Специалисты ФГУП «ВНИРО» приняли участие в Международной ассамблее по наукам о Земле

В период с 7 по 13 апреля 2013 г. в Вене (Австрия) состоялась ежегодная международная конференция, включающая все науки о земле — Международная ассамблея по наукам о Земле 2013: «Тhe European Geosciences Union General Assembly 2013». Международная ассамблея по наукам о Земле является первой и единственной международной научной конференцией, охватывающей такое количество научных проблематик. В этом году на конференции было представлено 4684 устных докладов, 8207 стендовых докладов и 452 короткометражных презентаций через систему PICO.

Программа сессии EGU включала в себя работу по различным научным направлениям: общепланетарные проблемы; системы научных исследований; образование; изучение атмосферы; биология; климат: прошлое, настоящее, будущее; криогенная область; земной магнетизм; энергия, ресурсы и природная среда; Земля и космос; геодезия; геодинамика; инструменты и информационные системы; геоморфология; геохимия и вулканология; гидрография; изотопы и их применение; катастрофы (Чернобыль, Фукусима); нелинейные процессы; исследования океана; планетарная и Солнечная системы; сейсмология; стратиграфия и палеонтология; почвы; солнечно-земные связи; тектоника.

Указанные группы направлений были разбиты на отдельные секции. Группа, включающая в себя направление по океанологическим наукам (OS), состояла из 32 секций, которые различались как по предмету исследований (температура, соленость, динамика и т.д.), технологическим средствам получения информации (дистанционное зондирование океана, океанологические приборы, методы и модели обработки информации), так и по региональному принципу районирования Мирового океана.

Специалисты ФГУП «ВНИРО» приняли непосредственное участие в следующих секциях: оперативная океанография; дистанционное зондирование океана; Южный океан и его роль в глобальной климатической системе.

Всего в работе конференции приняли участие делегации 95 стран. Общее количество участников составило 11 167 человек.

На конференции были представлены и включены в ее программу доклады сотрудников института:

«Спутниковый мониторинг температурных условий зоны нереста Северо-Восточной Арктической трески в Норвежском море и оценка ее численности». Авторы: Ванюшин Г.П., Булатова Т.В., Клочков Д.Н., Кружалов М.Ю. и Трошков А.А.;

«Особенности гидролого-гидрохимической структуры шельфовых и склоновых вод Антарктики». Авторы: Артамонова К.В. и Масленников В.В.

В первом докладе авторами оценивалось влияние температурных аномалий в зоне нереста Северо-Восточной Арктической трески в районе Лофотенских островов у берегов Норвегии в период март-апрель за последние 15 лет (1998-2012 гг.) на будущую численность ее поколений в возрасте 3+. Расчет температурных аномалий производился на основе анализа данных инфракрасной съемки с ИСЗ серии «NOAA». Показано, что годы (2001, 2006, 2007 гг.) с «холодными» температурными аномалиями в зоне нереста (<-0,1°C) или с экстремально теплыми аномалиями (>+1,3°C) оказывают негативное влияние на будущую численность поколений трески в возрасте 3+ (низкая или ниже средних ее значений). И наоборот, годы, когда температурные аномалии в период нереста трески были в пределах +0,1÷ +1,1°C (1998, 2000, 2002, 2003, 2004, 2005, 2008, 2009 гг.), способствовали появлению будущих высокоурожайных поколений трески (3+) в 2001, 2003, 2005, 2006, 2007, 2008, 2011, 2012 гг. соответственно. Все прогнозные предположения подтверждены последующими данными AFWG ICES, что указывает на реальную возможность использовать оперативные данные спутникового мониторинга температурных условий в зоне нереста трески в оценке численности ее поколений (3+) с заблаговременностью в три года.

Во втором докладе сотрудники института представили результаты исследований гидролого-гидрохимической структуры антарктических вод, с акцентом на высокоширотные участки шельфов и склонов приматериковых морей (Содружества, Амундсена и Беллинсгаузена), основных районов летней интенсификации жизненных процессов во всех звеньях трофической цепи. Показано, что летом процесс цветения фитопланктона в этих морях сопровождался потреблением биогенных элементов и довольно значительным снижением их содержания в поверхностных водах. Так, при фоновых высоких концентрациях биогенных элементов в осенне-зимний сезон (растворенного кремния — 60-90 μМ, минерального фосфора – 1.9-2.1 μМ, нитратного азота – 26-29 μМ), в летний период их величины уменьшались практически до нуля. Оценка продуктивности вод показала, что моря Содружества, Амундсена и Беллинсгаузена в летний период можно отнести к высокопродуктивным районам Мирового океана.

В процессе проведения сессии EGU-2013 собран тематический научный материал, представленный научными организациями Европейского космического агентства и США, по практическому использованию спутниковых данных и совершенствованию методик их обработки, которые могут использоваться в промысловой океанологии в широком ее понимании. Спектр данных ИСЗ (ERS, Envisat, Smos, Cryosat) позволяет (при надлежащем обеспечении работ) получать реальную информацию о различных характеристиках вод промысловых районов Мирового океана и оперативно ее представлять отраслевым пользователям. Базовой информацией о всех характеристиках поверхностных вод Мирового океана, определяемых по спутниковым данным, является температура. Все остальные параметры (соленость, поверхностные течения, альтиметрия, цвет (взвесь, фитопланктон, хлорофилл и др.) так или иначе соотносятся с пространственным распределением температуры воды, конфигурация полей которой зависит от точности ее определения. Приведенные примеры видов океанологической информации и ее временной дискретности показывают различные тематические направления анализа и картирования спутниковых данных.

Анализ изменчивости значений поверхностной температуры Мирового океана за многолетний период показан на рис.1.

Рис. 1. Разница между средними температурами Мирового океана за пятилетние периоды: 1998-2002 гг. минус 1979-1983 гг.

Различия в специфике получения данных о распределении солености в поверхностном слое морей и океанов наглядно демонстрируют рис.2 и рис.3.

Рис. 2. Среднемноголетнее (1950-2005 гг.) распределение солености на океанской поверхности морей Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана. Обработано за этот период свыше 220 000 батометрических и профильных измерений солености.

Рис. 3. Примеры глобальной оценки распределения солености в Атлантическом океане в сентябре 2010 г., полученной по данным с ИСЗ «SMOS», и средней толщины ледового покрова в Арктике, полученного по данным ИСЗ «CryoSat-2» за январь-февраль 2011 г.

Пример расчета скорости поверхностных течений в Северной Атлантике и Северной части Тихого океана за 6-дневный период осреднения показан на рис.4.

Рис. 4. Пример карты поверхностных течений в Северной Атлантике и Северной части Тихого океана, составленной по данным ИСЗ «Envisat», осредненным за 6-дневный период в августе 2009 г.

Карты, представленные на рис. 1, 3 и 4 дают отраслевому пользователю информацию о текущей и долгопериодной изменчивости океанологических характеристик в промысловых районах.

Оценка ледовой обстановки в Арктических морях за различные периоды времени показана на рис.3 и рис.5.

Рис. 5. Карты, показывающие летний минимум поверхности ледового покрова в Арктике для сентября 1980 и 2007 гг., построенные по данным ИСЗ. В сентябре 2007 г. отмечена наименьшая площадь арктического льда, полученная по спутниковым измерениям за последние 30 лет.

Возможность оперативного и наглядного представления о полях фитопланктона в промысловых районах на примере Балтийского моря показывает рис.6. Он позволяет выполнить экспресс-оценку распределения сразу нескольких параметров: градиентных зон, вихревых образований, концентраций фитопланктона в поверхностном слое морской воды.

Рис. 6. Снимок Балтийского моря, полученный с ИСЗ «Envisat» 11 июля 2010 г., показывающий возможность оперативной экспресс-оценки распределения полей цветения фитопланктона в поверхностном слое моря (≈0 ÷ 5-10 м).

Необходимо отметить, что во ФГУП «ВНИРО» и других бассейновых институтах в настоящее время широко используется инфракрасная спутниковая информация для оценки температурных условий в основных промысловых районах – зонах действия рыболовного флота России. Выпускаются карты ТПО 3-7-суточной дискретности, карты динамики и аномалий ТПО за различные периоды времени (месяц, сезон, год и более), которые оперативно предоставляются отраслевым потребителям.

Поэтому, полученные сведения о развитии методик обработки спутниковых данных, их модернизации, позволят определить реальные возможности, на методическом уровне, повышения достоверности и надежности карт ТПО, выпускаемых во ФГУП «ВНИРО», на промысловые районы Северной Атлантики и Баренцева моря, а также на другие акватории Мирового океана.

Вследствие контактов с представителями космических агентств (ESA и NASA) собрана важная информация о перспективных спутниковых системах, предназначенных для мониторинга водной среды океана. В настоящее время Европейским космическим агентством разрабатывается программа Глобального Мониторинга окружающей среды и ее защиты (GMES). Создаваемая система ИСЗ имеет название Sentinel («Страж»). Часть системы, предназначенная для обсервации Земли и Мирового океана – Sentinel-3. Запуск первого ИСЗ Sentinel-3А планируется в середине 2014 г. Подсистема для исследования Мирового океана Sentinel-3 будет состоять из двух спутников, разнесенных по экватору на 180°. Данная подсистема развивает предыдущие спутниковые серии: ERS, TOPEX, Envisat, EOS, IRS-P3, MODIS. Спектрометрическая аппаратура различных волновых диапазонов, которая разрабатывается для Sentinel-3, будет иметь лучшие радиометрические, геометрические (пиксельные), точностные характеристики. Комплектация полного набора зондирующей аппаратуры позволит одновременно получать информацию о следующих основных параметрах водной среды океана: топографию поверхности океана и прибрежных зон; скорость поверхностных течений; температуру поверхности воды и морского льда; цвет океана и концентрацию взвесей; скорость ветра над поверхностью океана; высота волн; аэрозоли над океаном; вегетационные процессы в поверхностном слое; площадь, топографию и концентрацию морского льда.

Все соответствующие материалы о перспективной системе Sentinel-3, включая все системные, аппаратурные и коммуникационные характеристики, имеются в наличии.

Также на сессии EGU-2013 отмечено, что в настоящее время оценка продуктивности вод Мирового океана – одна из главных проблем и интересов, в том числе и в биохимической океанологии, так как это первичная ступень в океане, на которой держится вся пищевая цепь. Необходимы дополнительные экспедиционные и методические работы по определению биохимических элементов. Полученные, в настоящее время, как расчетные, так и прямые измерения этих элементов даже для одних и тех же районов дают большие количественные расхождения в зависимости от использованных методов.