Аэрокосмические методы в природоохранных целях

Использование дистанционных материалов для контроля состояния природной среды зародилось с началом эксплуатации метеорологических спутниковых систем и получило ускоренное развитие с середины 70-х годов, когда в интересах природопользования стали реализовываться крупные научно-технические программы с применением пилотируемых космических комплексов и специализированных автоматических космических аппаратов. Сейчас в разных стадиях реализации находится около 20 международных экологических проектов глобального уровня, для которых использование спутниковых данных имеет решающее значение. К наиболее известным проектам относятся: международная геосферно-биосферная программа «Глобальные изменения», целью которой является прогноз глобальных изменений природной среды и биосферы на 20 - 100 лет; международный проект по спутниковой климатологии поверхности суши с наблюдением на 10 полигонах в разных частях земного шара, подвергающихся наиболее сильным антропогенным воздействиям.

При решении этих приоритетных глобальных геоэкологических проблем материалы аэрокосмических съемок используются для:

-оценки радиационного баланса и его составляющих для всей планеты;

-выявления изменений температуры на всей земной поверхности;

-оценки биомассы акватории Мирового океана и поверхности суши;

-мониторинга состояния озонового слоя планеты и др.

Наблюдения за загрязнением поверхности океана. Актуальная задача мониторинга загрязнения океана, прежде всего нефтепродуктами, частично решается дистанционными методами. Нефтяная пленка влияет на оптические характеристики поверхности, изменяя ее отражательные свойства. Контрасты между пятнами нефти и чистой поверхностью, выбросы нефти, растекающейся толстым слоем, могут фиксироваться при съемке в видимом диапазоне. Но главный метод - радиолокация, дающая возможность определять границы нефтяных загрязнений при аварийных разливах нефти, когда на снимках четко выделяются так называемые слики - пятна гладкой морской поверхности, где наблюдается гашение волнения нефтяной пленкой.

Исследование динамических свойств почв и контроль неблагоприятных процессов. Вследствие усиливающегося воздействия человека на почвы появляется потребность в оперативном изучении динамических свойств почв, испытывающих изменения в связи с их использованием, а также в контроле неблагоприятных процессов для планирования и проведения мелиорации почв. К таким свойствам относятся гумусность, засоленность, влажность, эродированность, которые начинают изучать по космическим снимкам не только на качественном, но и на количественном уровне. Плоскостной смыв обусловливает чередование на снимках светлых пятен смытых почв на выпуклых участках склонов и темных пятен намытых почв в понижениях. Дефляция отражается благодаря наличию светлых пятен выдувания почв, вытянутых по направлению ветров, и рисунку микроформ эолового рельефа. Хорошо выделяются на снимках засоленные земли: солонцы и солончаки в сухом состоянии имеют светлый тон, причем оптическая плотность их изображения зависит от степени засоления, для изучения которого целесообразно использовать многозональную съемку, так как засоление особенно хорошо отображается на снимках в голубой зоне. Хорошо отображаются пятна с выцветами солей в районах вторичного засоления. По снимкам дешифрируется и избыточное увлажнение почв, проявляющееся, в частности, в потемнении фототона изображения. Снимки могут быть использованы для разработки систем почвенно-мелиоративных мероприятий и контроля за их действенностью.

Оценка состояния растительности. Космические снимки представляют объективное средство контроля состояния растительности в районах интенсивного промышленного воздействия, где под влиянием промышленных выбросов в атмосферу растительный покров трансформируется вплоть до полной деградации. Особенно актуальна такая задача для северных районов с легко ранимой и трудно возобновимой растительностью. По космическим снимкам выделены зоны с разной степенью деградации растительности в районах действия медно-никелевых комбинатов в Мончегорска, Норильска. По разновременным снимкам выявлены особенности динамики растительности в зонах промышленного воздействия, например, обнаружена чрезвычайная изменчивость растительного покрова. Космические снимки четко регистрируют лесопокрытые площади и позволяют изучать динамику распространения лесов. Исследования изменений в распространении лесов за длительный период на основе сравнения картографических материалов середины XIX в. с современными космическими снимками выполняются для районов Европейской России и др. Эти работы показали, например, что за последнее столетие в северной части лесной зоны Европейской России и в лесостепной зоне площади лесов сокращаются, в южной они стабильны, а в западных районах даже увеличиваются.

Отображение воздействия человека на природу. Многие виды антропогенного воздействия на природную среду хорошо передаются на снимках. Своеобразное выражение имеет промышленное, селитебное, сельскохозяйственное воздействие на природу. Дешифрируются места открытой добычи полезных ископаемых: карьеры и горные выработки. Застроенность городских и пригородных земель, густота застройки находят отображение на снимках и могут быть количественно определены по ним. Сельскохозяйственная деятельность выявляется по распаханности территории. Очень четко проявляется пастбищная дигрессия. Выявляются на снимках и нарушения лесной растительности: вырубленность лесов, следы лесных пожаров в виде гарей, замена коренных лесообразующих пород менее ценными вторичными породами в результате несоблюдения мероприятий по лесовосстановлению после вырубок и лесных пожаров. Вокруг городов на зимних снимках выделяются зоны загрязнения снежного покрова. Определяются зоны повреждения растительности дымами промышленных предприятий, деградации растительности вокруг площадок нефтескважин и линий нефтепроводов, сброса промстоков в водоемы.

Выявляются на космических снимках и формы благотворного воздействия человека на природную среду, его деятельность, направленная на восстановление утраченных природных богатств или улучшение неблагоприятных условий. Дешифрируются системы лесополос, оросительные системы, применение таких мер агротехнического воздействия, как противоэрозионные севообороты, полосные посевы, полевые севообороты с выводным клином паров или многолетних трав, результаты рекультивации карьеров и отстойников. Благодаря четкой фиксации рассмотренных особенностей использования и охраны природы снимки могут выполнять ревизионную роль, т. е. применяться при контроле за отрицательным антропогенным воздействием и за мероприятиями по восстановлению природных богатств, в частности по рекультивации земель, лесовозобновлению и т. п.

Загрязнение воздуха. На снимках хорошо выделяются дымовые факелы крупных заводов, а в зимних условиях заметна зона общего задымления и загрязнения атмосферы над крупными городами и промышленными районами. Космическими съемками выявлены ареалы мощных дымовых загрязнений атмосферы вокруг городов, получены ранее неизвестные данные о региональных перемещениях дымовых облаков на сотни и даже тысячи километров от источников дыма. Хорошим индикатором распространения загрязнения служит снежный покров вокруг городов. Он представляет собой естественный накопитель загрязняющих веществ, выпадающих из атмосферы в сухом виде или с осадками. При сопоставлении спутниковых и наземных наблюдений установлена четкая зависимость яркости изображения снега на снимке от степени загрязнения его поверхности. Снижение альбедо от 0, 70-0, 90 для чистого снега до 0, 20-0, 30 для загрязненного позволяет выделить на зимних снимках с метеоспутников зоны влияния промышленных центров и городов.

Загрязнение вод. На снимках из космоса фиксируются выбросы в водоемы стоков промышленных предприятий, содержащих минеральные взвеси. Тепловые инфракрасные снимки фиксируют температурные аномалии в акваториях, примыкающих к городским агломерациям, связанные с тепловым воздействием сточных вод от городов.

Проблема истощения озонового слоя. Истощение озонового слоя, защищающего Землю от жесткого ультрафиолетового излучения, появление «озоновой дыры» над Антарктидой обнаружено по данным наземных и космических спектрометрических наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне. По данным спектрометрирования строятся компьютерные глобальные ежедневные карты распределения озона в стратосфере, позволяющие давать оперативную оценку областей разрушения озонового слоя, исследовать их сезонную и межгодовую динамику.

Исследование опустынивания, обезлесения, техногениого воздействия на природную среду. Космические снимки представляют эффективное средство прослеживания за процессами опустынивания, принимающими теперь характер глобальной проблемы, например, опустынивание африканских саванн зоны Сахеля. Угрожающий характер имеют эти процессы и в аридных районах нашей страны, используемых для пастбищного животноводства, где неумеренная пастбищная нагрузка приводит к развитию характерного для таких районов приколодезного опустынивания вытаптыванию и сбою растительного покрова, развеиванию почв вокруг колодцев, водопоев, стоянок скота. По космическим снимкам определяются границы подвижных песков, деградация пастбищ, производятся подсчет и измерение площадей пятен опустынивания.

Изучение процессов обезлесения, мониторинг изменений границ и площадей лесов также основываются на применении космической информации. Для лесов умеренной зоны такой мониторинг наиболее эффективен с использованием зимних снимков, полученных при наличии снежного покрова, когда благодаря сильному контрасту между темными контурами лесов и белыми заснеженными безлесными пространствами существенно повышается детальность изображения при достаточно уверенном выделении границ лесопокрытых территорий.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: