Специалисты Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН, Морского геофизического института РАН и Образовательного центра «Сириус» предложили использовать комплексные данные дистанционного зондирования Земли из космоса для изучения выносов рек и их динамики в прибрежной зоне Черного моря. Результаты исследования представили на Living Planet Symposium 2019 – одной из крупнейших в мире конференций по наблюдению за Землей, организованной Европейским космическим агентством (ESA) в Милане, Италия.
Ежегодно реки выносят в моря десятки тонн взвешенного вещества и стоков, в том числе ледникового происхождения и загрязненных различными отходами. Информация о составе этих стоков, представляет особую ценность для океанологических, климатических и экологических исследований.
Ключевой точкой измерений становится место, где река впадает в море, образуя вынос. Вода в нем более пресная и холодная, нежели в окружающем море. Размеры выноса могут достигать десятков, а то и сотен километров. Исследование структуры этих областей позволяет судить о динамике и загрязненности речных стоков.
Сейчас выносы рек исследуют локально, с малых судов. Такие исследования трудоемки, а результаты часто недоступны широкой аудитории. Но российские океанологи и геофизики выяснили, что изучать выносы рек лучше всего по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), включающим данные космической радиолокации. Эти методы позволяют работать дистанционно, используя данные из открытых источников: ESA и NASA.
«Выносы рек отличаются друг от друга в зависимости от множества природных факторов. Среди них – рельеф местности, интенсивность выпадения осадков и таяния ледников, скорость течения реки, состав осадочных пород, характер и количество выносимых примесей. Это разнообразие создает ученым массу проблем. Но методы ДЗЗ (оптические и инфракрасные) вместе с радиолокационной съемкой позволили привести разрозненные результаты к одному знаменателю», – поясняет руководитель направления «Геоателье» в Образовательном центре «Сириус» Наталья Евтушенко.
.png)
Ученые исследовали выносы рек в районе Большого Сочи, где реки Мзымта и Псоу впадают в Черное море. Специалисты выявили характерные особенности выносов, необходимые, чтобы их типизировать, установить пространственно-временные параметры и экологическое воздействие на побережье.
Показано, что на снимках из космоса в видимом и инфракрасном диапазонах хорошо видны границы выносов рек и их структура. Она оказалась единой для всех: ядро или речной плюм, переходная зона и шлейф. По яркости и цветности изображений можно судить о том, сколько в воде примесей (взвеси) и каких, а в инфракрасном диапазоне – о температуре воды.
С другой стороны, космическая радиолокация помогает понять, насколько морская поверхность выглажена или шероховата. Считается, что выносы рек часто формируют как области выглаживания (видны на изображениях в виде темных пятен), так и повышенной шероховатости. Все данные вместе позволяют проводить, как специализированные исследования, так и вести полноценный мониторинг прибрежных зон.
В дальнейшем, в том числе в Сириусе, ученые планируют более детально изучать выносы рек и канализационные выпуски в районе черноморского побережья России. «Объемы речного стока, особенно у кавказского побережья Черного моря, напрямую связаны с интенсивными осадками и таянием ледников – одними из основных показателей изменения климата на Земле. Также загрязняющие вещества, попадающие с речной водой в море, могут негативно сказаться на экологии побережья, и вместе с тем, на социально-экономическом состоянии курортных зон», – отмечает Наталья Евтушенко.
В июле 2019 года сразу два проекта школьников – участников научно-технологической программы «Большие вызовы» в Сириусе будут посвящены экомониторингу из космоса. Вместе с ИТЦ «Сканэкс» старшеклассники разработают алгоритмы, способные распознать выбросы сточных вод и построят электронную карту канализационных выпусков на побережье. Другая группа ребят под руководством компании «Спутникс» соберет два наноспутника типа CubeSat 3U для первой школьной системы ДЗЗ.
Для исследования выносов рек использовался новый программно-аппаратный комплекс «Геоателье», установленный в Парке науки и искусства «Сириус» в Сочи. Система позволяет научным группам и специалистам со всего мира выполнять проекты в области дистанционного зондирования Земли. Комплекс доступен и школьникам. В марте 2019 года команда старшеклассников, работая над проектом «Бельки-2019» в Сириусе, обнаружила несколько залежек гренландского тюленя на льдах Белого моря. Информацию о них ребята отправили в Администрацию портов Западной Арктики, чтобы специалисты могли провести ледовые суда в обход бельков – детенышей тюленей – для их спасения.
Тезисы доклада: «River outflows in the Eastern Black Sea and their structure in remote sensing data» (Особенности отображения выносов рек в Черном море по данным дистанционного зондирования), Andrei Ivanov, Dmitry Soloviev, Natalia Evtushenko, Nadezda Terleeva and Dmitry Khlebnikov, Living Planet Symposium, May 13-17, 2019
Living Planet Symposium 2019, где были представлены результаты работы ученых, прошел 13-17 мая в Милане. Это одно из самых масштабных международных событий в области дистанционного зондирования Земли. Мероприятие проводится раз в 3-4 года, а главным его организатором является Европейское космическое агентство. В 2019 году в симпозиуме приняли участие более 3000 ученых и специалистов в области ДЗЗ со всего мира. Главной темой стали демонстрация новейших методов дистанционного зондирования и их использование для развития науки и общества, обеспечения безопасности и контроля за антропогенным воздействием на планету. Доклады участников конференции будут опубликованы в сборнике конференции, издаваемом ESA в электронном виде.
