«комплексные и междисциплинарные исследования полярных районов»
| Вид материала | Тезисы |
- Тезисы докладов будут размещены на сайте конференции, 22.56kb.
- Э н. профессор Третьяк О. А. Программа, 24.72kb.
- С. В. Козенков Член оргкомитета, 162.66kb.
- Тезисы докладов научной конференции «математические модели сложных систем и междисциплинарные, 669.46kb.
- Мультипрайм исследования Candida, 33.71kb.
- Основой маркетинга являются комплексные маркетинговые исследования, 243.67kb.
- 22 сентября лекция «Туризм и спортивный туризм», 35.71kb.
- Отчет 211 с., 2 ч., 338 источников. Ключевые слова: философское антиковедение, междисциплинарные, 4947.02kb.
- Феномен ядерной энергии: духовно-гуманитарно-прагматичный взгляд, 151.11kb.
- I научная конференция, 34.22kb.
Изменения оледенения острова Кинг-Джордж (Западная Антарктика) с конца позднего неоплейстоцена
С.Р. Веркулич 1, З.В. Пушина 1, Д.И. Сухомлинов 2, Л.Е. Курбатова 3 А. Татур4
1ГУ «Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт»
2Санкт-Петербургский государственный университет
3Ботанический институт РАН, С.-Петербург, Россия
4Отдел биологии Антарктики Польской Академии Наук, Варшава, Польша
Данные экспедиционных палеогеографических работ в сезоне 54-й РАЭ на полуострове Файлдс (остров Кинг-Джордж) и лабораторных исследований образцов четвертичных отложений позволяют уточнить представление об эволюции оледенения острова. В западных прибрежных и северных внутренних районах полуострова, на высотных отметках 20–40 м была прослежена толща древних морских отложений возрастом от 22000 до более 40000 л.н. с остатками кита, хрупкими раковинами и слоями морских водорослей в истинном залегании. Хорошая сохранность этих рыхлых отложений предполагает, что перекрывавшие их примерно с 21000 л.н. ледниковые массы имели небольшую мощность и слабый эрозионный потенциал.
Раннеголоценовая фаза дегляциации острова была вызвана как потеплением климата, так и морской трансгрессией, оставившей на острове отложения с ископаемой флорой и фауной на высотных отметках до 13–15 м (максимум подъема уровня моря относится к 7000–8000 л.н.). С середины голоцена примерно до 2100 л.н., и в период 1300–500 л.н. сокращение ледников продолжалось благодаря благоприятным (относительно теплым и влажным) климатическим условиям, на что указывают литология, возраст, изменения видового состава ископаемых мхов и диатомовых комплексов по разрезам наземных отложений полуострова Файлдс. На склоне ледникового купола Коллинз, закрывающего сейчас около 30 % площади полуострова Файлдс, расположены гряды морен, которые фиксируют прошлый рост и современные процессы деградации ледника. В грядах встречены отторженцы – блоки толщи рыхлых четвертичных отложений, захваченные и перенесенные ледником при его разрастании. Они представлены морскими осадками возрастом около 6000 л.н. и озерными осадками возрастом около 2100 л.н. Анализ возможного высотного положения этих осадков во время их накопления, направления линий тока льда и особенностей рельефа ложа ледника Коллинз позволяет предположить, что с середины голоцена примерно до 2100 л.н. этот ледник сильно уменьшался в размерах (вплоть до полного исчезновения). Быстрое развитие ледника происходило между 2100 и 1400–1300 л.н., по-видимому, в условиях похолодания; к концу данного периода площадь и мощность ледника могли превышать его современные параметры. Еще одно, незначительное продвижение границ ледника (до первых сотен метров) имело место в пределах последних пяти столетий, вероятно, во время малого ледникового периода. Оно запечатлено в небольших по размерам формах ледниковой эрозии и аккумуляции.
Распространение континентальных масс Евразии и Америки в акватории Северного ледовитого океана по данным метода гравитационной томографии
Р.Х. Греку
Институт геологических наук НАН Украины
Комиссия ООН по определению границ континентального шельфа, созданная в рамках Конвенции ООН по морскому праву, рекомендует определять границу континентальной окраины по отметке континентального подножья, которая может быть «видима» с помощью современных средств по данным эхолотирования и сейсмического зондирования морского дна, по гравиметрическим и магнитным измерениям. Очевидно, что реальные континентальные массы распространяются под верхними слоями абиссального дна океана дальше, чем видимый континентальный склон. «Заглянуть» на большие глубины позволяют данные метода гравиметрической томографии [1], основанного на использовании наблюденных характеристик гравитационного потенциала (геоида), которые обусловлены плотностной структурой всех слоев земли.
В докладе рассматриваются вертикальные разрезы и карты пространственного распределения земных масс на различных глубинах. Исходными данными являются значения коэффициентов сферических функций (гармоник) распределения высот геоида по модели геоида EGM96 [1]. Гармоники используются для определения глубин возмущающающих масс, а также значений аномальных гармонических плотностей этих масс с использованием алгоритма профессора Г. Морица [2].
По разрезам, секущим арктические регионы вдоль меридианов 146˚з.д.-34˚в.д., 59˚в.д. и 90˚з.д.-90˚в.д. через Северный полюс, показана возможность определения внешней границы континентальной окраины Евразии, которая скрыта под верхними слоями океанического дна.
Разуплотненные массы на глубинах 250 и 125 км в слое изостатической компенсации имеют очевидную связь с верхними горизонтами. На поверхности они проявляются в районах известных горных массивов Саяны и Средне-Сибирского плоскогорья.
Анализ 3Д моделей по упомянутым разрезам показывает, что евразийские континентальные массы и связанные с ними островные архипелажные массивы распространяются под наклоном к северу в акваторию Северного Ледовитого океана до глубин 250 км на расстоянии свыше 1500 км от береговой черты материка.
В докладе приводятся также новые данные о возможных глубинных каналах углеводородных флюидов, истоки которых обнаруживаются на глубинах 750 км в районе крупнейшей на Земле депрессии в топографии геоида (-102 м). Разуплотненные разогретые массы плюма, восходящего от границы ядро-мантия распространяются на север из района южнее о-ва Шри Ланка в Индиском океане под Тибетом и выходят к поверхности в районе озера Байкал.
Природные предпосылки ранних миграций палеолитических сообществ на Север Восточной Европы из Центральных районов.
Ю.Н. Грибченко, Е.И. Куренкова
Институт географии РАН
Процессы первичного проникновения и расселения палеолитических сообществ в северных регионах Евразии изучаются на основе данных комплексных исследований конкретных стоянок и местообитаний человека. Во многих случаях решающими факторами реконструкций этапов первичного освоения первобытными охотниками северных территорий являются данные датирования культурных слоев археологических памятников. Хронология стоянок, известных на территории Восточной Европы, дает возможность для оценок их соотношений с основными природными изменениями позднего плейстоцена. Эти соотношения не всегда однозначны, что связано со сложной историей валдайской ледниковой эпохи, включавшей многочисленные стадии и интерстадиалы разных рангов и масштабов. Немногочисленность и неоднозначность имеющихся фактических данных изучения характера природных процессов и ландшафтно-климатических изменений последней ледниковой эпохи для севера Восточной Европы существенно ограничивают возможности определений их соотношений с основными этапами первичного расселения человека. Этим определяется и решение одной из главных проблем взаимодействия человека с окружающей средой – причины дальних миграций первобытных сообществ к северу от территорий традиционного обитания в центральных регионах равнины.
В эпохи межледниковья и значительных интерстадиальных потеплений раннего и среднего валдая, при широком распространении лесной растительности, возможности дальних миграций палеолитических сообществ были ограничены не только в центральных, но и в северных регионах. Только в начале ранневалдайского похолодания формирование разреженных лесов и открытых лесостепных и луговых пространств обеспечивало достаточно благоприятные условия обитания и дальних миграций мустьерских сообществ в центральных и северо-восточных районах Русской равнины (стоянки бассейна Десны – Хотылево 1, Бетово, Пушкари; Волги – Сухая Мечетка, Челюскинец 2, Ундоры; Камы – Пещерный Лог, Гарчи 1). Стратиграфические особенности таких стоянок и местонахождений позволяют их связывать с периодом ранневалдайского похолодания.
Позднепалеолитическое расселение (около 30 тыс. лет н.) хронологически связано с эпохой средневалдайского интерстадиала. Однако немногочисленные стратиграфические, палеогеографические и палеонтологические данные свидетельствуют о сходстве условий обитания человека этого времени с природным окружением людей более поздних этапов (24-20 тыс. лет н.) уже в начале последнего оледенения. Если стоянки ранней поры позднего палеолита распространены преимущественно в бассейнах Средней Камы и Печоры (Заозерье, Гарчи 1, Бызовая), то более поздние известны в разных регионах Центра и Юга Восточной Европы. При этом в максимум поздневалдайского оледенения (19-17 тыс. лет н.) человек обитал и в центральных (Зарайск, Быки, Кирилловская и др.) и в северо-восточных районах (Медвежья, Талицкого). Северо-западные территории равнины были мало доступны для человека не только в максимум распространения скандинавского ледникового покрова, но и в позднеледниковье.
Оценки соотношений условий обитания палеолитических сообществ на стоянках распространенных в северных и центральных регионах Восточной Европы дают возможность для определений общих закономерностей процессов первичного заселения равнинных территорий. Это необходимо для анализа причин активного продвижения человека на север в период прогрессирующего похолодания позднего плейстоцена и степени его адаптации к значительным ландшафтно-климатическим изменениям на рубежах ледниковых стадий и интерстадиалов.
Работа выполнялась при финансовой поддержке проекта РФФИ № 10-06-00026
Изменение структуры потоков обломочного материала на континентальной окраине Восточной Арктики в четвертичное время
В.А. Друщиц
Геологический институт РАН
Механизм перемещения обломочного материала на континентальной окраине Восточной Арктики сформировался вместе с открытием Северного Ледовитого океана. В течение позднего кайнозоя уровень арктических морей неоднократно понижался до отметок границы внешнего шельфа. Этот цикл открывает глубокая регрессия на рубеже миоцена и плиоцена проявившаяся в пределах всего северного шельфа Евразии. Хорошими реперами, фиксирующими перемещение обломочного материала на континентальной окраине Восточной Арктики, могут служить осадки подводных хребтов Ломоносова и Менделеева как конечных пунктов аккумуляции терригенного вещества с континентального обрамления.
В четвертичное время создалась цикличность комплексов процессов, отвечающих за перемещение осадков на континентальной окраине. В холодные регрессивные эпохи основным агентом перемещения осадков от континента к океану становятся реки. Особенностью последнего ледникового максимума является его скоротечность и как следствие этого его катастрофический характер. За короткий срок была дренирована огромная территория шельфа Восточной Арктики, и произошло массовое вовлечение материала в движение в сторону океана. В этот процесс включаются континентальные образования площадей, которые дренируются реками; пылеватые частицы морских отложений, обнажившиеся после отступания моря, переносимые воздушными массами; аллювиальные и склоновые отложения, вторично вовлекаемые в транзит за счет термоабразии бортов долин речным стоком.
На переходном этапе к более теплым стадиям мощным агентом, доставляющим огромные массы вещества к подножию континентального склона, являются флювиогляциальне потоки. Примером такой аккумуляции может служить глубоководный конус выноса на глубине 3200 м в западной части континентального подножия моря Лаптевых.
В интергляциальные периоды значительное влияние оказывает перенос атлантических вод вдоль края шельфа, которые захватывают континентальный материал с континента (области питания: п-ов Таймыр, плато Путоран, Анабарский щит, Верхояно-Чукотская область) При современной циркуляции в водных массах атлантическая составляющая имеет гораздо большее значение, чем арктических рассолы и взвеси, которые играют подчиненную роль. В море Лаптевых были обнаружены фронты теплых вод мористее отметок 30-50 м, а интрузии теплых соленых вод до изобаты 20 м.
Своеобразие литодинамики арктических морей сводится к наличию льдов, покрывающих их акваторию большую часть года, которые в состоянии перемещать значительные массы достаточно крупных обломков. Но даже для суровых арктических морей с длительностью стояния ледового покрова более 8 месяцев нельзя исключать из осадочного цикла влияние гидродинамическго фактора. В море Лаптевых существуют несколько полыньей: Восточно-Североземельская, Таймырская, Ленская и Новосибирская. Их ширина достигает нескольких десятков, а протяженность – многие сотни километров. При штормовых ветрах, в свободных ото льда районах развиваются ветровые волны высотой до 6,5 м., наблюдаются сгонно-нагонные явления.
Таким образом, в холодные этапы на востоке Арктики основным фактором разноса были флювиальные, долинные системы и вдольсклоновые течения. В периоды трансгрессий на всей территории шельфовых морей преобладает действие гидродинамического фактора, который формирует потоки вещества к береговой зоне.
Результаты геолого-геофизических исследований – основа прогноза и добычи полезных ископаемых на арктическом шельфе.
В.Д. Каминский
ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга
1. К настоящему времени, на основе регулярной геолого-геофизической съемки, начатой в начале 60-х годов, построены карты рельефа дна, магнитного и гравитационного полей и выявлены основные особенности глубинного геологического строения. В основу этих обобщений положены результаты более 2 млн. пог. км аэрогеофизических съемок, более 60 тыс. сейсмических зондирований и около 1 млн. км сейсмических профилей на арктическом шельфе.
2. На основе достаточно густой сети сейсмических профилей и данных геологического опробования оконтурены главные осадочные бассейны шельфа и оценен их нефтегазовый потенциал, составляющий более 100 млрд. т. в нефтяном эквиваленте.
3.В российской Арктике сосредоточены крупные ресурсы твердых полезных ископаемых. К наиболее значимым объектам относятся: Павловское месторождение полиметаллов, Рогачевско-Тайнинский марганцевоносный район на Новой Земле, россыпное и рудное золото Северной Земли, Ляховский оловоносный район на Новосибирских островах и другие.
4. Арктика – труднодоступный по климатическим и ледовым условиям регион, а изучение и освоение минеральных богатств требует весьма существенных затрат. Однако создание комплексных горно- и нефтедобывающих центров в зонах наиболее богатых минерально-сырьевых узлов обеспечит приток кадров и общее развитие инфраструктуры в российской Арктике.
5. Для российской Арктики главной и единственной транспортной системой является Северный морской путь, а его реальное возрождение весьма актуально и связано с укреплением экономической и оборонной безопасности России.
Отечественные геолого-геофизические исследования в Антарктике:
основные достижения и перспективы
Г.Л. Лейченков
ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга
России принадлежит серьезный вклад в накоплении знаний о геологическом строении Антарктики и формировании современных представлений об эволюции ее литосферы. Наши прошлые достижения в антарктических исследованиях имеют заслуженное признание международного антарктического сообщества, однако следует с сожалением отметить, что нынешние достижения - гораздо менее значимы, несмотря на вполне приемлемое финансовое обеспечение работ. Кроме того, те направления геолого-геофизических исследований и методические приемы, которые у нас отстаиваются и поддерживаются, все меньше отвечают основной научной стратегии СКАР, препятствуя международному сотрудничеству и развитию отечественной науки. Вряд ли улучшит ситуацию и Стратегия развития деятельности РФ в Антарктике до 2020 г, утвержденная Правительством РФ в 2010 г., так как перспективные цели и задачи геологических исследований в ней прописаны очень невнятно и, скорее, даже противоречат основным направлениям научной деятельности других стран. Наиболее приоритетными научными проблемами в геонауках, которые определены СКАР, являются реконструкция изменений природной среды Антарктики в различных масштабах геологического времени, определение современного состояния (структуры) антарктической литосферы и изучение подледного пространства материка. Эти задачи хорошо согласуются с концепцией Международного полярного десятилетия, основная идея которого состоит в долгосрочном мониторинге окружающей среды с целью прогноза изменений климата в будущем.
Для усиления эффективности проведения отечественных геолого-геофизических исследований в Антарктике, максимального извлечения научного результата (в соответствии с рекомендациями СКАР и с учетом собственных национальных интересов) и повышения мирового авторитета российских исследователей можно предложить следующие шаги (необходимо подчеркнуть, что они направлены не на изменение геологических задач, которые у нас традиционно решаются, а на их расширение и повышение научной "отдачи" работ): 1) проводить аэрогеофизические исследования с использованием полного комплекса наблюдений (4 канала) на современных самолетах (в противном случае вообще отказаться от таких работ, направив средства на другие виды исследований, или найти возможность финансового и кадрового участия в совместных аэрогеофизических проектах с зарубежными организациями); 2) оборудовать НИС "Академик А. Карпинский", комплексом высокоразрешающей сейсморазведки и комплектом донных станций); 3) использовать многолучевой эхолот, установленный на НИС "Академик Федоров" для выполнения съемок на шельфах Антарктики, где в морском дне сохранились уникальные "записи" отступления ледника в плейстоцене-голоцене; 4) расширить географию полевых геологических наблюдений (последние 25 лет они проводятся в районе Ледника Ламберта-Эймери), выполняя работы с использованием мобильных, облегченных лагерей; расширить комплекс аналитических исследований коллекций горных пород; 5) при выполнении геологических работ усилить исследования кайнозойских (синледниковых) отложений, морфологии современного (обнаженного) рельефа, мерзлоты; 6) рассмотреть вопрос об опробовании (бурении) осадков в подледниковых водоемах, расположенных относительно недалеко от действующих российских станций; 7) ежегодно привлекать специалистов РАН и других организаций для участия в полевых и камеральных геолого-геофизических исследований; 8) публиковать основные результаты исследований в зарубежных журналах (возможно включить эту задачу в техническое задание объектов ГРР Роснедра) и рассмотреть вопрос о создании открытой базы геолого-геофизических данных по Антарктике.
Результаты изучения глубинного строения земной коры в южной части акватории озера Восток (Восточная Антарктида) методом преломленных волн
В.Н. Масолов1, В.В. Гандюхин1, С.В. Попов1, П.И. Лунёв1, В.В. Лукин2
1 Полярная морская геологоразведочная экспедиция
2Российская Антарктическая Экспедиция
Глубинное строение земной коры в районе подледникового озера Восток на протяжении всей истории его изучения является предметом острой дискуссии широкого круга специалистов. Научные концепции по этому вопросу претерпели сложную эволюцию. При этом, одним из важнейших является вопрос о наличии, мощности и строении осадочного чехла. В период с 1995 г. по 2008 г. Полярной морской геологоразведочной экспедицией в тесном сотрудничестве с Российской антарктической экспедицией осуществлялись исследования района подледникового озера Восток дистанционными методами: посредством наземного радиолокационного профилирования (РЛП) и сейсмическими зондированиями методом отражённых волн (МОВ). В 2008 г. в южной части акватории озера были начаты глубинные сейсмические исследования методом преломленных волн (МПВ). За последний период получены данные, которые позволили построить прямую ветку годографа по субмеридианальному профилю, расположенному в южной части акватории озера Восток. В результате этих работ была зарегистрирована волна, характеризующаяся кажущейся скоростью V*=6,3 км/с. Однако горные породы характеризует не кажущаяся скорость, а граничная, которая находится в прямой зависимости от угла наклона преломляющей границы. То есть, для определения граничной скорости Vг, а следовательно и типа горных пород, необходимы прямая и встречная ветки годографов преломленной волны. В ходе полевого сезона 2010-11 гг. (56 РАЭ) завершено выполнение указанного профиля и получен обратный годограф.
Работы выполнялись вдоль профиля 1-2, на котором проведённые ранее исследования МОВ позволили определить мощности ледникового покрова и водного слоя. В результате полевых исследований 56 РАЭ выполнено 7 физических наблюдений в 42 пунктах приёма в интервале удалений от пункта взрыва до 58 км. Для получения достоверных выводов относительно геологического строения изучаемого района требуется их дальнейшая обработка. Тем не менее, на основе анализа полевых материалов уже можно полагать, что предварительно, опираясь на совместный анализ этих данных, в южной части акватории озера Восток можно предположить наличие осадочного чехла мощностью 2-4 км.
Обсуждаемый в докладе научный результат является следующим шагом к пониманию глубинного строения земной коры в районе озера Восток. В рамках Полярного Десятилетия планируется продолжение этой работы.
Работа выполнена в рамках и при финансовой поддержке проекта 2 подпрограммы "Антарктика" ФЦП "Мировой океан".
Комплексные подходы в решении проблемы месторождений ископаемой мамонтовой кости: прогнозирование, поиски, ресурсная оценка.
А.Н. Смирнов
ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга»
Мамонтовая кость – бивни сибирского мамонта (Mammuthus primigenius, Blumenbach, 1799), относится к органогенным материалам из группы камнесамоцветного сырья. Это ископаемый аналог современной слоновой кости - высоколиквидное сырье, пользующееся устойчивым спросом на внутреннем и зарубежном рынках. Добыча ископаемой мамонтовой кости (ИМК) осуществляется преимущественно в восточно-арктическом секторе Азии – в пределах Североякутской костеносной провинции. Регион характеризуется развитием сплошной криолитозоны и интенсивным криогенезом. Благоприятное сочетание палеогеографических и геологических факторов, определило пространственную локализацию богатых источников ИМК (покровные верхнеплейстоценовые криогенно-эоловые образования «едомного комплекса») и обеспечило активное высвобождение полезного компонента.
При геологоразведочных работах, проведенных в регионе в 1980-х гг. СПО «Северкварцсамоцветы», был выявлен ряд россыпных месторождений ИМК прибрежно-морского генезиса (современный пляж), оценены запасы (кат. С2) и прогнозные ресурсы (кат. Р1, Р2). В то же время их суммарный объем – порядка 400 тонн, и результаты эксплуатации костеносных районов показывают, что проведенные ГРР приоткрыли лишь весьма незначительную часть ресурсного потенциала. «Переходящие» балансовые запасы меньше объемов ежегодной добычи ИМК при продолжающейся старательской эксплуатации костеносных районов (30-50 т в год). Потенциальные ресурсы ИМК Североякутской провинции по различным оценкам составляют порядка 450 – 500 тыс. т, в том числе для суши 140-185 тыс. т, для прилегающей акватории (с глубинами до 10 м) 30-35 тыс. т.
Перспективы наращивания ресурсной базы ИМК могут развиваться по двум направлениям. Первое - традиционное, укладывающееся в рамки обычной схемы геологоразведочных и эксплуатационных работ на суше. Второе направление определяется новой, практически еще не разработанной проблемой прогнозируемых морских (донных) россыпей ИМК на мелководье акваторий Восточноарктических морей.
Предлагаемые задачи обуславливают необходимость комплексных междисциплинарных работ, включающих как научно-методические геологические, географические и биологические исследования (в том числе криолитологические, геоморфологические, палеогеографические, палеоботанические), так и научно-производственные изыскания в области гидролокации, подводной теле-фотосъемки, технического дайвинга.
Организация таких работ возможна в форме Федеральной или Национальной Программы (Республика Саха/Якутия – в связи с приоритетом ресурсной значимости Североякутской провинции) комплексных исследований по оценке ресурсов и перспектив промышленной добычи ИМК в арктических областях России. Предлагаемая «Программа ...» должна быть нацелена на проведение научно обоснованной оценки перспектив промышленной костеносности арктических регионов России: Западная Сибирь, Таймыр, Северная Якутия, Западная Чукотка.
Гидрографические исследования. В настоящее время надежной методики обнаружения единичных бивней и их скоплений под водой не существует. Наиболее перспективным ожидается применение высокочастотных (порядка 1000 кгц) гидролокаторов бокового обзора (ГБО) с дальностью действия до 50 м, позволяющих формировать растровые изображения дна и расположенных на нем объектов на малых глубинах.
Фактические данные о наличии и поведении донных концентраций ИМК отсутствуют; экономичных технологий поисков (геофизические методы, фотопрофилирование) и отработки подводных скоплений ИМК также пока нет. Нерешенными остаются и вопросы экологии.
В прибрежной мелководной зоне морей Лаптевых и Восточно-Сибирского использование визуальных методов при подводных исследованиях будет, по-видимому, весьма затруднено. Значительная замутненность водной среды может существенно ограничить применение теле-фотопрофилирования, хорошо зарекомендовавшего себя при работах на океанских полигонах для фиксации и оценки донных объектов (в частности, скоплений железо-марганцевых конкреций). Технической основой указанных работ могут стать чувствительные гидролокаторы бокового обзора (сонары), способные на малых глубинах выделять в полужидкой среде верхнего слоя донных осадков плотные инородные тела относительно небольших размеров.
Тем не менее, на начальном этапе поисков предполагается применить метод фоторегистрации, для чего использовать цифровой видео-фоторегистратор с системой передачи данных по трос-кабелю.
Палеозоологические и палеоботанические исследования (верхний плейстоцен – голоцен). Количественное и видовое соотношение мамонтового и современных … комплексов в сочетании с оценкой предполагаемой биопродуктивности ландшафтов дают возможность (косвенной) оценки численности М.pr. – основы ресурсной оценки ИМК.
Разработка экономических и законодательных аспектов данной проблемы: вопросов природной и рыночной стоимости ИМК и рентабельности ее промысла, разграничения прав на участки недр между Российской Федерацией и ее субъектами (применительно к данному полезному ископаемому) и т.д.
Альгологические исследования в Арктике: прошлое и настоящее
Г.М. Воскобойников
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН
Большинство исследований водорослей-макрофитов арктических морей с середины 19 до середины 20 века носили флористический, биогеографический характер. К настоящему времени описано следующее количество видов зеленых, бурых и красных водорослей: в восточной части арктической Америки (без Гренландии) - 85, в Западной Гренландии - 153, в Восточной Гренландии - 143, на Шпицбергене - 97, Земле Франца-Иосифа - 16, в Карском море - 65, в Восточно-Сибирском море - 21, в Чукотском море - 50, в море Лаптевых - 16. Наименее изучено видовое разнообразие водорослей в морях восточной части Арктики и западной части арктической Америки (Зинова, Петров, 1970). В настоящее время проходит уточнение видового состава, ревизия коллекций с учетом появившихся в последние годы новых методов исследования. Анализ биологических особенностей макрофитов, проведенный у нас в стране и за рубежом за последние 50 лет, позволил определить диапазон толерантности у многих доминантных видов водорослей к факторам внешней среды и проанализировать механизмы, обеспечивающие их распространение, существование в условиях Арктики. В частности, показано: 1) а) Оптимальным фотопериодом для роста большинства водорослей является 16:8 (свет:темнота); б) Фотопериод может выполнять компенсаторную роль, обеспечивая высокую скорость роста водорослей весной при низких температурах воды; 2) Адаптация водорослей к условиям полярной ночи осуществляется: а) при минимальном освещении на Мурманском побережье по «ульва-типу» преобразований фотосинтетического аппарата; б) при полном отсутствии освещения через переход макрофитов с фотоавтотрофного на гетеротрофный способ питания. В экспериментах и натурных наблюдениях за водорослями на Шпицбергене выявлена возможность длительного (до 6 месяцев) существования фукусовых водорослей в темноте без признаков повреждения; 3) Определено, что толерантность водорослей к отрицательным температурам может обеспечиваться наличием в клетках большого процента «связанной» воды в сочетании с синтезом у ряда видов криопротекторов; 4) Определен наиболее устойчивый вид из макрофитов к изменениям солености, Fucus vesiculosus, который способен выдерживать соленость от 4.25 до 40 ‰, а также некоторое время существовать и при 2.5‰. 5) Верхняя граница распространения видов определяется абиотическими факторами среды: гидродинамикой, светом, температурой, а нижняя, наряду со светом, - биотическими: конкуренцией с другими видами за пространство, субстрат; 6) Отмечены виды водорослей, в частности, F. vesiculosus, проявляющие устойчивость к нефтяному загрязнению, что, по-видимому, обеспечивается включением нефтяных углеводородов в метаболизм растения, а также присутствием на поверхности таллома углеводородокисляющих микроорганизмов. 7) Биохимический анализ выявил наличие в бурых водорослях северных морей большого спектра биологически активных веществ, делающих это сырье стратегически значимым для народного хозяйства.
Загрязнение среды высокоширотных районов Баренцева моря
Г.В. Ильин
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН
На акватории Баренцева моря круглогодично ведется активная хозяйственная деятельность связанная, прежде всего, с рыбным промыслом, транспортным и военным судоходством. Грузовой транспортный поток составляет по приблизительным оценкам около 1000 судопроходов в год. Но наиболее значимая часть транспортных потов формируется в южной части морского региона, особенно на участке от Карских ворот до Мурманска. На рыбном промысле в море постоянно находится до сотни судов рыбодобывающих компаний. Это существенно дополняет техногенную нагрузку и расширяет географические границы судоходной деятельности до высоких широт, включая южное прибрежье Шпицбергена. Благодаря этому Баренцево море наиболее полно изучено по сравнению с другими окраинными арктическими морями России. Однако высокоширотные участки акватории выше 75-76°с.ш. остаются очень слабо исследованными в связи с их слабой хозяйственной востребованностью и труднодоступностью. Современные закономерности формирования фона загрязнения среды северной периферии моря практически не исследованы.
Между тем актуальность таких исследований только возрастает вместе с ростом экологических рисков от нефтетранспортной активности и перспектив нефте- и газодобывающей деятельности на шельфе бассейна, включая Шпицбергенский участок шельфа и сам архипелаг.
В условиях малоинтенсивной хозяйственной деятельности трансграничный перенос морскими течениями и воздушными потоками становится основным источником техногенных органических и неорганических поллютантов.
Баренцево море имеет свободный водообмен с Норвежским и Гренландским морями. Трансграничный перенос поллютантов морскими течениями в Баренцевом море более значим, чем в других арктических морях. Именно с распространением атлантических вод связывается поступление в Баренцево море стойких хлорорганических загрязнителей, мышьяка, искусственных радионуклидов. Остается неизученной роль водообмена с арктическим бассейном на северной окраине моря. Однако, как показывает анализ, и пресноводный сток также вносит вклад в формирование фона загрязняющих веществ в районах ограничивающих море архипелагов.
Концентрация загрязняющих веществ в воде северной окраины моря по данным наблюдений 2007-2009 гг., как правило, не превышает рыбохозяйственных ПДК и варьирую в пределах глобального фонового уровня.
Содержание нефтепродуктов в поверхностном слое воды летом на большей части акватории в пределах 78-82°с.ш. ниже пределов обнаружения. Однако локально наблюдаются участки, где концентрация НП повышается до 0.01-0.02 мг/л, а в желобе Франц-Виктория отмечено повышение до 0.03 мг/л. При этом общая концентрация углеводородов парафинового ряда очень мала – около 1.5 мкг/л, а спектр соединений ограничивался рядом С16-С24.. Преобладают парафины биогенного происхождения.
Углеводороды ароматической структуры присутствуют в воде также в очень малых количествах, существенно ниже, чем в центральных и южных районах моря – до 70 нг/л. Их распределение на акватории мозаично, но относительное повышение концентрации ПАУ до 65-70 нг/л отмечено в районе о. Надежды и в желобе Франц-Виктория. В составе ПАУ доминируют пирогенные и петрогенные ПАУ, но локально, в пятнах загрязнения доминируют нафталины и их метилированные гомологи. Их происхождение может быть связано с судоходством и рыбным промыслом.
Концентрация стойких хлорорганических соединений в водах северной периферии моря в несколько раз ниже допустимых рыбохозяйственных пределов (ПДК 10 нг/л). Несмотря на удаленность от промышленных и сельскохозяйственных центров, в морской воде обнаруживаются метаболиты ДДТ (около 2 нг/л), ГХЦГ (около 0.3 нг/л), ПХБ (1-3 нг/л).
Источниками поступления ПАУ в верхний слой донных отложений являются природные процессы седиментогенеза, абразии углесодержащих горных пород архипелага Шпицберген и, по-видимому, антропогенная деятельность. Анализ композиционного состава ПАУ показывает относительно высокое содержание фенантрена, нафталина и его метилированных гомологов. В составе ПАУ высока доля ПАУ пиролизного происхождения – от 10 до 25 %. Суммарная концентрация ПАУ имеет тенденцию к уменьшению в направлении от прибрежья Шпицбергена к району ЗФИ от 3000 до 215 нг/г сухого осадка. Наибольший вклад угольной составляющей в состав ПАУ характерен для осадков района архипелага Шпицберген.
Очевидная нефтяная составляющая возможно обусловлена инвазией углеводородов из донных осадков и абразией горных пород. Нельзя исключать и антропогенный фактор в загрязнении осадков вокруг Шпицбергена и в желобе Франц-Виктория, т.к. район подвержен влиянию хозяйственной деятельности (рыболовство, транспорт) и трансокеанических течений. Концентрация нефтепродуктов в донных осадках этой части моря варьирует от 0.04 до 0.12 мг/г сухого осадка. В проливах между островами архипелага Земля Франца-Иосифа накопление нефтепродуктов существенно меньше – 0.02-0.03 мг/г. Нефтяную составляющую в углеводородном составе подтверждают концентрации смол и асфальтенов. Максимальное их количество отмечено в осадках желоба Франц-Виктория – 0.06-0.09 мг/кг.
Хлорорганические пестициды концентрируются (5-7.5нг/г сухого осадка) в отложениях к югу от архипелага ЗФИ в большем количестве, чем в осадках желоба.
Уровень накопления полихлорбифенилов (ПХБ) очень низок – от 1.5 до 2.5 нг/г сухого осадка.
Таким образом, формирование фонового загрязнения малоисследованных северных районов Баренцева моря происходит под влиянием естественного выщелачивания горных пород Шпицбергена и под влиянием хозяйственной деятельности на Шпицбергене и в акватории вокруг него (добыча угля, бытовая деятельность населения). Однако в этом удаленном районе весьма заметен вклад морских течений и атмосферного переноса, обусловивших присутствии в воде стойких органических соединений и накопление их в осадках района.
Кризисные экологические ситуации в речных экосистемах Российской Арктики
А.М. Никаноров, М.Ю. Кондакова
Гидрохимический институт Росгидромета
В последние два десятилетия сложившаяся в Российской Арктике система природопользования привела к появлению в регионе сильно измененных в результате хозяйственной деятельности территорий, где основные последствия внешнего антропогенного воздействия проявляются в возникновении кризисных экологических ситуаций, возникающих при диспропорциях в саморазвитии геоэкосистем, резких изменениях или появлении новых лимитирующих факторов в окружающей среде, в том числе и на водных объектах.
Результаты анализа многолетней (1980-2010) режимной информации показали, что возможность возникновения кризисных экологических ситуаций на водных экосистемах Российской Арктики связана в первую очередь с заметным изменением компонентного состава водной среды в сторону накопления в ней приоритетных загрязняющих веществ. В число первоочередных системообразующих параметров антропогенной изменчивости компонентного состава водной среды на устьевых участках рек на водосборах Баренцева, Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского морей следует включить ингредиенты, чьи максимальные концентрации превышают ПДК по:
-нефтепродуктам в 38-98 раз (рр. Таз, Кола, Печенга, Енисей),
-фенолам в 21-73 раз (рр. Надым, Кола, Печенга, Енисей),
-соединениям железа в 20-93 раза (рр. Лена, Печенга, Печора, Индигирка, Надым);
- соединениям цинка в 16 -53 раз (рр. Печора, Таз, Пур);
- соединениям никеля в12-14 раз (р. Печенга, Пур);
- соединениям меди в 23-43 раза (рр. Индигирка, Енисей, Лена, Пур).
Столь значительная изменчивость компонентного состава водной среды арктических рек усиливает вероятность нарушения природной стабильности их состояния и, как следствие, появление неблагоприятных кризисных ситуаций. Степень вероятности возникновения неблагоприятных последствий определяется сформировавшейся устойчивостью водных экосистем.
Ответной реакцией на создаваемые чрезвычайные экологические ситуации в водной среде являются внутри- и межгодовые изменения качественных и количественных показателей развития планктонных и бентосных сообществ, приводящих к упрощению отношений между сообществами водных организмов и со средой их обитания, и, как следствие этого, к их организационной деградации (экологическому регрессу).
Выявленные региональные особенности антропогенной трансформации структурной организации и уровня развития планктонных и бентосных сообществ водных организмов позволяет сделать вывод о потенциально возможном усилении в арктических реках таких внутрисистемных процессов, как:
-антропогенное эвтрофирование на устьевых участках рек с общей тенденцией выхода на доминирующее положение устойчивых к загрязнению фитопланктонных сообществ, в том числе сине-зеленых водорослей;
-экологического регресса сообществ водных организмов, вплоть до гибели организмов при острой и хронической интоксикации.
Установлено, что к числу наиболее информативных индикаторов отклика гидробиоценоза арктических речных экосистем на антропогенное воздействие следует отнести:
-общую численность бактериопланктона;
-общую численность и видовое разнообразие фитопланктона; общую численность макрозообентоса и относительную численность группы олигохет;
- выход на доминирующее положение в структурной организации зоопланктона группы коловраток.
Основные направления развития базовой национальной системы мониторинга пресноводных экосистем Российской Арктики
А.М. Никаноров
Гидрохимический институт Росгидромета
Высокая уязвимость окружающей среды Российской Арктики в условиях все увеличивающегося уровня антропогенного воздействия предопределяет необходимость разработки мер по сохранению и оптимальному использованию водных объектов и природной среды в целом.
Одной из приоритетных задач продолжает оставаться задача адекватной оценки сформировавшейся на водных объектах экологической ситуации, знание которой позволит ранжировать объекты по степени первоочередности подробного их исследования с последующей выдачей соответствующих природоохранных мероприятий и экспертных оценок.
Только на основании данных режимного мониторинга, осуществляющего свою деятельность с учетом взаимосвязей таких движущих факторов, как «нагрузка-состояние-воздействие-реакция» и в сочетании с информацией об источниках и нагрузках можно оценить возможную опасность негативного воздействия загрязнения водной среды.
Действующая в настоящее время подсистема ГСН не обеспечивает в полной мере решения вопросов, связанных с экологическими проблемами региона. В том числе:
- прогноз изменения экологического состояния водных объектов во времени и пространстве;
- своевременное выявление и прогнозирование развития негативных процессов, влияющих на качество вод и состояние водных объектов, а также разработка и реализация мер по предотвращению вредных последствий этих процессов;
- оценка эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий;
- организация согласованного функционирования и информационного обмена на межведомственном уровне.
Кроме того, существующая в настоящее время система наблюдений не позволяет проводить комплексную оценку состояния водных экосистем, поскольку на водных объектах арктического региона гидробиологические наблюдения регулярно проводятся только на отдельных реках бассейна моря Лаптевых.
Отсутствуют наблюдения и по токсикологическим (биотестам) показателям, которые дают возможность оценивать интегральное воздействие на биоту токсических и особо опасных загрязняющих веществ.
Все это определяет необходимость разработки и внедрения национальной программы модернизации и совершенствования системы мониторинга качества и количества воды, основная цель которой заключается в создании современных систем, позволяющих удовлетворить информационные потребности и потребности директивных органов в части:
- структурной организации пунктов мониторинга, их расположения и плотности;
- периодичности наблюдений (внутригодовая частота отбора проб);
- измеряемых параметров (состав наблюдений);
- методов отбора проб и их анализа;
- технической мощности, в особенности автоматизированных измерений;
- контроля качества, в том числе контроля за выполнением лабораторных исследований;
- управления данными, проверки и представления данных;
- оценки затрат.
На первом этапе формирования национальной системы мониторинга необходимо, в первую очередь:
- применить бассейновый подход, особенно в отношении структуры и организации системы наблюдений;
- увязать систему наблюдений с гидрологическими и климатическими сценариями и последствиями изменений климата;
- выделить в системе ГСН национальную подсистему мониторинга водных объектов Российской Арктики, разработать, начиная с 2012 года, структуру этой подсистемы, в которой будут учтены указанные выше недостатки существующей системы и обеспечены условия получения в полном объеме информации в интересах Российской Федерации.
Активизация заболачивания в северной тайге Западной Сибири
под влиянием изменений климата и техногенеза
Н.Г. Москаленко, О.Е. Пономарева
Институт криосферы Земли СО РАН
Изучение болотных систем на севере Западной Сибири начато нами с 1966 года дистанционными и наземными методами. Наиболее длинный ряд мониторинговых наблюдений выполнен в северотаежной подзоне в бассейне реки Надым, где первые постоянные площадки и профили были заложены в 1971 году. В этом году началось освоение района исследований, связанное с прокладкой магистрального газопровода Надым-Пунга, введенного в эксплуатацию в 1972 году.
Дешифрирование космо- и аэроснимков залетов разных лет и анализ материалов наземных исследований позволил проследить изменение площадей болотных систем в разных ландшафтных условиях.
Наибольшее увеличение площадей болот (на 9%) отмечено на II надпойменной террасе за счет заболачивания лесов под влиянием увеличения количества атмосферных осадков в последние десятилетия. Активизации заболачивания способствовало также подтопление, возникшее в полосе трассы газопровода и притрассовой дороги, обусловленное нарушением поверхностного стока насыпью газопровода и дороги.
В результате развития заболачивания на плоских участках II надпойменной террасы сосново-лиственничные и сосновые морошково-багульниково-лишайниково-сфагновые редины с линзами многолетнемерзлых пород на бугорках замещаются андромедово-пушицево-осоково-сфагновыми болотами. Общая надземная фитомасса, характерная для лесных сообществ, уменьшается с 2316 до 1715 г/м2, свойственной болотным сообществам. Бугорки проседают, и приуроченные к ним линзы мерзлых пород протаивают.
На III озерно-аллювиальной равнине на плоскобугристых морошково-багульниково-сфагново-лишайниковых торфяниках, на которых был удален растительный покров, отмечается осадка поверхности, развитие термокарста и заболачивания. На месте морошково-багульниково-сфагново-лишайниковых торфяников формируются пушицево-сфагновые болота. Сформировавшиеся болота сохраняются и через 40 лет после нарушения в связи с увеличением количества атмосферных осадков в последние десятилетия. Эти болота коренным образом отличаются от исходных торфяников по внешнему облику, структуре, обилию, встречаемости, покрытию доминантных видов растений и геокриологическим условиям (понижение кровли до 3.5м и повышение температуры многолетнемерзлых пород). По результатам дешифрирования космосников количество болот на III озерно-аллювиальной равнине увеличилось на 1.5%.
Измерения температуры пород в скважинах, заложенных на плоскобугристом торфянике в естественных и нарушенных условиях, показали, что наибольшие различия в температуре наблюдаются на глубине 1м. Повышение температуры под влиянием нарушения на глубине 5м небольшое, а на глубине 10м оно практически не выражено. На этой глубине наблюдается повышение температуры пород за 1972-2010 годы на 0,80С, обусловленное повышением температуры воздуха. По данным метеостанции Надым за 1970-2010 годы тренд повышения среднегодовой температуры воздуха составил 0,030С в год.
Таким образом, многолетние мониторинговые наблюдения позволили выявить происходящую в настоящее время активизацию процесса заболачивания криогенных северотаежных ландшафтов, обусловленную влиянием изменений климата и техногенным воздействием.
Работа выполнена при поддержке проекта TSP (Thermal State of Permafrost, National Science Foundation, NSF (ARC-0632400, ARC-0520578), проекта CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring, грант NSF OPP-9732051 и 0PP-0225603), проекта LCLUC и гранта РФФИ №09-05-01068-а.
Мониторинг биоты архипелагов баренцевоморского региона (на примере птиц): пробелы и перспективы.
И.В.Покровская
Институт географии РАН
Мониторинг арктической биоты особенно актуален в баренцевоморском регионе. В последние десятилетия именно в этом месте Арктики имеют место наиболее интенсивные перестройки наземных и морских экосистем. Также здесь происходят и ожидаются интенсивные и разнообразные антропогенные воздействия на экосистему с тенденцией к эскалации.
Актуальная инвентаризация биоты – начальный этап и стартовая точка отсчета любого регионального мониторинга. Между тем, современный уровень знаний о биоте самого продуктивного в российской Арктике баренцевоморского региона страдает серьезной неполнотой даже на уровне элементарной информации о видовом составе орнитофауны. В докладе проанализирован уровень изученности биоты трех высокоарктических архипелагов Баренцева моря и приводится карта полноты инвентаризации биоты.
Исследования на обоих российских архипелагах Баренцева моря носили и носят сугубо эпизодический характер, несмотря на существующие особо охраняемые природные территории, – федеральный заказник «Земля Франца-Иосифа» на одноименном архипелаге и национальный парк «Русская Арктика» на северном острове архипелага Новая Земля.
Особенно это касается восточного побережья обоих островов – Северного и Южного – архипелага Новая Земля. Ряд объективных факторов делают эту часть арктического региона малодоступной для научных изысканий и она продолжает оставаться практически самой неисследованной во всей Арктике. При этом, косвенные наблюдения и предположения дают все основания думать о существовании целого ряда жизнеспособных популяций на восточном побережье архипелага. Так при обследовании нами архипелага в 1992 году самая высокая плотность белощеких казарок (Branta leucopsis) была зафиксирована на мысе Меньшикова – единственной обследованной нами точке восточного побережья (Покровская, Тертицкий, 1994). Есть предположение о существовании на востоке Новой Земли гнездовой колонии белой чайки (Pagophila eburnea) – редкого арктического вида с неоднозначной реакцией на современные климатические и антропогенные условия в арктическом регионе (Гаврило,2010).
Итак, существует насущная необходимость в инвентаризации биоты обоих российских архипелагов как старта планомерного мониторинга биоты – важнейшей части деятельности особо охраняемых природных территорий. Наша страна имеет богатый опыт и приоритет в этом направлении.
В то же время на архипелаге Шпицберген имеется 7 национальных парков, где как и на всем архипелаге изученность биоты достаточно высока.
В перспективе возможно создание интегративной международной российско-норвежской программы по мониторингу биоты на особо охраняемых природных территориях баренцевоморского региона. Это то поле научной деятельности, на котором российская сторона может иметь веские преимущества. Кроме того, у норвежского научного сообщества интерес к полевым исследованиям на восточных архипелагах и островах баренцевоморского региона велик.
В докладе обоснован и разработан первичный вариант совместного менеджмент-плана по мониторингу биоты ( на примере птиц) трех архипелагов Баренцева моря – Шпицбергена, Земли Франца-Иосифа и Новой Земли.
Экологически допустимые уровни воздействия на речные экосистемы Российской Арктики
А.М. Никаноров, О.С. Решетняк
Гидрохимический институт Росгидромета
Многолетние режимные гидрохимические и гидробиологические наблюдения, проводимые Государственной службой наблюдения за состоянием окружающей среды (ГСН) на водных объектах Российской Арктики показали, что в условиях длительного и продолжающегося антропогенного воздействия на многие речные экосистемы отмечается антропогенная трансформация их экологического состояния за счет усиления внутрисистемных процессов экологического регресса. При этом возрастает потенциальная возможность угнетения развития отдельных сообществ водных организмов, а затем и их гибель.
Наблюдаются заметные изменения компонентного состава водной среды с общей тенденцией повышения концентрации приоритетных загрязняющих веществ и выхода многих из них в группу критических показателей загрязненности. Результаты анализа многолетней режимной гидрохимической информации показали, что антропогенная трансформация компонентного состава водной среды арктических рек происходит, прежде всего, за счет повышения максимальных концентраций нефтепродуктов до 43-158 ПДК, соединений меди до 55-112 ПДК, соединений железа до 40-109 ПДК, фенолов до 40-85 ПДК и азота аммонийного до 11-21 ПДК.
Оценка пространственно-временной изменчивости концентраций приоритетных загрязняющих веществ показала, что для речных экосистем с высоким уровнем антропогенного воздействия прослеживается тенденция расширения диапазонов колебания их значений. При этом максимальные значения интервала наиболее часто встречаемых величин (НЧВ) многолетних вариационных рядов значений концентрации нефтепродуктов, соединений железа и азота аммонийного на порядок превышали таковые для арктических речных экосистем, испытывающих малую антропогенную нагрузку.
Установлено, что для речных экосистем с высоким уровнем антропогенной нагрузки сформировался новый «антропогенно измененный природный фон» по перечисленным выше загрязняющим веществам, верхние границы которого достигали по нефтепродуктам 11-19 ПДК, соединений меди 11-14 ПДК, соединений железа 10-23 ПДК, фенолов 9-12 ПДК и азота аммонийного 2-5 ПДК.
Следствием такого антропогенного воздействия является перестройка структурно-функциональной организации сообществ водных организмов. Сравнительная оценка характера и уровня развития планктонных и бентосных сообществ арктических речных экосистем показала отчетливую изменчивость их количественных и качественных показателей развития. При увеличении степени загрязненности водной среды проявляется тенденция увеличения «антропогенно измененного природного фона» по значениям общей численности этих сообществ и происходит перестройка их видового состава с выходом на доминирующее положение одного-двух видов.
Можно с достаточной уверенностью считать выделенные интервалы НЧВ гидрохимических и гидробиологических показателей состояния арктических речных экосистем, испытывающих незначительную антропогенную нагрузку, условным природным фоном для данного региона и отождествлять их с пределами экологической толерантности, а верхние границы диапазонов изменения этих показателей – с экологически допустимыми уровнями воздействия.
Особенности создания гидрологической геоинформационной системы для исследования водохранилищ
В.Г. Калинин, С.В. Пьянков
Пермский государственный университет
Гидрологическая геоинформационная система, как и любая система, состоит из трех основных составляющих: структура, функционирование и развитие. Основу внутренней структуры гидрологической ГИС составляют картографические и атрибутивные базы данных, отражающие специфику водохранилищ. Функционирование системы обеспечивает ряд возможностей (как встроенных, так и специально разработанных авторами). Функциональные возможности обусловливают развитие системы, в качестве которого выступает целый спектр задач по расчетам и моделированию составляющих элементов зимнего режима водохранилищ, решение которых выполняется с помощью ГИС-технологий.
Картографическая база данных гидрологической ГИС включает в себя цифровые слои контуров береговой линии и зеркала водохранилищ, границ морфологических единиц, отметок глубин, цифровых моделей рельефа дна (ЦМР) водохранилищ, местоположения пунктов наблюдений за элементами гидрометеорологического режима с точной координатной привязкой (гидрологические посты, метеостанции, рейдовые вертикали, ледовые профили и др.), а атрибутивная – результаты наблюдений за элементами водного, термического, ледового режимов, а также морфометрические характеристики таксономических единиц водохранилища.
Такая организация данных дает возможность наиболее качественно обрабатывать имеющийся материал, а также проводить моделирование процессов и явлений, происходящих в водохранилищах.
Функциональные возможности гидрологической ГИС:
- поиск и определение объектов. Поиск объектов реализован по наименованию, их пространственному отношению к другим объектам (например, нахождение в пределах района или участка водохранилища населенных пунктов, всех впадающих рек, гидрологических постов, метеостанций и т.д.). Определение объектов организовано путем формирования запросов (например, возможно из всех гидрологических постов оставить только те, где появление ледяных образований по среднемноголетним данным наблюдается ранее 1 ноября);
- вычисление в пределах любого участка линейных и площадных параметров объектов, причем, как суммарных значений, так и с вычислением показателей каждого объекта и его доли от общего суммарного значения, например, длины береговой линии или площадей затопленного леса;
- расчет различных морфометрических характеристик любых таксономических единиц водохранилищ с картографическим отображением результатов вычислений на основе цифровых моделей рельефа дна (GRID, TIN);
- выделение глубоководной, мелководной и прибрежной зон в пределах участков водохранилища и расчет их морфометрических характеристик. Определение этих таксонов выполняется по заданным пользователем критериям в виде значений глубин на их границах с последующим вычислением площадей и глубин на основе содержимого ячеек GRID;