Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические подходы к изучению и оценке экологических ситуаций аитропосферы 9
1.1 Современные принципы охраны окружающей среды 9
1.2 Современные представления об антропосферах 10
1.2.1 Понятие аитропосферы 10
1.2.2 Классификация аитропосферы 12
1.2.3 Структура аитропосферы 12
1.2.4 Свойства аитропосферы 16
1.2.5 Связи аитропосферы 17
1.3 Нормативы и оценочные показатели экологических ситуаций 22
аитропосферы
1.4 Классификация экологических ситуаций аитропосферы 24
Глава 2 Типизация основных видов техногенных воздействий и нх экологические последствия на антропосферу 30
2.1 Основные источники техногенных воздействий на антропосферу 30
2.1.1 Теплоэнергетика 36
2.1.2 Транспорт 37
2.1.3 Металлургическое производство 37
2.1.4 Горно-химическая промышленность 38
2.1.5 Разработка месторождений полезных ископаемых 39
2.1.6 Лесная промышленность 41
2.1.7 Агропромышленный комплекс 42
2.1.8 Рекреация 42
2.2 Экологические последствия техногенных воздействий на антропосферу 44
2.2.1 Воздействие на атмосферу 44
2.2.2. Воздействие на почвы 45
2.2.3 Воздействие на растительность 47
2.2.4 Воздействие на природные воды 49
2.2.5 Воздействие на животный мир 51
2.2.6 Воздействие на здоровье человека 53
Глава 3. Экологическая ситуация антропосферы северо-западного региона России и сопредельных скандинавских стран 56
3.1 Основные принципы типизации экологических ситуаций в антропосфере 55
3.1.1 Глобальные экологические ситуации антропосферы 56
3.1.2 Межнациональные экологические ситуации антропосферы 61
3.1.3 Национальные экологические ситуации антропосферы 64
3.1.4 Зональные экологические ситуации антропосферы 66
3.1.5 Региональные экологические ситуации антропосферы 68
3.1.6 Локальные экологические ситуации антропосферы 70
3.2 Оценка экологического ущерба техногенных воздействий 72
Глава 4 Методика и экспериментальные исследования по оценке экологических ситуаций на тестовых участках антропосферы северно-западного региона России 76
4.1 Методика использования дистанционных методов при изучении экологических ситуаций 76
4.1.1 Особенности дешифрирования материалов аэрокосмических съемок в изучаемом регионе 76
4.1.2 Технические средства дистанционных исследований и их информационные возможности 79
4.1.3 Масштабы аэрокосмических съемок 83
4.1.4 Возможности различных спектральных диапазонов аэрокосмических съемок при экологических исследованиях 84
4.1.5 Основные этапы дешифровочного процесса 89
4.1.6 Комплексирование дистанционных и наземных методов 91
4.1.7 Обработка аэрокосмической информации и составление баз данных 92
4.1.8 Составление комплексных тематических карт (природных ресурсов и экологических), районирование территории 98
4.2 Экспериментальные исследования по оценке экологических ситуаций на тестовых участках 105
4.2.1 Выбор тестовых участков 105
4.2.2 Результаты работ на тестовых участках 108
4.2.3 Комплексная оценка влияния техногенных воздействий на экологическую ситуацию антропосферы северо-западного региона России 119
Глава 5 Стратегия обеспечения экологической безопасности северо-запада России и сопредельных скандинавских стран 121
5.1 Стратегия обеспечения экологической безопасности 121
5.2 Основные мероприятия по снижению экологического ущерба 124
5.3 Международное сотрудничество между северо-западом России и скандинавскими странами в области обеспечения экологической безопасности 131
5.4 Основные направления дальнейшего сотрудничества между 135 северо-западом России и скандинавскими странами в области обеспечения экологической безопасности
Выводы и заключение 138
Список использованной литературы 140
- Современные принципы охраны окружающей среды
- Основные источники техногенных воздействий на антропосферу
- Основные принципы типизации экологических ситуаций в антропосфере
- Методика использования дистанционных методов при изучении экологических ситуаций
Введение к работе
В России имеется ряд регионов с неблагоприятной экологической ситуаций (Мурманская обл., Южный Урал, Калмыкия и др.). Под экологической ситуацией понимается степень благополучия (неблагополучия) состояния окружающей среды, определяющей условия жизнедеятельности людей и комфортности их проживания.
Для оценки состояния экологических ситуаций Минприроды России
утвердило критерии оценки экологической обстановки территорий. Она
классифицируется по возрастанию степени экологического неблагополучия
(благоприятная, удовлетворительная, напряженная, критическая,
катастрофическая). Обоснование отнесения того или иного региона к различным экологическим ситуациям вопрос не простой, требующий сбора и обработки огромного количества статистической информации и проведения большого объема наземных, лабораторных, экспериментальных и других исследований.
Типизация техногенных воздействий и экологических ситуаций в изучаемых регионах позволяет уменьшить объемы исследовательских работ, распространяя данные с изучаемой территории на сопредельные. При этом широко используются классификационные признаки, методы аналогии и экстраполяции на основе изучения материалов аэрокосмической съемки.
В этой связи разработка типизации техногенных воздействий и экологических ситуаций представляет собой большой интерес и является актуальной.
Объект и предмет исследований
Объектом исследования являются экологическое состояние антропосферы на территории северо-запада России. Предметом исследования служит технология и методика их изучения.
Цели и задачи исследований
Целью исследований является разработка типизации техногенных воздействий и экологических ситуаций северо-западного региона на основе анализа и имеющейся информации и экспериментальных аэрокосмических исследований на тестовых участках.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие теоретические, методические и практические задачи:
разработать теоретические подходы к изучению и оценке экологических ситуаций на основе современных представлений об антропосфере;
разработать типизацию техногенных воздействий и экологических
ситуаций антропосферы северо-западного региона России на
различных уровнях ее изучения;
усовершенствовать методику использования аэр о космических
методов для изучения экологических ситуаций и провести
экспериментальные исследования на тестовых участках по
апробации методики;
провести анализ природопользования и охраны окружающей среды в
России, определить стратегию и наметить пути улучшения
экологической обстановки.
Методы исследования
При выполнении работы использовались натурные наблюдения, дешифрирование материалов космических съемок, их автоматизированная обработка, тематические карты и атласы, статистические материалы, многочисленные отечественные и зарубежные опубликованные материалы по изучаемой проблеме.
Научная новизна работы:
уточнена модель антропосферы и ее структура, включая взаимодействие и взаимосвязи ее компонентов, а также внутренние и внешние воздействия на антропосферу;
впервые выполнена типизация экологических ситуаций и основных видов техногенных воздействий на антропосферу и их геоэкологических последствий на различных иерархических уровнях -глобальном, межнациональном, национальном, зональном, региональном и локальном; произведена диагностика экологического состояния антропосферы на тестовых участках;
осуществлен сравнительный анализ механизмов регулирования и управления окружающей средой в России и зарубежных странах;
Практическая значимость работы заключается в получении объективной информации о состоянии окружающей среды изучаемого региона и в разработке рекомендаций по ее улучшению, а также укреплению международного сотрудничества в сфере экологической безопастности. Предложенная методика и технология исследований может быть использована при разработке региональных и международных проектов и в учебном процессе. Результаты работ, полученные
автором по оценке состояния среды северо-запада России, могут быть экстраполированы на территорию Финляндии, Швеции и Норвегии.
Предложенные технические, организационные и экономические мероприятия способствуют улучшению качества окружающей среды, в первую очередь на северо-западе России и в сопредельных Скандинавских странах, и развитию международного сотрудничества в сфере экологической безопасности. На защиту выносятся следующие положения:
Предложенная многоуровенная модель антропосферы учитывает не только внешние воздействия на нее, но и внутренние (горизонтальные, вертикальные и др.) связи и взаимозависимости составляющих ее компонентов. Модель антропосферы является универсальной для антропосфер всех уровней от глобального до локального, что позволяет на основе ее показателей производить ранжирование антропосфер, геоэкологическое районирование и типизацию, оценку экологических ситуаций;
Выполнена многоуровенная типизация техногенных воздействий и экологических ситуаций и классификация основных источников техногенных воздействий антропосферы северо-запада России, что позволяет оценить экологическую обстановку и ущерб, а также планировать мероприятия по предупреждению, снижению опасности и ликвидации последствий негативных экологических проблем и чрезвычайных экологических ситуаций антропрсферы на различных иерархических уровнях ее изучения;
Установлены особенности дешифрирования аэрокосмических снимков антропосферы на региональном и детальном уровне исследования. В качестве основных индикаторов состояния антропосферы служит почвепно-растительный, снежный покров и рельеф. В этой связи для космических съемок указан наиболее информативные диапазоны и линейное разрешение, масштабы проведения аэрокосмических съемок.
Таким образом, на защиту выносятся методы, технология, методика и оценка состояния антропосферы изучаемого региона;
Личный вклад автора
Основные научные результаты и методика, изложенные в диссертации, получены автором лично. В рамках программ Организации Объединенных Наций по развитию и экологии с 1997 по 2001 гг. автор принимала участие в анализе и систематизации научных исследований по сохранению арктической флоры, фауны
и морей от техногенного загрязнения; осуществляла обобщение и популяризацию опыта стран Циркумполярного региона по вопросам экологии и устойчивого развития, участвовала в проведении наземных экспедиционных исследований модельных территорий на северо-западе России и в Скандинавских странах.
Апробация работы
Научные и практические результаты, полученные автором в процессе написания диссертации, обсуждались на VI и VII Межвузовских научно-практических семинарах на лучшую работу студентов и аспирантов по проблемам экологии и природопользования (2002 и 2003 гг.); на 60-й научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГА и К (2005 г.); V Всероссийской студенческой научно-практической конференции (2005 г.), на многочисленных научно-практических международных конференциях, международных симпозиумах, заседаниях рабочих групп международных проектов, в т.ч.: «Система социальных гарантий в Скандинавских странах» (Рейкьявик, 1999 г.); «Девятая встреча руководителей арктических государств на высшем уровне» (Москва, 1999 г.); заседании рабочей группы «Мониторинг биологического разнообразия Арктического региона» (Копенгаген, 2000 г.); заседание организационного комитета Группы по сохранению арктических морей от антропогенного загрязнения (Вашингтон, 2000 г.); автор участвовала в подготовке и проведении крупных экологических симпозиумов под эгидой ООН (UNDP и UNEP), и в работе с неправительственными организациями (WWF, IUCN).
По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения. Общий объем работы составляет 154 страницы машинописного текста и включает 16 таблиц, 18 рисунков. Библиографический список включает 208 наименований, из них 41 на иностранном языке.
Современные принципы охраны окружающей среды
Структура антропосферы включает компоненты и элементы: Компоненты антропосферы - горные породы, климат, рельеф, растительность и т. д. - образуют взаимосвязанное и взаимообусловленное единство; изменение одного из компонентов влияет на другие и антропосферу в целом. По степени устойчивости компоненты антропосферы образуют ряд, начиная с самых устойчивых: геологическое строение - литология - рельеф - климат -воды - почвы - растительность - животный мир. В пределах гидролитосферы, как компонент антропосферы существуют ряды элементов по возрастанию (убыванию) их устойчивости к объектам и явлениям воздействия. Половина членов ряда может изменяться в зависимости от характера взаимодействия. Придавая меньшее значение изучению техногенного воздействия механического характера, как сугубо локального, основное внимание следует уделять изучению химического, радиоактивного и теплового воздействия на элементы антропосферы. Устойчивость горных пород к механическим нагрузкам изучается соответствующими разделами инженерной геологии. Значительно меньше изучена устойчивость пород к другим типам воздействий [9, 92, 114, 128].
В пределах антропосферы исходящий ряд элементов по устойчивости к нагрузкам химического характера, в общем случае, имеет вид: кристаллические породы - метаморфические породы- пески - глины - суглинки супеси карбонатные породы - подземные воды - почва. Внутри этих элементов и литологических разностей по степени устойчивости могут быть дифференцированы породы по минералогическому и гранулометрическому составам, содержанию гумуса, например: 1) пески: кварцевые пылеватные -глинистые - карбонатные; 2) суглинки: ожелезненные карбонатные -гумусированныс; 3) почвы: солоди - солонцы солончаки - подзол -дер новоподзолистые - каштановые - чернозем.
Следует согласиться с существованием принципа множественности рядов как на уровне элементов антропосферы, так и внутри каждого элемента по отношению к реакции элементов и их составляющих на воздействие чрезвычайного разнообразия загрязняющих веществ.
Начальный этап эколого-геологических исследований предусматривает, в основном, построение рядов первого уровня, т. е. рядов элементов геосистемы по их устойчивости к наиболее агрессивным агентам химического воздействия, имеющих место в изучаемом районе. Изучение рядов и связей на более высоких уровнях следует осуществлять в процессе проведения мониторинга окружающей среды. Особое внимание необходимо уделять изучению подвижных элементов антропосферы - подземным водам и их составляющим - инфильтрациоиным водам - осуществляющим одновременно и связь между статистическими элементами антропосферы. Ряд подвижных элементов по их устойчивости к восприятию нагрузки можно составлять по признаку их социально-экономической значимости: рассолы - промышленные воды - бальнеологические - слабоминерализованные -технические - хозяйственно-питьевые. В этом аспекте наибольшей деятельности изучения подлежат верхние элементы антропосферы: почва - зона аэрации, поверхностные и грунтовые воды, являющиеся защитным экраном антропосферы и воспринимающие прямо нагрузки объектов и явлений воздействия.
Представляется необходимым составление рядов элементов антропосферы по их способности к самоочищению, т. е. способности растворять, адсорбировать, разлагать или выводить за свои пределы загрязняющие вещества после прекращения воздействия на них техногенной нагрузки. Весьма важным является определение рядов элементов антропосферы по их защитной роли по отношению к различным загрязняющим веществам. Одновременно составляются ряды агентов воздействия химического, радиоактивного и теплового характера по принципу токсичного влияния на живые организмы и степени изменения свойств. При этом важно учитывать время полного разложения начальных продуктов загрязнения, потерю токсичности в результате их разложения и получаемый набор конечных продуктов разложения.
В антропосфере выделяют статические и динамические элементы. Взаимосвязь между статическими элементами антропосферы, массивами, пластами, комплексами пород - характеризуется в принципе существующими силовыми полями: гравитационным, электромагнитным, магнитным. Изменения этих полей, происходящие под влиянием техногенеза, по существу, еще не изучались и не являются объектами рассмотрения данной работы. Более пристального внимания заслуживают вопросы изучения связей между динамическими элементами (т. е. между подземными водами различных горизонтов) и связей взаимодействия между статистическими и динамическими элементами антропосферы (порода вода - газ).
Состояние антропосферы обобщенно можно характеризовать рядом показателей, связанных с ее реакцией на воздействие внешних факторов, включая человеческую деятельность: возмущения в среде, загрязнение среды и аномалии в среде [68, 84, 143].
Возмущения в антропосфере - временные случайные или периодические (циклические) - обратимые изменения параметров состояния окружающей среды, не приводящие к изменению ее состояния (эволюции, разрушению). Исторический кумулятивный эффект накопления регулярных возмущений может привести к изменению среды и переход ее в иное состояние или появление в ней аномалий.
Загрязнение антропосферы - накопление в окружающей среде посторонних (поступающих из вне или генерируемое самой средой - самозагрязнение) примесей (веществ, энергии, явлений) в количествах, превышающих природную (врожденную) способность среды к самоочищению от примесей (ассимиляции или инактивации их). В общем смысле, под загрязнением обычно понимают антропогенное поступление в среду различных веществ, имеющих вредное воздействие на человека или другие организмы, а также на здания, конструкции и материалы, производимые и потребляемые человеком. Первое из приведенных определений представляется наиболее полным и универсальным, охватывающим все случаи как природного, так и антропогенного загрязнения и потому наиболее пригодным с точки зрения управления окружающей средой.
Аномалии окружающей среды - локальные устойчивые количественные отклонения от фоновых параметров состояния окружающей среды, связанные с местными особенностями той или иной антропосферы.
Основные источники техногенных воздействий на антропосферу
Критическая обстановка характеризуется наличием крупных и опасных очагов химического загрязнения нескольких природных сред ареального распространения (от 10 до 100 ПДК), недопустимым уровнем техногенных нагрузок, способствующих процессам деградации и разрушения природных экосистем, истощением запасов воды, воздуха, растительности и животных, резким повсеместным увеличением заболеваемости и смертности населения, превышающим во много раз средние показатели.
При катастрофической обстановке существуют повсеместные, чрезвычайно опасными для здоровья людей и окружающей среды ареалы загрязнения всех природных систем (свыше 100 ПДК), наличие катастрофических техногенных нагрузок, способствующих полному, необратимо.чу разрушению естественных экосистем с полным отсутствием процессов восполнения и восстановления, происходит начало процесса вымирания населения.
Интегральная оценка экологического состояния антропосферы приведена в табл. 1.4.
Изложенные в настоящей главе концептуальные положения по изучению и оценке состояния окружающей среды служат основой для разработки методики и мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки и управления природопользованием и показывает перспективность геосистемного подхода к изучению и объективной оценке состояния окружающей среды. В качестве антропосферы можно представить как весь Земной Шар, так и отдельные его части различной иерархии (вплоть до одиночных садовых выделов), так как антропосферы высших уровней включают в себя антропосферы более низких уровней.
Такой подход можно считать универсальным, потому что антропосфера любого уровня включает внешние и внутренние воздействия, единую структуру составляющих ее компонентов, их взаимосвязи и взаимозависимости, а также оценочные критерии и показатели. Различия между антропосферами заключаются преимущественно лишь в наборе показателей и прочности взаимосвязей ее компонентов.
Техногенные воздействия различаются по уровням и видам хозяйственной деятельности (отраслевой направленности), характеру воздействия (механические, химические, электромагнитные, тепловые и т.д.), его интенсивности и ареалам, подверженным воздействию.
На диаграмме (рис. 2.1) показаны основные загрязняющие вещества, присущие различным типам промышленного производства. НН Присутствие данного загрязняющего вещества в отходах определенного типа промышленности: 1- химическая, 2- металлургическая; 3- атомная; 4- пищевая; 5-деревообрабатывающая промышленность; б- машиностроение;
Анализ экологических проблем изучаемого региона и причин их возникновения позволяет произвести типизацию наиболее характерных видов антропогенных воздействий (табл. 2.1).
Главные экологические проблемы теплоэнергетического комплекса рассматриваемого региона связаны с размещением здесь сети электростанций, атомных станций, тепловых и гидростанций, ряда перерабатывающих предприятий.
Основная доля производимой в регионе электроэнергии, несмотря на наличие двух мощных АЭС и ряда небольших ГЭС, приходится на тепловые электростанции, использующие в качестве топлива преимущественно уголь, а также газ, мазут, торф, горючие сланцы. Большое количество мелких энергоустановок работает на дизельном топливе. Главные экологические проблемы теплоэнергетического комплекса связаны с добычей и использованием топливных энергетических ресурсов.
Буровые работы и добыча нефтегазовых и других топливно-энергетических ресурсов проводятся по неутвержденным проектам, без экологической экспертизы, без лицензирования. Систематически нарушаются проекты строительства скважин, технологические схемы и проекты обустройства месторождений. Практически все находящиеся в эксплуатации нефтяные месторождения разрабатываются без действенного авторского надзора со стороны ведомственных проектных организаций и институтов. Имеет место высокая аварийность на нефтепроводах.
Из других проблем назовем такие, как: захоронение пластовых вод, утилизация попутного нефтяного газа, потери угля при добыче и обогащении, очистка сбрасываемых шахтных вод. Большая часть фонда ликвидированных и законсервированных скважин не отвечает действующим требованиям экологической безопасности.
Имеющиеся на территории рассматриваемого региона ядерные энергетические установки (Кольская, энергетические установки судов Мурманского пароходства и Северного военно-морского флота, ряд реакторов в научно-исследовательских организациях) могут оказать серьезные негативные воздействия на природу, поскольку их потенциальная способность в этом отношении очень велика.
Представляют опасность хранилища радиоактивных отходов - твердых, жидких источников ионизирующих излучений. Тепловые станции крупных, больших и средних городов, котельные населенных пунктов загрязняют атмосферу выбросами пыли и других вредных веществ.
Основные принципы типизации экологических ситуаций в антропосфере
Задачи экологических исследований заключаются в количественной и качественной оценке всех компонентов окружающей среды, которые могут быть изменены под воздействием техногенной деятельности и оказывать отрицательное влияние на условия жизнедеятельности живых организмов и антропосферы в целом.
При взаимодействии техногенеза и природной среды возникают различные экологические ситуации.
В общем виде экологическая ситуация представляет собой степень благополучия (неблагополучия) состояния окружающей среды, определяющей условия жизнедеятельности людей и комфортности их проживания.
При выделении экологических ситуаций возможен индивидуальный и типологический подходы. При индивидуальном подходе производится более глубокое изучение всех индивидуальных ситуаций и связанных с ними изменений компонентов окружающей среды.
При типологическом подходе часто приходится отказываться от многих конкретных индивидуальных особенностей конкретных экологических ситуаций и ограничиваться только изучением некоторых общих особенностей и закономерностей, свойственных группе сходных экологических ситуаций, объединенных по сходным признакам.
Типологический подход к изучению экологических ситуаций представляет особый интерес, т.к. он позволяет разрабатывать по методике экологических исследований и оценке экологической обстановки не применительно к отдельным объектам создающим экологические ситуации, а к их группе, или типам, охватывающим значительную территорию, что обеспечивает рекомендациям известную универсальность и повышает их практическую ценность. Типологический подход охватывает широкие возможности для использования аэрокосмических методов при изучении экологических ситуаций.
При типизации экологических ситуаций с нашей точки зрения отправным пунктом является оценка масштабов возможных последствий техногенной деятельности. По этому критерию экологические ситуации можно разделить на: глобальные, межнациональные, национальные, зональные, региональные, локальные.
Последствия глобальных экологических ситуаций охватывают всю геотехническую сферу. Межнациональные экологические ситуации создаются при трансграничном переносе загрязняющих веществ из одной страны в другую. Последствия национальных экологических ситуаций ограничиваются территорией одного государства. Зональные экологические ситуации локализованы в границах ландшафтно-климатических зон. Региональные, в фаницах региона. Локальные возникают внутри региона, в непосредственной близости от источника техногенного воздействия. Дальнейшая классификация создаваемых экологических ситуаций может быть осуществлена на основе выделения различных источников воздействия - теплоэнергетики, транспорта, металлургического производства, горно-химического производства и т.д., которые определяют состав зафязняющих веществ и объемы выбросов, сбросов и отходов. При этом необходимо учитывать размещение экологически опасных производств и возможные ущербы.
Таким образом, можно выделить определенный набор типовых экологических ситуаций и предложить разработку классификатора экологических проблем и их ранжирование.
Глобальные экологические ситуации обуславливают угрозу существованию человеческой цивилизации и официально признаны на высшем государственном уровне большинством государств мира.
К ним относятся: изменения климата; разрушение озонового слоя; загрязнение мирового океана и морей; истощение природных ресурсов; сохранение биоразнообразия.
Изменение климата. За последние 100 лет среднемировая температура выросла на 0,6 С (в Европе примерно на 1,2 С), причем 1990 годы оказались самыми теплым десятилетием за последние 150 лет. Изменение температуры на поверхности Земли показано на рис. 3.1
Межправительственная Группа ООН по изменению климата подвела итог о причинах изменения климата, засвидетельствованных за прошлые 50 лет, заявив, что это изменение невозможно объяснить чем-либо, кроме как результатом антропогенной эмиссии тепличных газов. А ежегодные выбросы этих газов все еще увеличиваются. Эмиссии углекислого газа от использования угля, нефти и природного газа вносит самый весомый вклад в развитие парникового эффекта по сравнению с другими источниками.
Согласно последнему сообщению Межправительственной Группы ООН по Изменению Климата можно ожидать дальнейшее глобальное повышение температуры па 1,4-5,8 С к 2100 году. Даже если концентрации тепличных газов в атмосфере стабилизируются через 100 лет, нагревание, вероятно, продолжится. Северные области могут испытывать более заметное нагревание, чем другие территории. Зимние температуры, как ожидают, повысятся особенно быстро (см, рис. 3.2. [47, 99, 103]
В большинстве частей Скандинавии нагревание, вероятно, будет сопровождаться более обильными осадками. Однако, в глобальном потеплении этот регион может найти свои плюсы. Если средняя температура повысится на 1СС, то в южных областях наступят условия, преобладающие сегодня в центральной Германии. Это должно повысить урожайность в сельском хозяйстве и благоприятно сказаться на лесной промышленности.
На протяжении последнего столетия уровень морей в мире и в Европе поднялся на 0,1-0,2 м. Прогнозируется, что к 2010 г. уровень поднимется еще на 0,1-0,9 м. В последнем столетии уровень осадков в мире вырос примерно на 2 %, при этом в Северной Европе и на северо-западе Российской Федерации влажность увеличилась на 10-40 % и прогнозируется рост еще на 1-2 % за каждые 10 лет.
Среднемировая и среднеевропейская температура растет, уровень моря увеличивается, ледники тают, и меняется частота экстремальных погодных явлений и осадков. Ожидается, что изменения климата будут иметь широкие последствия, в том числе увеличится опасность наводнений и влияние на природные экосистемы, биологическое разнообразие, здоровье людей и водные ресурсы, а также на такие секторы экономики как лесоводство, сельское хозяйство (производство продовольствия), туризм и страхование.
Методика использования дистанционных методов при изучении экологических ситуаций
Основные зависимости характера рельефа от структурно-тектонических или вещественных особенностей геологического субстрата детально разработаны на базе материалов аэрокосмической съемки.
На космических снимках рассматриваемого региона рельеф проявляется как ведущий фактор, определяющий их геологическую информативность, и в значительной степени ограничивает или усиливает роль других факторон в формировании изображения. Там, где на поверхность выходят литифицированпые породы, они достаточно четко подразделяются на КФС по вещественному составу и внутреннему строению толщ (чередование слоев, тип складчатости внутри толщи и т.д.). Наиболее полно здесь дешифрируются древние тектонические структуры, а новейшие структуры проявляются хуже вследствие малой амплитуды движений земной коры. Особенно хорошо на КФС непосредственно по смещениям горных пород выделяются крупные разрывные нарушения, которые по характеру смещения можно подразделить на сбросы, взбросы, сдвиги и т.д.
Устанавливаются также и более мелкие элементы тектонического строения -складки, дайки, трещины тектонического, литологического и экзогенного происхождения.
Большое значение приобретает выделение блоков, отличающихся по характеру новейших тектонических движений, установление и подразделение разрывных нарушений разного порядка на трансструктурные, макроструктурные и внутриструктурные.
С помощью косм оф ото изображения (КФС) можно изучить преимущественно подземные воды, относящиеся к трещинно-жильному типу, которые подразделяются на регионально-развитые воды зон выветривания, литологической трещинноватости и локальные трещинные воды зон тектонических нарушений. Одноярусное строение территории значительно упрощает гидрогеологическую интерпретацию КФС. По степени тектонической нарушенное, определяемой густотой трещи новатости, и составу водовмещающих пород возможно подразделение по характеру и степени водообильности. РІаиболее водообильными являются участки пересечения крупных разрывных нарушений, особенно проявившихся в новейший тектонический этап развития.
Изучаемая территория относится к гидрогеологическим массивам и служит областью питания для окружающих платформенных районов. Особенно большое значение имеют трансструктурные тектонические нарушения, по которым происходит региональный подземный сток в артезианские бассейны.
В закрытых частях региона, в лесных и болотных массивах при дешифрировании ведущая роль принадлежит фитоиндикации, которая позволяет устанавливать литологический состав поверхностных отложений, уровень залегания и состав грунтовых вод, а также проявление неблагоприятных экзогенных процессов. Фитоиндикация приобретает, особенно важное значение при изучении загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод, почв и болот.
Ниже рассматриваются наиболее приемлемые для изучаемого региона технические средства дистанционных исследований, их информационные возможности, масштабы и спектральные диапазоны съемки, методика дешифрирования и составления экологических карт.
Опытная апробация предложенных приемов и способов получения и обработки КС проведена в изучаемом регионе на пяти тестовых участках.
Применение космической информации открывает новые перспективы для геоэкологического изучения окружающей среды. Космические изображения позволяют наиболее быстрым и относительно дешевым путем получать оперативную и точную информацию о состоянии наблюдаемых антропосфер. Пространственное разрешение современных аэрокосмических методов позволяет проводить как мелкомасштабный экспресс-анализ экологического состояния обширных территорий, так и детальный анализ отдельных объектов. Временное разрешение съемки обеспечивает мониторинговые наблюдения с различной повторяемостью.
Космическая информация может применяться для решения следующих задач, имеющих непосредственное отношение к оценке состояния окружающей среды: [8, 10, 15,21,59,122, 123] ? целевое ландшафтное картирование и выделение условно нарушенных участков антропосфер, связанных с хозяйственной деятельностью; ? выделение очагов и зон антропогенных воздействий; ? выделение линейных, кольцевых и дуговых элементов, имеющих различную природу: микро и макрорельеф, элементы гидросети, тип растительности, влажность почв и т.д.; ? создание цифровой модели рельефа; ? разработка комплекта тематических карт рельефа, почв, поверхностных и подземных вод, растительности и др.
Аэрокосмические экологические исследования должны включать в себя набор взаимодополняющих друг друга технических средств и методов контроля: космическую и авиационную съемку, наземные наблюдения и камеральные работы (включая лабораторные исследования и автоматизированную обработку снимков). Для этого могут быть использованы следующие средства дистанционного зондирования: [57,61, 64, 65, 89, 152, 156] ? пассивная многоспектральная оптическая аппаратура, видеоспектрометры и гиперспектрометры; ? лидарные системы, основанные на использовании различных физических механизмов взаимодействия лазерного излучения с веществом; ? аппаратура дистанционной пространственно-частотной спектрометрии; ? радиолокационные средства и другие
Указанная аппаратура устанавливается на отечественных космических аппаратах: «Ресурс-О», «Ресурс-Ф1», «Ресурс-Ф2», «Океан», «Метеор» и зарубежных спутниках «LANDSAT», «SPOT», «ЕРС-1», «EOS», «МОС-2» и др., а также на разновысотных самолетах и вертолетах.
Аппаратура дистанционного зондирования позволяет работать в широком диапазоне электромагнитного излучения - от ультрафиолетового до радиодиапазона. При дистанционном зондировании в видимом диапазоне спектра обычно используются методы спектрофотометрии (с применением трассерной и сканирующей аппаратуры), многозонального фотографирования, лидарного зондирования, телевизионной съемки (в том числе с применением тепловых сканеров).
Среди данных дистанционного зондирования широко применяется AVHRR с метеорологических спутников NOAA, существующих с 1978 года. Эти данные являются бесплатными. Несмотря на невысокое пространственное разрешение (1,1 км), эти данные обладают очень высоким радиометрическим разрешением и возможностью абсолютной калибровки информации. Очередной спутник NOAA-15 был запущен в мае 1998 года, а сейчас в эксплуатации находится 3 космических аппарата NOAA. Еще одним важным достоинством полученных с этих аппаратов данных является высокая периодичность съемок (15-20 раз в сутки). Данные AVHRR используются для определения температуры суши, температуры поверхности водоемов, выявления пожаров, изменения вегетационного индекса, наблюдения облачного, снежного и ледового покровов.
