирования, осу-ществляемого для региональных исследований (например, MODIS, AVHRR).

Результаты дистанционного геотермического зонди-рования арктических областей должны анализироваться непременно в комплексе с другими данными. К ним от-носятся данные по распространению многолетнемерз-лых пород по тепловому полю (замеры теплового потока либо рассчитанные по достоверным показателям данные геотермического градиента), данные по геологическому строению и аномалиям геофизических полей. Весьма ин-формативным оказывается использование дистанционных геотермических материалов и морфологических моделей территории (охватывающих как сухопутные участки, так

Рис. 4. Вытянутая линейная градиентная температурная зона в центральной — восточной частях Южного острова Новой Земли (показана овалом). Сверху: мозаика сцен геотермического зон-дирования. Слева внизу: фрагмент геологической карты. Спра-ва: мозаика космических снимков Landsat 7 ETM+. Линейная гра-диентная зона, выделенная при геотермическом картографиро-вании, отчетливо прослеживается на материалах геологической съемки и весьма слабо прослеживается на космических снимках

Page 67: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 65

и смежные акватории) и в ряде случаев позволяет сопо-ставлять резкие градиентные геотермические зоны и зоны контрастные по морфологическому (часто — одновремен-но и структурному) строению.

Так как анализ на качественном уровне результатов дистанционного геотермического картографирования продемонстрировал свою информативность, необходимо совершенствование методов количественного анализа ге-отермических данных. Особенно это актуально при ис-пользовании данных с пространственным разрешением в первые десятки метров, с учетом как высокой информа-тивности (в данном случае — детального пространствен-ного разрешения), так и наличия множества осложняю-щих факторов, как, например, исключительно локальных (обусловленных морфологией) особенностей территории, проявляющихся соответствующим образом на геотерми-

ческих моделях. Большое значение при этом имеет анализ различающихся по времени съемки дистанционных мате-риалов, по которым производится геотермическое карто-графирование.

Главный вывод проведенных исследований состоит в том, что дистанционное геотермическое зондирование может быть успешно использовано при изучении арктиче-ских регионов, его применение может существенно повы-сить информативность дистанционного изучения терри-тории. Интерпретация результатов данного вида картогра-фирования может быть особенно информативной в случае исследования труднодоступных, в том числе слабоизучен-ных районов.

Литература:1. Converting Landsat TM and ETM+ thermal bands to temperature. The

Yale Center for Earth Observation. 2010. Web-ресурс: http://www.yale.edu/ceo

2. Landsat Science Data Users Handbook. National Aeronautics and Space Administration (NASA). Web-ресурс: http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/

3. Raj K.B.G., Fleming K. Surface Temperature Estimation from Landsat ETM Data for a part of the Baspa Basin, NW Himalaya, India. Bulletin of Glaciological Research, 25. 2008. p. 19–26.

4. The Global Heat Flow Database of еhe International Heat Flow Commission. 2011. Web-ресурс: http://www.heatflow.und.edu/

5. Мусатов Е.Е., Ромащенко О.Г. Геоморфология, новейший этап разви-тия и неотектонический режим Новоземельского шельфа, в связи с не-фтегазоносностью. Океанология, 2003. Т. 43. № 2. С. 292–301.

6. Строение литосферы российской части Баренц-региона. Под ред. Н.В. Шарова, Ф.П. Митрофанова, М.Л. Вербы, К. Гиллена. Петроза-водск: Карельский научный центр, 2005. 318 с.

7. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов. М.: Научный мир, 2001, 606 с.

Remote Geothermal Mapping of Arctic Areas (on the example of the Novaya Zemlya archi-pelago). By B. Georgievsky

The article describes the results of experimental application of remote geothermal sensing for comprehensive study of arctic areas. Novaya Zemlya was taken as the case study. Interpretation of remote geothermal sensing results for arctic areas requires rationale and characteristics of quite a number of geological conditions, capable of determining daily surface temperature, displayed during remote geothermal mapping.

Рис. 5. Сопоставление данных дистанционного зондирования и результатов цифровой обработки, вычисленных по радиометру ETM+ геотермических сцен. Сверху — комбинация каналов косми-ческой съемки Landsat 7 ETM+. Снизу — вычисленный параметр нормальной кривизны по геотемпературным сценам. На нижнем рисунке проявляется существенно меньшее количество линей-ных градиентных зон («линеаментов») по сравнению с верхним ри-сунком. Градиентные зоны нижнего рисунка, как правило, соответ-ствуют линейным водным объектам значительной глубины (со зна-чительным объемом водной массы)

Page 68: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

66 ▪ Земля из космоса

Использование материалов разновременных аэрокосмических съемок в целях исследования динамики берегов Карского моря

С.А. Огородов1, Н.Г. Белова2, Д.Е. Кузнецов3, А.И. Носков4

Ключевые слова: динамика арктических берегов, разновременные

аэрокосмические материалы, геоэкологическая безопасность

Key words: arctic coastal dynamics, multi-temporal remote sensing imagery, geoeco-

logical safety

1Ведущий научный сотрудник, кандидат географических наук, Лаборатория геоэкологии Севера, географический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, тел.: +7(495)939-25-26, e-mail: [email protected]Ведущий инженер, Лаборатория геоэкологии Севера, географический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова, тел.: +7(495) 939-25-26, e-mail: [email protected]Научный сотрудник, Лаборатория геоэкологии Севера, географический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова, тел.: +7(495) 939-25-26, e-mail: [email protected]Младший научный сотрудник, Лаборатория геоэкологии Севера, географический факультет, МГУ имени М.В. Ломоносова, тел.: (495)939-25-26, e-mail: [email protected]

освоение шельфа и побережья морей России с целью добычи природного газа требует стро-ительства морских портов, подходных каналов, искусственных островов, буровых платформ,

терминалов, наземных и подводных трубопроводов. Знание природных процессов и, в частности, динамики состояния берегов помогает обеспечивать геотехническую и геоэко-логическую безопасность строительства и эксплуатации инженерных сооружений. Это особенно важно в условиях Арктики, где именно природные факторы диктуют прави-ла освоения шельфа и побережья. Природные морфолито-динамические процессы [2; 3], такие, как размыв (абразия) берегов, термоабразия, термоденудация, дефляция, водная и термоэрозия, ледовая экзарация, могут привести к зна-чительным материальным потерям, снизить рентабельность добычи или транспортировки сырья.

Отличительная особенность Карского моря, как и боль-шинства других арктических морей, заключается в том, что

развитие береговой зоны происходит в условиях контакта атмосферы и гидросферы с дисперсными многолетнемерз-лыми породами — криолитозоной. Морфолитодинамиче-ские характеристики этой зоны являются одним из главных факторов, определяющих выбор места выхода трубопро-водов с подводного склона на сушу, а также величины их заглубления и способ укладки. Несмотря на длительный ледовый сезон (9 месяцев в году), в оставшийся теплый период развитие береговых процессов отличается исключи-тельно высокой динамической активностью [4]. Так в ис-следуемом нами районе Байдарацкой губы Карского моря (рис. 1) более половины длины береговой линии охвачено абразионным процессом, причем на ряде участков скорость разрушения берегов достигает в естественных условиях 1–3 м/год (рис. 2). С учетом возможных техногенных воз-действий, сопутствующих освоению новых территорий, и на фоне прогнозируемого в XXI веке глобального поте-пления климата скорости разрушения берегов могут суще-

Page 69: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 67

ственно возрасти. В случае прокладки трубопроводов через активно разрушающиеся участки возникает прямая опас-ность повреждения берегов в результате их возможного оголения, провисания и механических деформаций. Заглу-бление объектов, отсыпка грунта и другие защитные меры часто оказываются малоэффективными, т.к. для абразион-ных участков характерно не только отступание береговых уступов в сторону суши, но и направленная абразия обла-сти пляжа и подводного склона. Кроме того, оголившие-ся участки трубопровода могут оказаться открытыми для непосредственного динамического воздействия морских льдов. Выдавливание припайного льда на берег, приводящее к формированию ледяных навалов, может явиться причи-ной разрушения береговых сооружений и трубопроводов.

Таким образом, геотехническая безопасность трубопро-вода и геоэкологическая безопасность территорий, окру-жающих место его выхода на берег, в значительной мере может быть обеспечена грамотным выбором, во-первых, наиболее динамически стабильного берегового участка, во-вторых, выбором величины расчетного заглубления трубы (с учетом прогноза динамики берега на период строитель-ства и эксплуатации трубопровода).

Для определения скорости отступания берегов и дефор-маций профиля береговой зоны в пределах предваритель-

но выбранных проектировщиками участков трассы перехо-да Байдарацкой губы газопроводом в конце 90-х годов про-шлого века на Ямальском и Уральском берегах было уста-новлено около 50 реперов сети мониторинга данной дина-мики. Отметки реперов были привязаны к Балтийской си-стеме высот 1977 года [1]. Наблюдения за динамикой бе-регов от постоянных реперных знаков осуществляются как с помощью прямых измерений, так и методом тригономе-трического нивелирования. Для определения деформации рельефа дна подводного склона на морских продолжениях профилей сети мониторинга выполняются эхолотные про-меры. Однако непосредственный инструментальный мони-торинг в отдаленных районах Арктики чрезвычайно дорог в силу трудной доступности объекта исследований и не дает полного представления о долговременных тенденциях раз-вития береговой зоны в пределах данных участков. Послед-ний аспект крайне важен для целей прогнозирования изме-нения берегов и деформации профиля подводного склона в течение достаточно длительного срока расчетной эксплуа- тации магистрального трубопровода и других инженер-ных сооружений (от 30 до 50 лет). В этом случае необходим анализ результатов совмещения разновременных аэрокос-мических материалов.

Надежный метод определения многолетней динамики состояния берегов — изучение разновременных космиче-ских снимков высокого и сверхвысокого разрешения. Сре-ди фондовых материалов космической съемки наиболь-ший интерес представляют данные, полученные съемочной системой Corona (США) за период 1961–1970 гг. Основ-ные их преимущества заключаются в доступности, охва-те практически всей поверхности Земли и высоком разре-шении (4–7 м). Материалы Corona позволяют оценить не

Рис. 1. Трасса подводного перехода Байдарацкой губы Карского моря системой магистральных газопроводов Бованенково – Ухта

Рис. 2. Активно разрушающийся под действием термоабразии и термоденудации Уральский берег Байдарацкой губы в 15 км к за-паду от трассы газопровода

Page 70: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

68 ▪ Земля из космоса

только общую динамику береговой зоны в период с 1962 г. по настоящее время, но и особенности данной динами-ки в 60-х годах прошлого столетия. Хуже дела обстоят с ма-териалами аэрофотосъемки, которые, как правило, суще-ствуют в бумажном виде в различных организациях и за-частую недоступны для приобретения. Также доступны современные материалы сверхвысокого разрешения со спутников IKONOS и QuickBird, на которых представлена значительная часть исследуемых участков.

Развитие технического прогресса позволяет приоб-ретать качественные данные дистанционного зондирова-ния (ДДЗ) Земли через Интернет в короткие сроки. Пре-жде всего приобретаются материалы среднего разреше-ния со спутников Landsat 3–7 c максимальным разрешени-ем съемки (панхроматический канал) до 15 м. Преимуще-ство снимков Landsat состоит главным образом в широком выборе бесплатных материалов за длительный промежуток времени (например, снимки Landsat 7 доступны за пери-од с 1999 г. по настоящее время и, несмотря на проблемы с качеством изображения в последние несколько лет, впол-не пригодны для предварительной оценки литодинамиче-ской обстановки в регионе).

Одним из важнейших источников информации об из-менении состояния берегов арктических морей России яв-ляются государственные топографические и морские нави-гационные карты. Как правило, данные материалы исполь-зуются в качестве картографической основы исследований. Их обработка включает привязку данных в системе коорди-

нат WGS-84 и присвоение метаданных; в большинстве слу-чаев для удобства дальнейшего анализа полученные карты векторизуются в ГИС ArcGIS 9.x.

Этап подготовки полученных аэрокосмических матери-алов является важнейшим при проведении исследований динамики берегов. Особое внимание следует уделять про-странственной привязке аэрокосмических снимков. Сним-ки IKONOS и QuickBird поставляются с файлами привяз-ки, созданными по параметрам орбиты спутника. Данный вид привязки довольно точен для приморских районов, т.к. погрешности отклонения отметок высот на местности от уровня геоида несущественны. Нами была проведена рабо-та по оценке точности исходной привязки, основанная на наложении снимков на подробные топографические пла-ны, и выяснилось, что погрешность составляет не более 5 м. Такая ее величина достаточна для целей исследования дина-мики береговой зоны.

Более сложной задачей является пространственная привязка снимков Corona и аэрофотоснимков, которые можно получить лишь в виде простого растрового фай-ла. В качестве опорных данных для привязки этих матери-алов могут использоваться снимки IKONOS и QuickBird, а также (при наличии) привязанные топографические карты и планы, полевые точки GPS-измерений. В связи со значительным территориальным охватом космоснимки Corona при точной геопривязке в своих периферических частях имеют трапециевидные деформации; таким обра-зом, при их привязке требуется использование методов, позволяющих осуществлять искривление исходных дан-ных (полиномиальные трансформации, метод резиново-го листа). Основная проблема — отсутствие достаточно-го количества опорных точек, что связано со слабой ан-тропогенной освоенностью исследуемых районов. В свя-зи с этим при привязке широко используются объекты гидрографической сети суши (реки, озера, овраги и бал-ки). Их положение зачастую достаточно нестабильно, что повышает вероятность возникновения ошибок. Для того чтобы их избежать, при привязке проводится векториза-ция контуров гидрографической сети по заранее привя-занному снимку высокого разрешения. При наложении полученных контуров на привязываемый снимок и после-довательном их совмещении на снимках путем создания набора достоверных опорных точек привязки достигает-ся достаточно точное совмещение привязываемых мате-риалов (рис. 3). При привязке аэрокосмических материа-лов на районы с развитой овражно-балочной сетью хоро-шие результаты дает расположение контрольных точек на слиянии отвершков оврагов и балок, у истоков рек, вы-текающих из озер, на осевых линиях коротких проток,

Рис. 3. Метод привязки разновременных космических снимков, заключающийся в последовательном «подтягивании» (путем набо-ра опорных точек на привязываемом снимке № 2) по контурам ги-дрографической сети, оцифрованным на привязанном снимке № 1: 3 — опорные точки привязки, 4 — контуры гидрографии

Page 71: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 69

соединяющих расположенные рядом озера, так как пла-новое положение подобных точек остается с течением времени достаточно стабильным. Выходное разрешение привязываемого снимка следует выбирать с учетом мак-симального сохранения исходной информации: так, если разрешение снимка до привязки составляет 10 м и он ориентирован диагонально, рекомендуется устанавливать разрешение не более 5 м в пикселе.

После геопривязки всех имеющихся для данной терри-тории разновременных аэрокосмических материалов насту-пает этап дешифрирования. К наиболее распространенным и хорошо читаемым дешифровочным признакам в услови-ях термоабразионных и аккумулятивных берегов арктиче-ских морей относятся линия берегового уступа и граница сплошного слоя растительности. По материалам космиче-ских снимков оцифровывается бровка берегового уступа (для абразионных участков) и граница сплошного расти-тельного покрова (для аккумулятивных участков). При со-вмещении границ форм рельефа, оцифрованных на разно- временных снимках, можно рассчитать величину их дефор-мации, в частности, отступания или проградации берега за определенный период. Также по космическим снимкам можно определять местоположение и эволюцию подводных вдольбереговых валов, которые являются квазиэфемерными формами рельефа и способны за несколько лет кардиналь-но менять свое положение (вал перемещается на место, ра-нее занятое межваловым понижением, и наоборот). Доста-точно легко дешифрируемым геоморфологическим процес-сом в зоне распространения мерзлотных ландшафтов по-бережья является образование хасыреев (аласы, котлови-ны спущенных термокарстовых озер): так, в период с 1980 по 1986 г. на Уральском берегу Байдарацкой губы Карско-го моря образовался ярко выраженный в рельефе хасырей (рис. 4). Его образование тесно связано с процессом термо-

абразии, разрушившим северный берег озера, что привело к его спуску.

По результатам анализа разновременных данных дис-танционного зондирования были составлены карты ди-намики состояния берегов (рис. 5). Дальнейшим этапом работ является анализ подобных карт и сопоставление полу-ченных данных с результатами инструментальных наблюде-ний в полевых условиях. На основе этих работ могут быть составлены карты типизации и сегментации морских бере-гов, учитывающие разносторонние характеристики морфо-логии, строения и динамики берега.

Исследования динамики береговой зоны в районах не-фтегазового освоения российского шельфа — одни из прио-ритетных, так как именно от интенсивности развития опас-ных морфо- и литодинамических процессов зависит геоэ-кологическая безопасность территории освоения и геотех-ническая безопасность строительства и эксплуатации ин-женерных сооружений инфраструктуры. Так, например, на основании данных, полученных в ходе исследований дина-мики состояния береговой зоны, частью которых являлись приведенные в данной статье результаты сравнения разнов-ременных аэрокосмических снимков, проектное положе-нии трассы газопровода Бованенково — Ухта на Уральском примыкании было скорректировано. Место выхода подвод- ного трубопровода на берег перенесено с интенсивно раз-рушающегося (в результате термоабразии) на более дина-мически стабильный участок. Прогноз деформации релье-фа береговой зоны, полученный с учетом данных прямого мониторинга динамики берегов, позволил выполнить рас-чет оптимального заглубления трубопровода. Излишнее за-глубление значительно повышает стоимость строительства, недостаточное, напротив, чревато возникновением аварий и экологически опасных ситуаций в результате возможных деформаций оголившейся трубы.

Рис. 4. Появление хасырея (спущенного озера). Слева — снимок 1964 г., справа — 1988 г. Уральский берег Байдарацкой губы Карского моря

Page 72: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

70 ▪ Земля из космоса

Карты и схемы, полученные по итогам совмещения аэрокосмических материалов разных лет, как правило, являются одним из элементов составляемых на такие райо-ны ГИС. Проведенные нами исследования позволили осу-ществить ряд геоинформационных проектов, ориенти-рованных на различные районы нефтегазового освоения (от Кольского полуострова до Сахалина) и содержа-щих блок исходных данных (текстовые, реляцион-ные данные, общегеографические карты, аэрокосмиче-ские снимки и т.д.), набор электронных карт, подсисте-му импорта данных с оборудования (электронных тахе-ометров, эхолотов, гидролокаторов бокового обзора), блок моделирования природных процессов. Разработан-ные ГИС позволяют отображать, редактировать и систе-

матизировать данные в едином программном продук-те (ArcGIS Engine), а также открывать доступ к матери-алам из наиболее распространенных ГИС-приложений и систем автоматизированного проектирования (САПР).

Актуальность исследования динамики состояния ар-ктических берегов будет возрастать в связи с освоением углеводородных запасов Арктики и климатическими из-менениями. Поскольку база имеющихся знаний о состо-янии берегов российской Арктики в XX веке ограниче-на, изучение разновременных аэрокосмических матери-алов при исследовании динамики берегов этого региона достаточно перспективно и способно предоставить зна-чительный объем данных, получение которых други-ми способами затруднительно или невозможно. В связи с увеличением доступных данных дистанционного зон-дирования Земли, в том числе и архивных, их анализ на базе использования геоинформационных технологий приобретает большое значение.

Статья подготовлена при поддержке проектов РФФИ-Гельмгольц и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Литература:1. Камалов А.М., Огородов С.А., Бирюков В.Ю., Совершаева Г.Д., Цве-

цинский А.С., Архипов В.В., Белова Н.Г., Носков А.И., Соломатин В.И. Морфолитодинамика берегов и дна Байдарацкой губы на трассе пере-хода магистральными газопроводами // Криосфера Земли, 2006, т. Х, № 3, с. 3–14.

2. Огородов С.А. Критерии стабильности (устойчивости) арктических берегов // Естественные и технические науки, 2010, № 6, С. 356–358.

3. Огородов С.А. Роль морских льдов в динамике береговой зоны аркти-ческих морей // Водные ресурсы, 2003, том. 30, № 5, С. 555–564.

4. Природные условия Байдарацкой губы. Основные результаты исследо-ваний для строительства подводного перехода системы магистральных газопроводов Ямал-Центр. / Под ред. Г.И. Дубикова, В.А. Совершаева и В.С. Тужилкина. М.: ГЕОС, 1997. 432 с.

Using Multi-Temporal Aerospace Imagery for Coastal Dynamics Investigations at Kara Sea. By S. Ogorodov, N. Belova, D. Kuznetsov, A. Noskov

Construction and operation of engineering facilities in the coastal zone of the Arctic seas taking into account the requirements of the geotechnical and geo-environmental safety require consideration of hazardous natural processes in the contact zone between atmosphere, hydrosphere and permafrost. The article describes an example of using multi-temporal aerospace imagery for coastal dynamics investigations along the main gas pipelines system "Bovanenkovo – Ukhta" across Baidaratskaya Bay, Kara Sea.

Рис. 5. Карта динамики сегмента Уральского берега Карско-го моря в районе трассы перехода Бованенково-Ухта, составлен-ная по разновременным аэрокосмическим снимкам. 1 — снимок 1964 г., 2 — 1988 г., 3 — 2005 г.; 4 — береговой уступ в 1964 г., 5 — 1988 г., 6 — 2005 г.; 7 — хасыреи на месте спущенных в результате отступания берега озер, 8 — репера сети мониторинга динамики берегов (подписи — номер профиля, в скобках — величина отсту-пания берега за период 1964–2005 гг. в метрах)

Page 73: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 71

Биоразнообразие арктических и субарктических морей России

«Земля из космоса»: Акватории Арктики характеризу-ются высоким биологическим разнообразием. В мор-ской среде обильны скопления планктона. Важнейший ресурс региона — рыбные запасы. На протяжении сто-летий Арктика привлекала охотников за млекопитающи-ми — китами, тюленями, моржами, полярными медве-дями, выдрами. Если говорить о российской Арктике, какие моря можно выделить в этом отношении?

Константин Згуровский: Если широко понимать Арктику и включать туда субарктические регионы, то наиболее богатым рыбными ресурсами является Охотское море. Оно дает 40% российского вылова, более 1 млн тонн рыбы в год. Баренцево море — около 300 тысяч. Это две основные наши рыбные «житницы», или «fish basket», как говорят амери-канцы. К основным промысловым видам относят-ся минтай, треска, пикша, сельдь, палтус. Раньше на Дальнем Востоке добывали довольно много кам-чатского краба. Допустимый улов доходил до 30 000 тонн в год. Сейчас на камчатского краба наложен

мораторий, потому что его практически извели браконьерством. Морские птицы и млекопитающие — моржи, тю-лени, белухи и т.д., — также очень существенный элемент экосистемы. Птицы питаются рыбой, их гу-ано стекает в море, и возникает высокая прибреж-ная продуктивность. В Арктике много китов, коти-ков, тюленей. На Дальнем Востоке — сивучей. Пару лет назад имел место конфликт по поводу до-бычи поморами тюленей. Рыбаки часто говорят о том, что млекопитающих развелось много и пора начинать охоту. Наша позиция такова: если популя-ция млекопитающих не подорвана, то аборигенный промысел имеет право на существование. Некоторые наши «зеленые братья» говорят о необходимости за-прета охоты в любом случае. То есть позиция WWF нередко менее радикальная.В акваториях есть еще один биоресурс — водорос-ли, в частности ламинария. На последней рыбной выставке были представлены продукты, произве-

моря Арктики — это не столько территория промышленного освоения, сколько ареал обитания многочисленных видов млекопитающих и рыб. О биоразнообразии региона и особенностях использования его биоресурсов рассказывает Константин Александро-вич Згуровский, руководитель морской программы Всемирного фонда дикой природы.

Ключевые слова: биологическое разнообразие, рыбные ресурсы, экосистема, браконьерство,

промышленность

Key words: biological diversity, fish resources, ecosystem, poaching, industry

Page 74: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

72 ▪ Земля из космоса

денные нашими коллегами с Дальнего Востока из водорослей: различные виды косметики, пищевых добавок, которые выводят радионуклиды из орга-низма.

Вы уже многие годы занимаетесь изучением биоразно- образия Арктики. Каковы проблемы сохранения россий-ского биоразнообразия в арктическом регионе и субар-ктике?

— 18 лет я проработал в Тихоокеанском научно-исследовательском рыбохозяйственном центре. Моя диссертация — по креветкам Берингова моря. Я про-вел в экспедициях много лет. Баренцевоморский и беринговоморский экорегио-ны выделены Всемирным фондом дикой природы как приоритетные для сохранения биоразнообразия, морских экосистем. На рабочей встрече летом 2011 года мы обсуждали опасности, которые создает раз-витие нефтяных разработок на шельфе, в частности у

берегов Камчатки. Наша озабоченность связана с тем, что еще ни одна страна мира не разработала средств для борьбы с разливами нефти в ледовых условиях. Единственный способ, существующий на сегодняш-ний день, — выжигание нефти. Что, согласитесь, в любом случае нарушает экологическое равновесие.

А какие программы по сохранению биоразнообразия Арктики и субарктики, инициированные фондом WWF, работают в нашей стране?

— Направлений деятельности фонда в Арктике и су-барктике много. Среди них — создание охраняемых территорий, в том числе морских, а также изучение морского биоразнообразия. Есть специальная Ар-ктическая программа, целью которой является изу- чение и патронирование климатической ситуации в Арктике. Недавно мы представили атлас биоразнообразия Арктики. Авторы — российские ученые. Атлас по-

Page 75: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 73

священ российской части Арктики и отражает наи-более ценные и уязвимые районы. Также существует программа, цель которой — на-лаживание диалога с нефтяной промышленностью. Она касается так называемых «no-go zones», про-мышленное освоение которых может нарушить хрупкое равновесие в природе. Часто, когда говорят о ресурсах шельфа, подразуме-вают именно минеральные ресурсы. Мы считаем, что возобновляемые, живые ресурсы должны рассматри-ваться в первую очередь. Если рационально исполь-зовать возобновляемые ресурсы, являющиеся осно-вой нашей продовольственной безопасности, то их удастся сохранить для будущих поколений.

На Ваш взгляд, возможно ли сохранение биоразнообра-зия региона как природного компонента нашей планеты при условии проведения работ по добыче полезных ис-копаемых в Арктике?

— Мы придерживаемся того мнения, что на буре-ние в Арктике должен быть наложен мораторий до тех пор, пока не будет разработан надежный способ борьбы с нефтеразливами в ледовых условиях.Недавно на совещании, которое мы проводили со-вместно с Советом по изучению производительных сил, я был приятно удивлен, когда представитель Ин-ститута нефти и газа говорил о том, что такие спосо-бы действительно не разработаны, что их надо разра-батывать и что бурение в ледовых условиях нарушает экологическое равновесие. Мы не являемся «радикальными зелеными». Мы пы-таемся найти компромисс. Во-первых, надо разви-вать способы борьбы с нефтеразливами. Все страны должны объединиться для этого. Во-вторых, должно существовать зонирование и комплексное использо-вание богатств моря. Хороший пример — норвежцы, создавшие ком-плексный план управления своей частью Баренцева моря, они предлагают нам работать вместе в этом на-правлении. Они даже перевели свой план на русский язык и предложили нам им воспользоваться. Уни-кальность их плана состоит в зонировании моря. Такие же системы существуют у Канады и США. К сожалению, в России нет единого органа, кото-рый мог бы координировать деятельность на море. На мой взгляд, бурение на западной Камчатке про-водить нельзя. Потому что этот регион уникален по рыбным запасам. Если там что-то произойдет с тан-кером или платформой по причине тяжелых ледо-

вых, ветровых и штормовых условий, то мы можем лишиться нашей «рыбной корзины» на много-много лет вперед. Поэтому необходимо расставить приори-теты. Этим должно заниматься государство. Сахалин уже сейчас в большей степени нефтя-ной регион, где рыбы добывается совсем немно-го, за исключением, пожалуй, лосося. Северная, северо-восточная часть Охотского моря должна быть для промысла нефти закрыта. Охотское море дает 25–40% нашего годового улова.

Сколько это в финансовом эквиваленте?— По нефтяникам, к сожалению, такие цифры у меня отсутствуют. Если говорить о рыбной инду-стрии, то это миллиарды долларов. В последнее время мы постоянно взываем к здраво-му смыслу различных управленцев. Приведу пример. Нефтяники говорят: «Зачем вам охранять лосося? Мы вам дадим денег, вы на них построите рыбовод-ные заводы как в Японии, и у вас будет масса лосо-ся». Но, во-первых, он будет не такой. Во-вторых, мы посчитали, что в некоторых регионах Дальнего Вос-тока один малек обойдется государству в 7 долларов. Золотая рыба! И эти деньги никто не считает.Мы предлагаем рыбакам устройство для отпугивания птиц, включая редких, например, белоспинного аль-батроса, от орудий лова. Но убедить рыбаков в необ-ходимости такого устройства достаточно сложно. То, что мы предлагаем, выгодно и нам, и им, и окружаю-щей среде. Таким образом, мы пытаемся найти ком-промисс.

Много биоресурсов (икра, лосось) идет из России на экс-порт. Насколько масштабны такие вывозы? Легальны ли они?

— Мы несколько раз поднимали этот вопрос. Нас го-рячо поддержало Росрыболовство. Очень часто в ма-газинах и ресторанах происходит замещение нашей дикой рыбы, которая вылавливается в наших водах, рыбой, выращенной в садках в Норвегии, Южной Америке, Вьетнаме. Также много китайской рыбы, причем она зачастую наша, баренцевоморская. Она проходит очень интересный путь: ее ловят наши ры-баки, продают, предположим, норвежцам, голланд-цам или датчанам. Те везут ее перерабатывать в Ки-тай, а потом продают нам. Посчитайте, сколько ки-лометров она «наматывает», сколько раз заморажи-вается и размораживается. Поэтому когда вы видите в магазине минтай, произведенный в Китае, то будь-

Page 76: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

74 ▪ Земля из космоса

те уверены, что это наш, российский минтай. То же самое с тихоокеанским лососем. Китайцы настолько преобразовали свои южные моря под аквакультуру, выращивают миллионы тонн рыбы, что, как они говорят, скоро будут возить людей на экскурсии в те части побережья, которые остались пока еще не преобразованными. Мы выпустили 100-страничное руководство для по-купателей «А вы знаете, что покупаете?» Оно опу-бликовано на нашем сайте и пользуется популярно-стью. Мы не могли позволить себе выпустить руко-водство для всех и каждого — представьте, сколько людей покупают рыбу. Руководство предназначено для оптовых покупателей и продавцов, переработчи-ков и розничных сетей.

Если коротко, о чем эта книга?— Мы вкратце описали основные виды, которые продаются в России: что это за рыба, где она водится, каким способом добывается, многочисленна она или нет. Привели некоторые интересные факты, которые могут заинтересовать читателей. А также дали реко-мендации: можно или нельзя покупать тот или иной вид и почему. Зеленым отмечены виды, которые, в частности, прошли экологическую сертификацию. Также зеленым помечены виды, чьи запасы находят-ся в хорошем состоянии, их промысел не имеет се-рьезных последствий для окружающей среды. Крас-ным помечены виды, которые находятся под угрозой уничтожения. Желтым — те виды, о которых, пре-жде чем покупать, стоит задуматься — а может, ку-пить что то из «зеленого списка»? В дальнейшем мы

планируем выпустить мини-справочник карманного формата.

Морские млекопитающие изучаются с помощью спут-никовых технологий, датчиков, которые на них уста-навливаются. Насколько эти работы сегодня масштабны в России? Недавно вы начали новый проект, можете о нем рассказать?

— В июне из Мурманска вышла наша яхта, которая будет следить за атлантическим моржом. Это доволь-но немногочисленный вид. С учетом глобального потепления существует серьезная угроза его исчез-новения. Наши коллеги вышли в экспедицию, кото-рую поддержал наш фонд. Они будут искать лежби-ща, ставить метки, считать животных. Одновремен-но мы с компанией «СКАНЭКС», которая является партнером WWF, пытаемся из космоса оценить это и использовать результаты оценки в дальнейшем для того, чтобы снизить стоимость подобных ис-следований.

Интервью подготовлено по материалам программы «Мир гео-графии» радиостанции «Голос России» от 8 июля 2011 г.

Biodiversity of the Arctic and Subarctic Seas of Russia

Interview with Konstantin Zgurovsky (WWF Marine Program Coordinator) gives an idea about biodiversity of the Arctic Region and specifics of using its bio resources.

© http://www.oceanology.ru/wwf-save-atlantic-walrus/

Page 77: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Соловецкий монастырь, Белое море. Снимок IKONOS, дата съемки 10 июля 2010 г. (© GEOEYE, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 78: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

76 ▪ Земля из космоса

Использование спутниковых технологий для изучения и сохранения биоразнообразия в Российской Арктике

к Российскому сектору Арктики относятся аквато-рии пяти из девяти арктических морей и основные не покрытые льдом заполярные территории на-земных арктических экосистем. Именно в Россий-

ском секторе развиты все основные характерные для Аркти-ки зональные типы и варианты экосистем, почв, биоцено-зов, фитоценозов. В Арктике обитает около 25 тысяч видов эукариот. Наиболее заметными представителями арктиче-ских экосистем являются морские млекопитающие — киты, тюлени, моржи, а символом Арктики стал белый медведь.

Интенсивное развитие экономики севера России и при-арктических государств, освоение морских природных бо-гатств породило лавину проблем. За последние годы в резуль-тате глобальных климатических изменений, ряда мощных антропогенных процессов ухудшилась экологическая ситу-ация, обострились проблемы охраны и использования мор-ских биоресурсов, возникла угроза сохранения биоразно- образия Арктики. К основным факторам воздействия на эко-логию и живую природу северных морей следует отнести деятельность рыбопромысловых судов, морское судоходство, геофизическую разведку и нефтегазодобычу на шельфе, сброс и береговой сток бытовых и промышленных отходов.

Возникла потребность в глубоком и всестороннем изу-чении северных морей России, в накоплении всеобъемлю-

щих и вместе с тем детальных знаний о процессах и явлени-ях, протекающих в морской среде. Эта информация чрез-вычайно необходима для решения проблемы стабилизации и контроля экологической обстановки, сохранения и рацио- нального использования морских биологических ресурсов, безопасной эксплуатации нефтяных и газовых месторожде-ний, проведения фундаментальных научных исследований.

Изучение северных морских экосистем требует деталь-ного описания их современного состояния и анализа вли-яния разнообразных параметров окружающей среды на развитие морской биоты. При этом важным направлением исследований является углубленное изучение тех видов, которые могут быть индикаторами состояния экосистем. Необходимо определить численность таких животных, их пространственное распределение, выявить пути их сезон-ных миграций, а также идентифицировать параметры окру-жающей среды, влияющие на развитие и жизнедеятель-ность соответствующих популяций.

Работы в этом направлении ведутся Постоянно действу-ющей экспедицией РАН по изучению животных Красной книги Российской Федерации и других особо важных жи-вотных фауны России, созданной специальным распоря-жением Российской академии наук в 2008 году. Для оцен-ки состояния и мониторинга арктических экосистем были

В.В. Рожнов1, Д.М. Глазов2, А.Л. Сальман3 Ключевые слова: северные морские экосистемы, биологические ресурсы, белуха, спутниковые

данные, радиомаяки.

Key words: northern sea ecosystems, biological resources, belukha, satellite data, radio beacons

1Заместитель директора, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, 119071, г. Москва, Ленинский просп., 33, e-mail: [email protected]Ведущий инженер, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, 119071, г. Москва, Ленинский просп., 33, e-mail: [email protected]Генеральный директор, ЗАО «ЭС-ПАС», 125171, г. Москва, Ленинградское ш., 15–73, e-mail: [email protected]

Page 79: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 77

выбраны два вида млекопитающих, по состоянию которых можно оценивать и состояние арктических наземных и ле-довых экосистем (белый медведь), и состояние арктических морских экосистем (белуха). Работы по изучению этих ви-дов оформлены в виде двух программ, которые поддержи-ваются Русским географическим обществом: Программы изучения белого медведя в Российской Арктике и Програм-мы изучения распространения и миграций белухи. Основ-ные направления исследований, по которым выполняют-ся обе программы, имеют много общего. Ведется изучение распределения и численности этих животных путем авиа-ционных и судовых наблюдений, отслеживаются их мигра-ции с помощью спутниковых радиомаяков системы Argos, исследуется популяционная структура белого медведя и белухи методами молекулярно-генетической диагности-ки, оценивается состояние здоровья животных и влияние на них различных антропогенных факторов.

Принимая во внимание огромную протяженность береговой линии Российской Федерации, а также трудно-доступность большинства северных морских акваторий страны, одним из эффективных направлений таких иссле-дований можно назвать полномасштабное использование спутниковых данных. В настоящее время дистанционные методы изучения земной поверхности — это мощный инструмент для наблюдения с целью последующе-го описания природной среды, обладающий рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с традицион-ными контактными методами исследований. При этом особый интерес представляет совместное использова-ние данных различных спутниковых систем для все-стороннего изучения параметров окружающей сре-ды и особенностей поведения животных в этой среде.

В период с августа 2010 г. по март 2011 г. в рамках сотрудничества меж-ду Институтом проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) и французской компа- нией CLS был выполнен пилотный проект, направленный на отработку методики совместного использования различных типов данных при прове-дении биологических исследований. В качестве объекта изучения выбрали белуху, являющуюся вершиной мор-ской трофической цепи и индикато-ром состояния морской экосистемы. Тестовый полигон заложили на северо-западе Охотского моря, на побережье которого специалисты ИПЭЭ РАН уже

в течение нескольких лет проводят комплексное изучение распространения и путей миграций белух.

В августе 2010 г. на острове Чкалов (Хабаровский край) были отловлены пять взрослых белух. Животных оснасти-ли радиомаяками «Пульсар» спутниковой системы опре-деления местоположения и сбора данных Argos, после чего вновь отпустили на свободу. Спутниковые радиомаяки, раз-работанные и изготовленные в России, позволяют дистанци-онно отслеживать перемещения животных, излучая корот-кие сообщения при выныривании белух из воды (рис. 1). Координаты животного определяются при пролете спутни-ка над белухой на базе эффекта Доплера путем сопоставле-ния частот поступающих на спутник сообщений. Точность определения координат колеблется от 150 до 1 000 м, в за-висимости от геометрических параметров пролета спутни-ка и количества полученных спутником сообщений.

В результате функционирования радиомаяков в течение 9 месяцев были выявлены пути миграций животных в Охот-ском море в осенний, зимний и весенний периоды, а так-же места зимних концентраций белух сахалино-амурского скопления.

В осенний период белухи активно перемещались в Са-халинском заливе недалеко от мест отлова. Причем в нача-ле и середине осени они держались в глубине залива, неда-леко от островов Чкалов и Сахалин, а к началу зимы стали значительно шире перемещаться по акватории. В середине декабря, в период формирования ледяных полей, началась сезонная миграция белух в северо-восточном направлении.

Именно декабрьский период интенсивных измене-ний океанографической и ледовой обстановки был вы-бран для реализации пилотного проекта, предполагавшего сопоставление траекторий движения животных с данны-

Рис. 1. Радиомаяк «Пульсар» спутниковой системы Argos, установленный на белухе (© Д.М. Глазов)

Page 80: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

78 ▪ Земля из космоса

Рис. 2. Перемещения пяти белух в Охотском море в период с 1 по 31 декабря 2010 г.; траектории движения пяти животных показаны разными цветами

ми о физических параметрах морской среды (рис. 2). Эти работы выполнялись при финансовой поддержке француз-ского Национального центра космических исследований (CNES). Анализ состояния морской среды выполнялся на базе спутниковой океанографической информации, а так-же с использованием результатов математического модели-рования.

Компания CLS обладает многолетним архивом океа-нографических данных, получаемых с космических ап-паратов различного типа (JASON, ENVISAT, GFO, NOAA, Terra, Aqua, TRMM, METOP) и охватывающих весь мировой океан. На базе этих данных французские специалисты ежедневно генерируют карты аномалий высоты морской поверхности (пространственное разрешение — 25 км), геострофических течений (25 км), температуры поверх-ности воды (4 км). Три раза в неделю формируются карты концентрации планктона (4 км).

Для получения дополнительных слоев океанографиче-ской информации используется целый ряд моделей, по-зволяющих ежедневно создавать карты поверхностных те-чений (разрешение — 25 км), а также карты температуры и солености воды на глубинах от 0 до 5 500 м (разреше-ние — 25 км, рис. 3, 4).

В тот же период с целью изучения ледовой обстанов-ки в исследуемой зоне со спутника RADARSAT-2 было по-лучено восемь радиолокационных изображений (простран-ственное разрешение — 25 м) той акватории, в которой на-ходились животные, оснащенные спутниковыми радиома-яками. В результате обработки и интерпретации изобра-жений выявилось распределение формирующихся льдов в исследуемой зоне. Затем были проанализированы дан-ные о перемещениях белух вблизи скоплений льда (рис. 5).

Все полученные данные обрабатывались с помощью про-граммного пакета THEMIS. Это разработанное компанией

Рис. 4. Траектории белух на фоне карты солености воды и поверх-ностных течений за 23 декабря 2010 г.; цветом показано распре-деление солености от 30 до 33.379 ‰; интенсивность и направле-ние поверхностных течений представлены векторами

Рис. 5. Траектории белух на фоне радиолокационного изображе-ния. В ходе исследования было получено 8 радиолокационных изображений, в результате обработки и интерпретации которых выявились особенности распределения льдов

Рис. 3. Траектории пяти белух на фоне карты температуры мор-ской поверхности за 23 декабря 2010 г.; цветом показано распре-деление температур от –1.799°C до +0.9°C

Page 81: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 79

CLS программное обеспечение позволяет совмещать различ-ные типы океанографической и радиолокационной инфор-мации, а также накладывать на эти данные траектории дви-жения животных, полученные с помощью системы Argos.

Важным инструментом пакета THEMIS является воз-можность экспорта значений океанографических параме-тров вдоль траектории движения животного в соответству-ющие даты. Кроме того, большой интерес представляет воз-можность формирования вертикальных профилей темпера-туры и солености воды вдоль траектории (рис. 6).

Проведенный анализ позволил установить причины и факторы, влияющие на миграционную активность бе-лух сахалино-амурского скопления. Пилотный проект по-казал, что применение комплексного подхода даёт воз-можность выявить особенности жизнедеятельности таких сложных для изучения животных, как белухи. Получен-ные значения параметров среды обитания крайне важны для прогнозирования перемещения животных в районах, где невозможны отслеживание и прогноз их адаптивного распределения, связанного с изменениями климатических условий обитания. Анализ радиолокационных изображе-ний и океанографической информации позволил понять процессы формирования ледового покрова в изучаемых районах, определить взаимоотношения белух с формиру-ющимся ледовым покровом, впервые подробно просле-дить перемещение животных в разводьях и полыньях вда-ли от чистой воды и ледовой кромки. В выбранном по-лигоне удалось оценить связь рыбопромыслового флота с распределением белух.

Реализованный российскими и французскими специ-алистами пилотный проект доказал важность выполне-ния работ по сопоставлению различных типов спутнико-вых данных в рамках морских биологических исследова-ний. Даже на таком коротком временном периоде удалось выявить некоторые зависимости путей миграций белух от различных параметров морской среды. Например, было от-мечено, что белухи не избегают ледяных полей, а активно используют эти области, перемещаясь преимущественно вдоль кромки льда.

Такой метод исследований, безусловно, имеет серьезные перспективы. Поэтому прежде всего следует расширить работы по сопоставлению различных типов данных, проа-нализировав информацию, собранную в течение более дли-тельного периода времени. Кроме того, было бы интерес-но выполнить подобные исследования, сравнивая поведе-ние животных из разных скоплений белух Охотского моря, а также сравнить эти данные с особенностями поведения белух из других популяций Белого, Баренцева, Карского, Чукотского морей.

Подобные проекты могут способствовать выявлению закономерностей поведения, особенностей распределения не только белух, но и других морских млекопитающих, рыб и птиц. Они позволят выявить критические факторы, влия-ющие на миграционную активность животных, определить природные и антропогенные явления, представляющие особую опасность для изучаемых видов. Планомерная реа-лизация комплексных проектов поможет улучшить понима-ние процессов, протекающих в морских экосистемах, и бу-дет способствовать сохранению биоразнообразия в Россий-ской Арктике.

Using Satellite-Based Technologies for Study and Conservation of Biodiversity in the Russian Arctic Region. By V. Rozhnov, D. Glazov, A. Sal-man

In August 2010 – March 2011 the A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution managed a pilot project intended for the refinement of methods of joint use of different types of data while doing biological studies. White whale (belukha) was used a case study. This whale is at the top of the marine food chain and is recognized as the indicator of the marine ecosystem status. Conducted analysis enabled to understand the reasons and factors impacting the migration activity of belukhas near Sakhalin. Such projects may help detecting behavior patterns, habitat specifics of not only belukhas, but other marine mammals, fish and birds as well.

Рис. 6. Вертикальный профиль температуры воды вдоль траекто-рии движения белухи за период с 15 по 21 декабря 2010 г.; по оси абсцисс — даты, по оси ординат — глубина в метрах; цветом пока-заны изменения температуры от -2 до 0.5°C; в верхней части гра-фика зелеными точками отмечены позиции животного, опреде-ленные с помощью системы Argos; серые поля в нижней части графика позволяют судить о глубине морского дна вдоль траекто-рии движения животного

Page 82: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

80 ▪ Земля из космоса

Ликвидация чрезвычайной ситуации на ЗАО «Беломорская нефтебаза»

Н.В. Рыбчак1

Ключевые слова: кандалакшский залив, разлив нефтепродуктов, загрязнение

нефтепродуктами.

Key words: Kangalaksha Bay, oil spills, oil pollution

1 Начальник центра мониторинга и прогнозирования ГОУ «Управление по ГОЧС и ПБ Мурманской области», 183025, г. Мурманск, ул. Буркова, д. 4, e-mail: [email protected]

Арктика является районом, для которого разливы не-фтепродуктов особенно опасны в силу природно-

климатических условий: последствия разлива ликвидировать здесь труднее, чем в других регионах. Нефтяные раз-ливы в море могут произойти на лю-бом из этапов добычи, транспортиров-ки или хранения нефти.

В перечень потенциально опасных объектов и объектов жизнеобеспече-ния Мурманской области включено 76 пожаро- и взрывоопасных объек-тов, среди них — крупные площад-ки по хранению и перевалке нефти и нефтепродуктов. ЗАО «Беломорская нефтебаза» является одной из таких площадок. Данный объект располо-жен в п. Белое Море, на берегу Канда-лакшского залива (рис. 1) и предназна-чен для приема мазута и нефти, пере-возимых железнодорожными цистер-нами, а также для хранения и отгруз-ки нефтепродуктов в танкеры.

Возможными причинами разлива нефтепродуктов на Беломорской не-

фтебазе могут быть: разгерметизация резервуаров хранения нефти и неф- тепродуктов; разгерметизация (раз-рыв) технологических трубопроводов с нефтью и нефтепродуктами; разгер-метизация насосного оборудования; разгерметизация железнодорожных цистерн с нефтью и нефтепродуктами на железнодорожных эстакадах.

Таким образом, в районе ЗАО «Бе-ломорская нефтебаза» могут возни-кать чрезвычайные ситуации локаль-ного, муниципального, регионально-го и федерального значения, обуслов-ленные аварийными разливами нефте-продуктов.

В мае текущего года в результате разлива нефтепродуктов на Беломор-ской нефтебазе произошла локальная чрезвычайная ситуация. 7 мая 2011 г. следы нефтепродуктов были обна-ружены в районе причала № 3 НПК ООО «МСП Витино». Утечек и раз-ливов на территории специализиро-ванного порта Витино не установлено, поэтому было проведено обследование береговой линии и территории, при-

легающей к ЗАО «Беломорская нефте-база». В результате обследования было обнаружено загрязнение береговой территории и акватории Кандалакш-ского залива, которое явилось след-ствием поступления нефтепродуктов с территории ЗАО «Беломорская не-фтебаза» в Кандалакшский залив. Вид загрязнений — смесь нефти и нефте-продуктов (рис. 2).

По одной из официальных версий, причиной аварии явилось просачива-ние из-под грунта нефтепродуктов, ко-торые попадали в грунт на территории нефтебазы в результате разливов и ска-пливались в течение многих лет. Да-лее нефтяная эмульсия с поверхности земли вместе с талыми водами попала в Кандалакшский залив.

Однако можно предположить, что загрязнение акватории Кандалакш-ского залива и береговой полосы про-изошло по другой причине: по мне-нию специалистов Баренцевоморско-го отделения Всемирного фонда ди-кой природы, зимой на территории нефтебазы мог произойти нефтераз-

Page 83: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 81

лив (возможно, при разгрузке с же-лезнодорожной цистерны), при этом часть нефтепродуктов сотрудники нефтебазы убрали, а весной, с талыми водами, оставшаяся часть нефти вы-текла в залив. Вполне вероятно, что часть разлившейся нефти могла ока-заться подо льдом и при таянии льда попадала в залив.

Не исключено также, что загряз-нение связано с неэффективной си-стемой очистки сточных вод, так как в непосредственной близости от не-фтебазы имеется пруд, сообщающий-ся с очистными сооружениями, куда сбрасывается собранная эмульсия. На поверхности пруда имеется радужная пленка, что четко просматривается на снимке с КА EROS B (рис. 3). Мож-но предположить, что загрязненные воды из данного водоема поступают в акваторию залива, вызывая посто-янное присутствие нефтепродуктов в морской воде.

Нефтезагрязнение в данном слу-чае представляло собой совокуп-ность радужных пленок средней тол-щиной 0.3 мкм, с вкраплениями бо-лее толстых нефтяных включений. Общая площадь загрязнения, по сведе-ниям Департамента Росприроднадзо-ра по СЗ ФО, составила 199 000 кв. м, из них площадь загрязнения аква-тории, примыкающей к ЗАО «Бе-ломорская нефтебаза», составила 71 000 кв. м (в этом районе поверх-ность акватории водного объекта была покрыта сплошным слоем нефти, не-фтепродуктов, хорошо видимых при волнении), а площадь загрязнения ак-ватории, прилегающей к ООО «МСП «Витино», составила 128 000 кв. м (здесь наблюдались нефть, нефтепро-дукты в виде пятен и пленки, покры-вающие значительные участки по-верхности акватории водного объекта, не разрывающиеся при волнении).

Для уточнения площади загрязне-ния на акватории Кандалакшского за-

лива использовались данные дистанци-онного зондирования Земли. 10 мая 2011 г. для анализа в ИТЦ «СКАН- ЭКС» поступил радиолокационный спутниковый снимок RADARSAT-2, полученный в режиме квадрополяри-зационной детальной съемки на при-емную станцию «УниСкан» в Самаре. На основе этого снимка специалиста-ми ИТЦ «СКАНЭКС» была сделана карта-схема разлива (рис. 4).

Снимок и карта-схема разлива бы-стро поступили к специалистам ГОУ «Управление по ГОЧС и ПБ Мурман-ской области», далее — в специали-зированную организацию ООО «Эко-Сервис», силы которой были задей-ствованы в ликвидации последствий разлива.

На снимке четко видна пленка не-фтепродуктов. Площадь загрязнения, определенная по снимку (210 тыс. кв. км), практически соответствует пло-щади, определенной специалиста-ми Управления Росприроднадзора по Мурманской области.

С 11 мая в адрес центра монито-ринга и прогнозирования ГОУ «Управ-ление по ГОЧС и ПБ Мурманской об-ласти» стали поступать данные вы-сокодетальной спутниковой съемки EROS B. На этих оптических снимках четко видны как нефтяные загрязне-ния на акватории залива, так и участ-ки прибрежной акватории, огражден-ные бонами.

В результате осмотра места загряз-нения 8 мая 2011 г. специалистами ООО «ЭкоСервис» было установле-но, что площадь загрязнения, на кото-рой требуется проводить очистку, со-ставляет 6 000 кв. м береговой полосы и 3 000 кв. м акватории Кандалакшско-го залива.

Большую тревогу вызывал тот факт, что в непосредственной близости от территории Беломорской нефтеба-зы находятся острова Кандалакшского заповедника, ближайший его остров

Рис. 1. Расположение ЗАО «Беломорская нефтебаза»

Рис. 2. Нефтяное пятно у береговой линии

Рис. 3. Радужная пленка на поверхности пруда. Снимок EROS B (© ImageSat, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 84: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

82 ▪ Земля из космоса

(о. Олений) расположен всего лишь в полутора километрах от Беломорской нефтебазы (рис. 5).

Приливно-отливные явления, ха-рактерные для Белого моря, существен-но повышали вероятность загрязнения береговой черты островов заповедни-ка. Учитывая, что 7 мая в Кандалакш-ском заливе наблюдался ветер южных направлений в сочетании с чередова-нием полных и малых вод, наличие не-фтяной пленки у островов Кандалакш-ского заповедника нельзя было исклю-чить. При детальном анализе снимка RADARSAT-2 от 10 мая 2011 г. мож-но увидеть признаки нефтяной пленки в бухтах о. Телячий (рис. 6).

В процессе первичного обследова-ния островов заповедника около некото-рых из них была обнаружена нефтяная пленка, однако уже с 10 мая в районе аварии установился устойчивый северо-западный ветер и пленку от островов на-чало выносить в залив. На снимке с КА EROS B за 11 мая 2011 г. видна поло-са нефтяной пленки на водной поверх-ности, распространяющаяся от бухты о. Телячий и ориентированная с северо-запада на юго-восток (рис. 7).

13 мая проверка береговой линии острова Телячий представителями ООО «ЭкоСервис» Управления Рос- природнадзора по Мурманской об-ласти и Кандалакшского заповедни-ка не подтвердила наличие нефтя-ных пятен в бухтах островов, однако там имелись загрязненные водорос-ли, принесенные с противоположно-го берега.

Таким образом, необходимость максимально быстрой ликвидации по-следствий разлива во избежание на-несения ущерба экологии Кандалакш-ского залива в целом и природе особо охраняемых природных территорий не вызывала сомнения.

8 мая для организации работ по ликвидации последствий разлива на Беломорской нефтебазе состоялось за-

седание комиссии по чрезвычайным ситуациям и пожарной безопасности ЗАО «Беломорская нефтебаза», на ко-тором было принято решение с 13.00 часов 08 мая 2011 г. и до окончания ликвидации последствий загрязнения ввести режим чрезвычайной ситуации на территории ЗАО «Беломорская неф- тебаза» (локальная чрезвычайная си-туация).

Руководство по ликвидации загряз-нения было возложено на техническо- го директора ЗАО «Беломорская не-фтебаза». К работам привлекли личный состав ЗАО «Беломорская нефтебаза»,

аварийно-спасательные формирова-ния ООО «МСП «Витино», аварийно-спасательные формирования ООО «Экосервис» (г. Мурманск) — все-го 32 человека, а также спецтехнику. Работа включала в себя следующие меры: акватория порта была защище-на швартовыми канатами, велось по-стоянное сорбирование, на береговой черте оборудовались углубления (ямы) для сбора замазученной воды, загряз-нения убирались скимерами, вел-ся сбор загрязненных нефтепродукта-ми водорослей, вода откачивалась ва-куумными машинами и вывозилась на

Рис. 4. Карта-схема разлива с выделенны-ми зонами загрязнения (красный контур) акватории Кандалакшского залива. Снимок RADARSAT-2, дата съемки 10 мая 2011 г. (© MDA, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Рис. 5. Расположение Беломорской нефте- базы по отношению к островам Канда-лакшского заповедника

Рис. 6. Предполагаемые нефтяные пятна в бухтах островов Кандалакшского запо-ведника 10 мая 2011 г. Снимок RADARSAT-2 (© MDA, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Рис. 7. Следы нефтяной пленки в Канда-лакшском заливе. Снимок EROS B (© ImageSat, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 85: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 83

очистные сооружения, были установ-лены боновые заграждения (рис. 8).

На спутниковом изображении с КА EROS B (рис. 9) видны участки аква-тории Кандалакшского залива, ограж-денные боновыми заграждениями, причем по мере проведения работ по очистке акватории конфигурация бо-новых заграждений менялась. Опре-деленная по спутниковым изобра- жениям площадь нефтяных загрязне-ний, огражденных бонами, превышает 11 тыс. кв. м.

Работы велись в круглосуточном режиме. Все эти меры позволили пре-

дотвратить дальнейшее загрязнение нефтепродуктами акватории Канда-лакшского залива, прибрежной по-лосы и территории Кандалакшского заповедника — угроза дальнейшего загрязнения указанных территорий была ликвидирована, а режим чрез-вычайной ситуации на ЗАО «Беломор-ская нефтебаза» 17 мая 2011 г. снят.

В результате попадания нефтепро-дуктов в акваторию Кандалакшского залива ущерб, причиненный данному водному объекту, составил около 2.4 млн. руб.

При ликвидации разлива нефте-продуктов на Беломорской нефтеба-зе использовались все виды информа-ции, полученные как в результате об-следования обстановки на месте про-исшествия, так и благодаря использо-ванию данных дистанционного зонди-рования Земли. Практика показывает, что именно сочетание всех видов име-ющейся информации может дать наи-более полную и объективную картину чрезвычайной ситуации.

Сегодня в условиях Арктики наибо-лее важным является предотвращение аварийных ситуаций. Для этого необ-ходимо разработать эффективную си-

стему экологического мониторинга, включающую в том числе и элементы космического мониторинга.

Автор благодарит директора ООО «ЭкоСервис» А.Л. Глазова за опера-тивное предоставление информации и фотоматериалов о чрезвычайной ситуации на ЗАО «Беломорская неф- тебаза», а также за организацию об-следования о. Телячий.

Литература:1. План ЛРН ЗАО «Беломорская нефтебаза».2. Отчет ООО «ЭкоСервис» о локализации

и ликвидации аварийного разлива нефте-продукта на объекте ЗАО «Беломорская не-фтебаза».

3. Материалы средств массовой информации.

Using Earth Remote Sensing Data during Emergency Re-sponse at ZAO “Belomorskaya neftebaza”. By N. Ryubchak

The list of potentially hazardous sites and critical infrastructures of Murmansk Region includes 76 fire and explosion hazardous sites, among them — large platforms for oil and oil derivatives storage and transfer. One of such platforms is ZAO “Belomorskaya neftebaza”. On May 7, 2011 traces of oil products were detected near the quay #3 of “MSP Vitino” oil loading terminal. Earth remote sensing data were used to verify the acreage of the water area pollution in Kandalaksha Bay.

Рис. 8. Боновые заграждения на акватории Кандалакшского залива

Рис. 9. Участки акватории Кандалакшского залива, огражденные боновыми заграждения-ми. Снимки EROS B от 14 мая 2011 г. и 01 июня 2011 г. (© ImageSat, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 86: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

84 ▪ Земля из космоса

Центр космического мониторинга Арктики Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова

1 Директор Центра космического мониторинга Арктики САФУ, 163002, г. Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17, e-mail: [email protected]

ентр космического мониторинга Арктики Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (ЦКМА САФУ) соз-дан на базе Института информационных и космических технологий в рамках Программы развития университета, одобренной распоряже-

нием Правительства Российской Федерации, и ориентирован на решение трех основных задач:1. в образовательной сфере — подготовка специалистов, обладающих современ-

ными знаниями в области ДЗЗ и геоинформационных систем;2. в научной сфере — проведение научно-исследовательских работ на оборудо-

вании центра;3. в прикладной области — мониторинг территории региона и предоставление

информации в режиме, близком к реальному времени, для поддержки приня-тия управленческих решений хозяйствующими субъектами.Центр космического мониторинга Арктики был торжественно открыт 18 но-

ября 2010 г. (рис. 1). Символическую ленточку перерезали председатель Архан-гельского областного Собрания депутатов Виталий Сергеевич Фортыгин, гене-ральный директор ИТЦ «СКАНЭКС» Владимир Евгеньевич Гершензон и рек-тор САФУ Елена Владимировна Кудряшова. Специальными гостями на церемо-

С.Г. Копосов1

Ключевые слова: космический мониторинг, подготовка специалистов,

исследования, мониторинг территории

Key words: space monitoring, specialists training, studies, monitoring of territories

Page 87: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 85

нии открытия стали министр образования и науки Архан-гельской области Илья Игоревич Иванкин и представитель компании Spot Image Бруно Бертолини (Франция). Ком-пания Spot Image является оператором спутников SPOT 4 и SPOT 5, с данными которых в режиме прямого приема работает САФУ

Первоочередные цели, поставленные перед Центром космического мониторинга Арктики, включают в себя:• развитие сотрудничества в области дистанционного зон-

дирования Земли с промышленными организациями для совместного решения важнейших задач, создания высо-ких технологий и расширения использования разрабо-ток университета в производстве;

• оперативное получение данных дистанционного зонди-рования Земли, наиболее полно обеспечивающих мони-торинг тех или иных видов природных ресурсов, отрас-лей народного хозяйства, экологических проблем, чрез-вычайных ситуаций.Для достижения поставленных целей университет осу-

ществляет прием и распространение информации со спут-ников SPOT 4/5, EROS B, RADARSAT-1/2, Terra/Aqua.

Работа как с оптическими, так и с радиолокационными снимками различной детальности открывает возможность проведения непрерывного спутникового мониторинга Арктического региона. Актуальная спутниковая съемка по-зволяет вести наблюдение за ледовой обстановкой в аква-ториях, организовывать информационное сопровождение и оптимизацию следования судов, отслеживать ведение лес-ного хозяйства, рыболовства, недропользования, строитель-ства и т.п. Информация со спутников принимается и об-рабатывается с помощью «УниСкан-36», установленной в САФУ (рис. 2).

Для визуализации результатов космосъемки, а также для предоставления доступа к данным через Интернет ис-пользуется геопортал, работающий на основе технологии GeoMixer. Геопортальная система имеет настраиваемый в индивидуальном порядке веб-интерфейс, соответствен-но, каждый пользователь видит только свои данные.

В настоящее время центры космического мониторин-га созданы и функционируют на основе технологии «Уни-Скан» более чем в 20 вузах России. Возможности центра в Архангельске во многом превосходят аналогичные ву-зовские структуры за счет обеспечения работы с самыми разнообразными данными дистанционного зондирования Земли. Особо следует выделить данные с космического ап-парата RADARSAT-2 (рис. 4, 5). С их помощью возмож-но проведение глобальных всепогодных, вне зависимо-сти от времени суток наблюдений за состоянием ледово-го покрытия, растительности, степени разрушений в рай-

онах стихийных бедствий. Кроме того, возможна реализа-ция проектов в области геологоразведки, лесного хозяй-ства, исследование береговой зоны, мониторинг разливов нефтепродуктов, районов наводнений, получение инфор-мации о высоте и характере рельефа зондируемой мест-ности. Космическая радиолокация помогает в наблюдении за объектами, скрытыми растительностью и расположен-ными в приповерхностном слое земли или в прибрежной зоне водоемов (заглубленные трубопроводы, линии связи, электропередач и т.п.).

Важным свойством информации, получаемой с косми-ческих снимков, является ее независимость от любых попы-ток сокрытия данных или ограничения доступа к ним (что не редкость, когда речь заходит об экологическом контроле хозяйственной деятельности).

За время с момента открытия в ноябре 2010 г. и по 31 июля 2011 г. Центром космического мониторинга Арктики САФУ в инициативном режиме принято 5 386 ка-дров съемки со спутника SPOT 4. Из них для создания со-временного покрытия по субъектам Арктического региона синтезировано около 400 мультиспектральных сцен (раз-мер каждой 60х60 км). Заказано и принято 55 сцен с кос-мического аппарата SPOT 5, в том числе для поиска отрабо-танных частей пусков ракетоносителей 1-го Государствен-ного испытательного космодрома (космодром «Плесецк»). Заказано и принято 65 сцен спутника ДЗЗ EROS B на тер-риторию крупных городов области, включая Архангельск. С помощью детальных данных EROS B получена также актуальная информация о состоянии инженерных сооруже-ний геолого- и нефтедобычи. На основе опытного лесхо-за САФУ в качестве пилотного проекта с помощью изобра-жений EROS B проведены работы по поиску и локализации незаконных лесных рубок.

Рис. 1. Представление системы городского планирования на сен-сорном дисплеe

Page 88: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

86 ▪ Земля из космоса

По заказу ИТЦ «СКАНЭКС» осуществлены прием и обработка 19 снимков арктических широт с аппаратов RADARSAT-1 и RADARSAT-2.

Ежедневная обработка данных MODIS (спутники Terra и Aqua) в режиме, близком к реальному времени (менее часа после приема), и подтверждение полученных данных о тер-мических аномалиях с помощью снимков SPOT 4 позволяют повысить точность выделения очагов лесных пожаров на тер-ритории Архангельской области и в сопредельных регионах.

В планах САФУ — создание лаборатории беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с целью мониторинга по-жарной, экологической, транспортной и чрезвычайной об-становки в Арктическом регионе. Открытие лаборатории намечено на осень 2011 года.

Университетом также учреждено малое инновацион-ное предприятие по внедрению результатов космической деятельности по мониторингу подвижных объектов на основе технологии ГЛОНАСС.

Кроме того, создается консорциум «Университетские геопорталы (УНИГЕО)», который позволит разработать совместную стратегию развития инновационных техноло-гий (в том числе отечественных) и методов дистанцион-ного зондирования Земли. Консорциум будет работать по нескольким направлениям, среди которых — оптимиза-ция расходов и финансирование лицензий на право приема данных, совместное участие в международных проектах, координация взаимодействия высших учебных заведений России по использованию и развитию современных техно-логий космического ДЗЗ и геоинформационных техноло-гий в образовании, науке, промышленности и управлении развитием регионов.

Space Monitoring Center of the Arctic Region of Lomonosov Northern (Arctic) Federal Univer-sity. By S. Koposov

Space monitoring center of the Arctic Region of Northern (Arctic) Federal University is open since November 2010. The center’s activities are aimed at the main solutions: training of specialists, research scientific work, monitoring of region territory and provision of near real-time data in support of decision-making by commercial entities.

Рис. 3. Интерфейс геопортала ЦКМА САФУ. Ледовая обстановка в районе полуострова Канин. Снимок RADARSAT-2, дата съемки 18 апреля 2011 г.

Рис. 2. Радиус зоны прямого приема ин-формации ЦКМА САФУ

Page 89: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 87

Опыт аэрокосмического образования в Якутии

О.Ю. Мороз1

Ключевые слова: якутия, космос, летняя школа, кинолекторий, станция приема

«Алиса»

Key words: Yakutia, space, summer school, cinema lecture, “Alice” ground receiving

station

1Заведующий отделом музейной педагогики, ГУК города Москвы «Мемориальный музей космонавтики», 129164, г. Москва, пр. Мира, д. 111, e-mail: [email protected]

с 23 июля по 1 августа 2011 года в ГОУ Физико-математический форум (ФМФ) «Ленский край» прошла V-я (юбилейная) летняя аэрокосмиче-ская школа «Арктика – космоска тахсар аартык:

дорога в космос». Школа проводится ежегодно при под-держке Министерства образования Якутии, Государствен-ного учреждения культуры Москвы «Мемориальный му-зей космонавтики» (ММК), ИТЦ «СКАНЭКС» (Москва) и Октемского лицея в поселке Октемцы Хангаласского улу-

са на берегу реки Лена. Инициатива организации подоб-ных школ принадлежит Якутской республиканской дет-ской общественной организации «Малая Арктическая ака-демия юных талантов», которая учреждена при содействии нобелевского лауреата, академика Ж.И. Алферова и Перво-го президента Республики Саха (Якутия) М.Е. Николаева.

История проведения летних аэрокосмических школ бе-рет свое начало в 2007 г. — в год 100-летия со дня рож-дения основоположника практической космонавтики

Рис. 1. Учащиеся, студенты и преподаватели V-й аэрокосмической школы образовали круг около нацио-нального орнамента во время спутниковой съемки

Page 90: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

88 ▪ Земля из космоса

С.П. Королева. Основными идеями работы школы явля-ются разработка и реализация школьниками и педагогами инновационных проектов в области аэрокосмического образования с использованием новых информационных космических технологий, в том числе проектирование с использованием данных спутникового мониторинга.

Программа V-й летней аэрокосмической школы «Ар-ктика — космоска тахсар аартык: дорога в космос» была посвящена 50-летию первого полета человека в космос. Более 150 школьников, студентов-тьюторов, учителей школ из 20 улусов республики прошли обучение в лабо-ратории дистанционного зондирования Земли ФМФ на базе станции «Алиса», стали участниками мастер-классов по физике, ежедневно посещали кинолекторий ММК по истории космонавтики «Космонавтика: прошлое и совре-менность», научно-практические занятия и семинары, со-вершали экспедиционные выезды. За десять дней работы школы были разработаны концепция, тематика, экспози-ционный план, оформлены первые экспозиции будуще-го музея космонавтики в Октёмском лицее. Ребята разра-ботали и защитили свои проекты по нескольким направ-лениям применения космоснимков. Отличились учащие-ся 10-х классов А. Иванова, Т. Долгунова, С. Малышев, И. Данилов, Ю. Шарин, С. Харитонов. Темы наиболее ин-тересных проектов: «Изучение динамики развития туку-ланов Вилюйского района на основе анализа спутниковых изображений», «Космические снимки как средство мони-торинга изменений ландшафтов», «Изменения русла реки

Лена под Нижним Бестяхом Мегино-Хангаласского улуса за период с 2000–2011 гг.».

28 июля ребята приняли участие в инновационной музейно-образовательной игре «Большое космическое пу-тешествие в Ленском крае», разработанной научными со-трудниками отдела музейной педагогики ММК специаль-но для Ленского края. Из числа участников летней школы были сформированы «космические экипажи», которые по-лучили «полетное задание», «маршрутные листы» и отпра-вились в свое путешествие, делая остановки на «космиче-ских стоянках».

Кульминацией игры и всего дня стала «космическая фо-тосессия». Пройдя на «отлично» все стоянки, выполнив за-дания, ребята выложили на территории форума якутский символ — Кехёр — «Космос в каждом из нас» (рис. 1). Именно это послание участников V-й летней аэрокосмиче-ской школы было зафиксировано спутником EROS B. Дан-ный подарок участникам форума был сделан Инженерно-технологическим центром «СКАНЭКС».

Восторгу детей и взрослых не было предела. Школа уда-лась. «Большое космическое путешествие» в Ленском крае будет продолжено.

Experience of Aerospace Education in Yakutia. By О. Moroz

On July 23 – August 1 the Physico-Mathematical Lyceum “Lensky Krai” became the venue of the V summer aerospace school “Arctic Region — the Road to Space”. Over 150 children, students and tutors from 20 different settlements (regions) of the republic received training in the Earth Remote Sensing Laboratory of the Lyceum.

Рис. 2. Фрагмент изображения EROS B, полученный 28 июля 2011 г. Во дворе физико-математического лицея «Ленский край» отчетливо виден национальный орнамент и круг, образованный учащимися и преподавателями V-й аэрокосмической школы. С. Чапаево Хангаласского улуса Республики Саха (Якутия). Сни-мок принят и обработан ИТЦ «СКАНЭКС» (© ImageSat Int., 2011)

Page 91: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 89

Изучение популяции атлантического моржа в Баренцевом море с помощью космических технологий В.С. Семенова1, А.Ю. Книжников2, А.Н. Болтунов3, Н.В. Евтушенко4

Ключевые слова: Баренцево море, млекопитающие, морж, спутниковый мониторинг, численность

популяции

Key words: Barents Sea, mammals, walrus, satellite-based monitoring, population level

1Совет по морским млекопитающим, координатор проекта по спутниковому мониторингу популяции моржа, 117218, г. Москва, Нахимовский пр., д. 36, тел.: +7(499) 124-75-79, e-mail: [email protected]Координатор программы по экологической политике нефтегазового сектора, WWF России, 109240, г. Москва, ул. Николоямская, д. 19, стр. 3, тел.: +7(495) 727-09-39, e-mail: [email protected]Ведущий научный сотрудник ФГУ «ВНИИприроды», заместитель председателя Совета по морским млекопитающим, 117628, г. Москва, Знаменское-Садки, тел.: +7(495) 423-03-224Эксперт группы оперативного спутникового мониторинга, Инженерно-технологический центр «СКАНЭКС», 119021, г. Москва, ул. Россолимо, д. 5/22, стр. 1, www.scanex.ru, e-mail: [email protected]

В юго-восточной части Барен-цева моря выявлены значи-тельные запасы углеводород-ного сырья. Ведется подго-

товка к эксплуатации разведанных ме-сторождений, планируется установ-ка морских добывающих платформ, развитие береговой инфраструкту-ры, рост судоходного трафика. Как следствие — увеличивается антро-погенное воздействие на экосистему юго-восточной части Баренцева моря в целом и в частности на обитающе-го здесь моржа — одного из наиболее уязвимых видов экосистемы, занесен-ных в Красную Книгу России (рис. 1).

В настоящее время в этом районе обитает малочисленная и, вероятно, в значительной степени изолирован-

ная от основной популяции «южная» группировка атлантического подви-да моржа. Крайне слабая изученность обитающих здесь моржей является се-рьезным препятствием для выработки мер по минимизации негативного воз-действия на животных со стороны раз-вивающейся нефтегазодобычи.

Полевые исследования по учету моржей в этом районе крайне трудо-емки и дорогостоящи. Данный подвид моржа очень динамичный, поэтому жи-вотные подолгу не задерживаются на лежбищах, что также осложняет бере-говые наблюдения.

В июне 2011 г. по инициативе и при поддержке Всемирного фон-да дикой природы (WWF) России и Совета по морским млекопитающим

Инженерно-технологический центр «СКАНЭКС» начал проект по отра-ботке методики дешифрирования ме-стонахождения моржа с помощью кос-мической съемки на береговых за-лежках юго-востока Баренцева моря. Высокодетальные спутниковые сним-ки для обнаружения скоплений мор-жей и оценки их численности в Рос-сии применялись впервые в истории. Съемка проводилась в важный для жи-вотных летне-осенний период време-ни, когда акватория Баренцева моря свободна ото льда и моржи использу-ют берег как платформу для отдыха.

Оперативный спутниковый мони-торинг был проведен в местах пред-положительных залежек моржей на островах Колгуев, Долгий, Матвеев

Page 92: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Тема номера

90 ▪ Земля из космоса

Рис. 1. Залежка моржей. Фото Виктора Маслова/WWF

Рис. 2. Береговые залежи моржей (красный контур) на снимке EROS B (слева) от 28 июля 2011 г. Справа: снимок GeEye-1 от 4 июля 2010 г., моржи отсутствуют (©ImageSat, GeoEye, ИТЦ «СКАНЭКС»)

© http://www.tepid.ru/wallpaper17.html

в период с мая по июль 2011 г. Первым важным результатом наблюдений ста-ла съемка залежки моржей на о. Матве-ев, являющемся частью территории го-сударственного природного заповедни-ка «Ненецкий». Качество полученного снимка позволило определить место-расположение скоплений животных, а также примерную численность особей.

На космоснимке EROS B, получен-ном 28 июля 2011 г., специалисты об-наружили скопление около 200 осо-бей моржа в береговой зоне о. Матвеев (рис. 2). Использование высокодеталь-ной съемки с разрешением 0.7 м по-зволило идентифицировать животных размером от 2.5 до 3 м.

Проект по спутниковому монито-рингу популяции атлантического мор-жа в Баренцевом море будет продол-жен. Использование космических тех-нологий наряду с наземными иссле-дованиями поможет существенно по-высить современный уровень знаний о южной группировке моржей и вы-работать меры по ее сохранению. Ис-следования позволят природоохран-ным и научным организациям опера-тивно получить базовую информацию об изучаемом краснокнижном виде, а также выработать и внедрять меры по его сохранению в условиях «бума» экономического развития региона.

Studying population of Atlan-tic walrus in Barents Sea using space technologies. By V. Se-menova, A. Knizhnikov, A. Bol-tunov, N. Yevtushenko

The project to tune walrus location interpretation methods using space imagery data was launched in June 2011 on the coastal rookeries of south-east of the Barents Sea. On the EROS B image, received on July 28, 2011, the specialists detected a group of about 200 walruses within the coastal zone of the Matveev Island.

Page 93: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Космические технологии для освоения, изучения, сохранения Арктики

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 91

Мерзлотные формы рельефа, Республика Саха (Якутия). Снимок EROS B, дата съемки 7 мая 2011 г. (© ImageSat, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 94: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Новости и анонсы

Разное

92 ▪ Земля из космоса

Технологии ДЗЗ Для оСВо-ения, иЗучения, СохРАне-ния АРкТики: инТеРнеТ-иСТочники, СоБЫТия, ПлАнЫ

1 Отечественная группировка ги-дрометеорологических спутни-

ков ДЗЗ будет пополнена семью новы-ми космическими аппаратами к 2016 году, — сообщает РИА Новости. В их числе — спутники гидрометеорологи-ческой космической системы «Аркти-ка»: «Арктика-М-1» и «Арктика-М-2». Данная система предназначена для мониторинга состояния атмосфе-ры и поверхности Земли в арктиче-ском регионе, недоступном для на-блюдения с геостационарных ор-бит. Она поможет получать гелиогео-физические данные в полярных обла-стях Земли, выполнять телекоммуни-кационные функции по сбору, обме-ну и ретрансляции гидрометеорологи-ческих данных, осуществлять ретран-сляцию сигналов от аварийных радио-буев системы спасения КОСПАС/САР-

САТ. Ссылка на источник: http://ria.ru/science/20110303/341651702.html.

2 Научно-производственное объе-динение имени Лавочкина плани-

рует изготовить второй метеоспутник серии «Электро». Его запуск намечен на 2013 год — в соответствии с Феде-ральной космической программой на 2006–2015 годы. Подробности: http://ria.ru/science/20110630/395553283.html.

3 Проект MAIRES (Monitoring Arctic land and sea Ice using Russian

and European Satellites — Монито-ринг материкового и морского льда Арктики с использованием россий-ских и европейских спутников) выпол-няется в рамках программы FP7 Ев-ропейской Комиссии. Проект запла-нирован до 2014 года. Цель проек-та — разработка методик спутнико-вого мониторинга арктических ледни-ков, морского льда и айсбергов. Про-ект демонстрирует преимущество со-вместного использования данных на-

блюдения Земли с российских и ев-ропейских спутников для оператив-ного картографирования, интерпре-тации и прогнозирования изменения материкового и морского льда в Ев-разийской части Арктики. Подроб-ная информация о целях и участниках проекта на русском языке доступна по ссылке: http://www.magnolia.com.ru/news/2011/07/12/1475/. О проек-те MAIRES на английском: http://www.nersc.no/project/maires. Сайт про-граммы FP7: http://cordis.europa.eu/fp7/home_en.html.

4 http://nsidc.org/ — англоязычный ресурс центра изучения снега и

льда National Snow and Ice Data Center (NSIDC). Здесь публикуются статьи и информационные материалы о совре-менных проектах, центрах и организа-циях, связанных с ледниками Земли.

5 Интерактивный гид по инду-стриальной Арктике от «The

Guardian» доступен по ссыл-ке: http://www.guardian.co.uk/

Page 95: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

Новости и анонсы

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 93

environment/interactive/2011/jul/05/arctic-oil-exploitation-map-interactive?intcmp=239.

6 Статья Терри Макалистера «US and Russia stir up political tensions over

Arctic» о политических интересах раз-личных государств в Арктике опубли-кована 6 июля 2011 г. на сайте «The Guardian»: http://www.guardian.co.uk/world/2011/jul/06/us-russia-political-tensions-arctic?intcmp=239.

7 На сайте информационного агентства «Север-Пресс» досту-

пен раздел, в котором публикуются материалы с тегом «Арктика»: http://www.sever-press.ru/arktika.html.

8 С 19 по 22 сентября 2011 г. в Тосса-де-Мар (Испания) со-

стоится 11-я Международная научно-техническая конференция «От сним-ка к карте: цифровые фотограмме-трические технологии». Организа-тор — компания «Ракурс». Подробнее о предстоящем мероприятии можно

узнать на сайте: http://www.racurs.ru/Spain2011/ru.

9 II Международный Арктический фо-рум пройдет в Архангельске 22–23

сентября 2011 г. Форум посвящен раз-витию транспортных путей в Арктике. В ходе работы форума состоится пре-зентация железнодорожной магистра-ли Белкомур, транспортного коридора Сковородино – Якутск – Тикси, проек-тов модернизации портов Архангель-ска, Мурманска и Певека. Участники форума также обсудят вопросы рас-ширения грузовых потоков и разви-тия арктической авиации. Не останут-ся без внимания и проблемы между-народного сотрудничества, экологиче-ской безопасности и действий в чрез-вычайных ситуациях.

10 Конгресс и выставка по гео-дезии, геоинформатике и ка-

дастру INTERGEO 2011 пройдет с 27 по 29 сентября в Нюрнберге (Герма-ния). Сайт: http://www.intergeo.de/en/englisch/index.php.

Плато Путорана. Снимок Landsat 5, дата съемки 28 июня 2011 г. Принят и обработан в ИТЦ «СКАНЭКС»

Page 96: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

В ритме ИТЦ «СКАНЭКС»: июнь–август 2011 г.

Разное

94 ▪ Земля из космоса

В данном разделе читайте о новых проек-тах и результатах работы с данными ДЗЗ из космоса ИТЦ «СКАНЭКС».

1 Расширено применение данных RADARSAT-2 в России. Это ста-

ло возможным благодаря подписанию контракта между канадской компанией MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. и российским ИТЦ «СКАНЭКС». Станции приема и обработки спутниковых дан-ных «УниСкан» с возможностью работы с материалами RADARSAT-2 расположе-ны в Самарском государственном аэро-космическом университете и в Север-ном (Арктическом) федеральном уни-верситете.

2 Международная конференция «Применение спутниковых данных

для обеспечения устойчивого рыболов-ства в экономиках АТЭС» прошла 10 июня 2011 г. в городе Кута (о. Бали, Индонезия). Конференция организована ИТЦ «СКАНЭКС» совместно с Федераль-ным космическим агентством (Роскосмос) и Минэкономразвития и является одним из мероприятий, проводимых в рамках программы подготовки к председатель-ству России в АТЭС в 2012 г.

3 В 5-й Международной конференции «Земля из космоса — наиболее эф-

фективные решения» примет участие про-фессор сэр Мартин Свитинг, исполни-тельный председатель совета директо-ров компании Surrey Satellite Technology Limited (SSTL).

4 Завершена разработка первой версии новой программной си-

стемы автоматической обработки дан-ных дистанционного зондирования Зем-ли (ДЗЗ) для операционной системы MS Windows. Система получила название SCANEX Automatic Data Processing System (SCANEX ADPS). Она позволяет выпол-

нять обработку спутниковой информа-ции из исходных «сырых» потоков до стан-дартных продуктов уровней обработки 1 и 2 в полностью автоматическом режиме.

5 Поиск по каталогу детальных снимков SPOT 5 теперь возможен на геосер-

висе Kosmosnimki.Ru. Услуги по выбору и заказу спутниковых изображений в режи-ме «одного окна» доступны через Search.kosmosnimki.ru.

6 Круглый стол «Модернизация Рос-сии: космические технологии для

гражданского общества» состоял-ся в пресс-центре «Российской газе-ты». Фрагменты круглого стола — видео и стенограмма выступлений участников и последующей дискуссии — доступны по ссылке: http://www.scanex.ru/ru/news/News_Preview.asp?id=n1019392.

7 Интернет-портал Росреестра, где размещены публичные кадастровые

карты, начал использовать спутниковое покрытие «Kosmosnimki.Ru» в качестве одной из базовых карт. Доступны спутни-ковые мозаики Landsat (разрешение 15 м), IRS (5.8 м), а также детальные по-крытия IKONOS (0.8 м) на территорию более 50 городов России.

8 Выполнена экспе-риментальная рабо-

та по обнаружению оча-гов пожаров низкой ин-тенсивности из космо-са. Полученные резуль-таты позволяют говорить о возможности успеш-ного применения скане-ров высокого разреше-ния SPOT 4/5 для обна-ружения пожаров малой интенсивности, в том числе торфяных, кото-

рые не детектируются датчиками низко-го разрешения. Наиболее высокой ин-формативностью обладают изображе-ния, полученные в коротковолновой части ИК-диапазона (SWIR, 1.58–1.75 мкм).

9 При проведении спутниковой съемки акватории Черного моря 24 июня об-

наружено обширное пленочное загрязне-ние морской поверхности судового проис-хождения. На момент обнаружения пятно, имевшее сложную вытянутую форму, про-стиралось на 119 км в российском секторе Черного моря в 155 км от Новороссийска и частично захватывало также сектора Тур-ции и Украины. Оценочная площадь пятна составила 320.5 кв. км.

10 Безопасность государства во многом зависит от способно-

сти его спецслужб сохранить в тайне се-кретную информацию. Российские ор-ганы настолько преуспели в этом ис-кусстве, что без труда смогут удер-жать в безопасности границы «государ-ственной тайны», расширенные даже на повседневную жизнь общества. РАПСИ: http://www.infosud.ru/incident_publication/20110706/253546759.html.

Интерфейс системы SCANEX ADPS: визуализация полученных продуктов ДЗЗ

Page 97: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

В ритме ИТЦ «СКАНЭКС»

Выпуск 10 ▪ Лето 2011 ▪ 95

11 Оператор высокодетальных спут-ников дистанционного зондирова-

ния Земли — компания GeoEye (США) — и российский Инженерно-технологический центр «СКАНЭКС» подписали долгосроч-ное соглашение о поставке высокодеталь-ной спутниковой съемки на территорию более пятидесяти миллионов квадратных километров в интересах пользователей из России и сопредельных государств.

12 В 2011 году для спутникового мо-ниторинга лесонарушений в Рос-

сии планируется использовать космиче-ские снимки, признанные Рослесхозом носителями «государственной тайны». По мнению экспертов, это приведет не толь-ко к практическому прекращению работы системы дистанционного мониторинга ле-сонарушений в России, но и существен-но ограничит доступ к спутниковой съем-ке лесов работникам отрасли, в том чис-ле тем, кто непосредственно отвечает за охрану лесов от незаконных рубок. Полит.ру: http://polit.ru/article/2011/07/08/forest/.

13 Проведена спутниковая съемка склада с боеприпасами в окрест-

ностях города Абадан (Туркмения), где 7 июля произошел взрыв. Согласно спут-никовым данным, склад близ Абадана раз-рушен, дымных шлейфов на снимке за 12 июля не наблюдаются, но отчетливо видны разрушенные хранилища и воронки от взорванных боеприпасов.

14 С целью ускорения развития оте-чественного рынка радиолока-

ционной космической информации ИТЦ «СКАНЭКС» существенно снизил цены на изображения, принимаемые и об-рабатываемые в России со спутников RADARSAT-1 и RADARSAT-2. Стоимость продуктов RADARSAT-1 снижена на 50%, а цены на изображения RADARSAT-2 — на 20%. Теперь стоимость снимков RADARSAT-1/2 в России ниже, чем при традиционной закупке готовых продуктов у дистрибьюторов из-за рубежа.

15 «Общественный доступ к кос-мической информации, или На-

сколько эффективна гражданская косми-ческая программа ДЗЗ?» Статья А.А. Кучейко: http://www.scanex.ru/ru/news/News_Preview.asp?id=n780143.

16 Открыта новая версия веб-сервиса спутникового мониторин-

га пожарной обстановки в России «Пожа-ры — Космоснимки» (fires.kosmosnimki.ru). Одним из главных нововведений является добавление аналитической надстройки по-верх базового алгоритма детектирования «горячих точек». Это позволяет объединять отдельные точки вероятных очагов в пло-щадные пожары и в автоматическом режи-ме определять их вероятные границы.

17 Девятый арбитражный апелляци-онный суд 4 августа удовлетворил

апелляционную жалобу ИТЦ «СКАНЭКС » об отмене решения Арбитражного суда г. Москвы от 13 мая 2011 г. по делу о при-знании незаконным отказа Федерально-го космического агентства исключить осо-бые условия из приложения к лицензии на осуществление вида космической

Пятна продуктов (отмечены красным конту-ром), детектированные 24 июня 2011 г. по данным RADARSAT-1

Склад боеприпасов близ г. Абадан, Туркмения. Справа: до взрыва, данные GoogleEarth. Слева: после взрыва, снимок EROS A, дата съемки 12 июля 2011 г. (© ImageSat, ИТЦ «СКАНЭКС»)

Page 98: Земля из Космоса: наиболее эффективные решения. - 2011. - Вып. 10

деятельности — приема и обработки ин-формации, получаемой с космических ап-паратов дистанционного зондирования Земли и обязать Федеральное космиче-ское агентство исключить особые усло-вия из приложения к указанной лицензии. Первоначально в удовлетворении иско-вых требований ИТЦ «СКАНЭКС» было от-казано полностью.

18 Система мониторинга пожарной ситуации в России будет суще-

ственно усовершенствована. Соглашение о сотрудничестве с целью повышения эф-фективности мониторинга лесных пожа-ров заключили ИТЦ «СКАНЭКС» (Москва) и ООО «ДСК» (Нижний Новгород).

19 На портале Mnenia.ru опублико-ваны комментарии специалистов

насчет планов Росреестра расширить ра-боту с высокодетальными спутниковы-ми снимками. В ближайшее время все на-селенные пункты и сельхозугодия России должны быть сфотографированы в высо-

ком разрешении (0.5 м на пиксель), согласно приказу, который был подпи-сан министром экономического раз-вития Эльвирой Набиуллиной. Под-робнее: http://www.scanex.ru/ru/news/News_Preview.asp?id=n8413129.

20 Базовое спутниковое покры-тие «Kosmosnimki.Ru» теперь

включает мозаику SPOT на террито-рию более 5 млн кв. км, покрывающую 14 субъектов Сибири и Дальнего Восто-ка России, а также юго-западные райо-ны Красноярского края. В начале авгу-ста спутниковое покрытие SPOT с раз-решением 10 м размещено на ресурсе Kosmosnimki.Ru.

21 В ходе мониторинга нефтя-ных загрязнений Черного моря

был обнаружен естественный источник нефти, находящийся в турецком секто-ре в 7 км от берега. Положение источ-ника было определено на основе ана-лиза нефтяных пятен, обнаруженных на

14 разновременных радиолокационных изображениях ENVISAT и RADARSAT-1, полученных в период 2003–2011 гг.

22 Компания Astrium GEO-Information Services и корпорация

MDA стали серебряными спонсорами 5-й Международной конференции «Земля из космоса — наиболее эффективные ре-шения». Конференция состоится в период 29 ноября–1 декабря 2011 г. в подмосков-ном комплексе «Ватутинки».

23 На Международном авиационно-космическом са-

лоне МАКС-2011 компании «Геонави-гатор» и ИТЦ «СКАНЭКС» представи-ли программный продукт «Информаци-онная система 3D-геомоделирования». Система предназначена для автома-тизированной работы с банком дан-ных космических снимков и сопряжения с внешними источниками геопростран-ственной информации.

24 Подведены итоги первого этапа проекта по спутниковому мони-

торингу нефтяных загрязнений в север-ной части Каспийского моря в 2011 г. Мониторинг проводится с целью обна-ружения пленочных загрязнений мор-ской поверхности Северного Каспия, в том числе нефтью и нефтепродукта-ми, и определения возможных источни-ков загрязнений в период обустройства и эксплуатации производственного объ-екта на месторождении им. Ю. Корчаги-на. Подробнее: http://www.scanex.ru/ru/news/News_Preview.asp?id=n905122.

25 Компания «СКАНЭКС» пригла-шает всех желающих принять

участие в осеннем цикле учебных кур-сов по обработке спутниковых сним-ков. Обучение проведут ведущие спе-циалисты компании с 12 по 30 сентя-бря и с 3 по 21 октября 2011 г.. Подроб-нее: http://www.scanex.ru/ru/education/index.html.

Интерфейс сервиса «Космоснимки — Пожары» с видеокамерами системы «Лесной дозор» (слой с видеокамерами работает в тестовом режиме)

Разное

96 ▪ Земля из космоса