Применение космического мониторинга для оценки стихийных природных явлений

Землетрясение магнитудой 7,1 произошло 14 апреля в 7:49 утра в уезде  Юйшу Юйшу-Тибетского автономного округа провинция Цинхай, Северо-Западный Китай. Его эпицентр имел координаты: 33,1 градуса северной широты и 96,7 градуса  восточной долготы, очаг находился  примерно на глубине 33 км.Землетрясение  произошло в 30 км от поселка Цзегу, который является административном центром указанного округа.

Юйшу-Тибетский автономный округ находится на юго-востоке  Цинхая — многонациональной провинции в центральной части Китая. В округе Юйшу проживают 250 тысяч человек, в основном представители тибетской национальности. Большинство населения занято в сельскохозяйственном секторе и животноводстве. Юйшу-Тибетский автономный округ расположен на востоке Цинхай-Тибетского нагорья, его административный центр — поселок Цзегу, который находится в восьмистах километрах к югу от города Синин.[10] Снимки с КА «Ресурс-ДК» представлены на рисунках 5-6.

 

Вулканы

Вулканические извержения представляют собой достаточное опасное геологическое явление. Процессы, происходящие в земной толще и вызывающие извержения, еще не до конца изучены. Принято считать, что верхняя часть мантии находится в состоянии, близком к расплавленному, поэтому даже незначительное понижение давления (например, при раздвижении тектонических плит) приводит к полному ее расплавлению. Расплавленная порода (магма), будучи более легкой, чем окружающие породы, медленно поднимается к поверхности земли. Чаще всего это происходит по разломам земной коры. Второй причиной, вызывающей извержения, является наличие локальных радиоактивных источников. Немногочисленные материковые вулканы, расположенные вдали от границ литосферных плит, вызваны как раз такими локальными источниками радиоактивной теплоты или горячими точками в мантии. [9]

В качестве примера рассмотрим извержение вулкана Эйяфьятлайокудль на юге Исландии. Оно началось в ночь на 14 апреля 2010 года, примерно в 22 часа. Из зоны бедствия было эвакуировано около 800 человек. 15 апреля из-за выбросов вулканического пепла ряд стран на севере Европы вынуждены были закрыть свои аэропорты. 
Эйяфьятлайокудль (Eyjafjallajokull) означает «Остров горных ледников». Вулкан расположен в 200 километрах к востоку от Рейкьявика между ледниками Эйяфьятлайокудль и Мирдальсйокудль. Это — самые крупные ледниковые шапки на юге северной островной страны, покрывающие действующие вулканы. Вулкан Эйяфьятлайокудль представляет собой ледник конической формы, шестой по величине в Исландии. Высота вулкана составляет 1666 метров. Диаметр кратера равен 3-4 километрам, ледниковое покрытие — около 100 квадратных километров.[9] Результаты мониторинга на рисунках 7-8.

 

Аральское море

Космический мониторинг вносит большой вклад в изучение и  поиск решений многих глобальных экологических проблем. Помимо вышеперечисленного ярким примером применения его является мониторинг изменения площади зеркала воды Аральского моря.

Экологическая катастрофа, произошедшая в бассейне Аральского моря во второй половине ХХ века, привлекает к себе внимание ученых и экологов всего мирового сообщества и требует  проведения регулярного мониторинга  состояния водоема. Из-за неконтролируемого  забора воды на орошение земель в Средней  Азии и Казахстане, начавшегося в 50-60-е годы ХХ века, сток воды в Арал резко уменьшился, а порой (в 80-е  годы) и вообще прекращался. В 1961 г. общая  площадь моря составляла 66 тыс. кв. км, за год изменение уровня за счет испарения воды с поверхности  составляло около 1 метра, это изменение  перестало компенсироваться за счет стока рек, и с 1961 по 1990 гг. уровень  снизился на 14,8 м. [10]

На сегодняшний день от прежнего моря остались три водоема, в двух из которых вода стала настолько  соленой (более 100‰), что даже исчезла  рыба. Отступившее море оставило после  себя около 58 тыс. кв. км сухого морского дна, покрытого не только солью, но и  в некоторых местах еще и отложениями  из различных других сельскохозяйственных ядохимикатов и пестицидов, которые  когда-то были смыты стоками с  окрестных полей. Обнажившееся дно  получило название «Пустыня Аралкум». В настоящее время сильные  бури разносят соль, пыль и ядохимикаты  на расстояния до 500 км. Переносимые  по воздуху хлорид, бикарбонат и  сульфат натрия замедляют развитие или уничтожают естественную растительность и сельскохозяйственные культуры. Население  страдает от большой распространенности респираторных заболеваний, рака горла  и пищевода, анемии, расстройств  пищеварения. Участились заболевания  почек и печени, глазные болезни.

В 2001 г. в результате ухода  воды остров Возрождения соединился с материком. Существует информация, что во времена СССР на этом острове  проводились испытания бактериологического  оружия на лабораторных животных (туляремии, возбудителей сибирской язвы, чумы, бруцеллеза, тифа, оспы и др.). Это  является причиной опасений о том, что  смертельно опасные микроорганизмы сохранили жизнеспособность, и заражённые грызуны и другие звери могут стать их распространителями в другие регионы.

В НЦ ОМЗ динамика изменения  площади зеркала воды Арала изучалась  по материалам многолетних спутниковых  съемок, принимаемых и обрабатываемых в Центре. Для исследований были использованы снимки, полученные многозональными  оптическими приборами МСУ-СК/Ресурс-01 и MODIS/Terra за период с 1993 по 2008 годы. [10]

Ниже в таблице представлены полученные результаты по оценке динамики изменения площади водной поверхности Аральского моря.

Таблица 1 ‒ Динамика изменения площади водной поверхности Аральского моря

Дата	Источник  информации	Площадь, кв. км.	% от  площади моря в 1960 г.
1960-е гг.	топографическая карта,  масштаб 1:1 000 000	689 00	100
1984 г.	общегеографическая карта  из Атласа офицера,  масштаб 1:7 000 000	59 878	86,9
17 июля 1993 г.	изображение  «Ресурс-О1»/МСУ-СК	361 82	52,5
7 июля 2001 г.	изображение Terra/MODIS	280 25	40,7
12 сентября 2002 г.	изображение Terra/MODIS	206 87	30,0
1 мая 2003 г.	изображение Terra/MODIS	206 28	29,9
16 августа 2004 г.	изображение Terra/MODIS	188 46	27,4
17 августа 2005 г.	изображение Terra/MODIS	191 92	27,9
29 августа 2006 г.	изображение Terra/MODIS	154 79	22,5
12 июля 2007 г.	изображение Terra/MODIS	141 83	20,5
5 октября 2008 г.	изображение Terra/MODIS	105 79	15,4
14 ноября 2009 г.	«Метеор-М»№1/КМСС	11,8	15,4
25 ноября 2010 г.	«Метеор-М»№1/КМСС	13,9	20,1

Таблица показывает процесс «усыхания» моря, площадь которого за 49 лет сократилась в 8,5 раз. Особенно стремительно это происходило в последние годы. Однако, по данным, приведенным здесь, следует, что в период с 16 августа 2004 года по 17 августа 2005 года площадь моря не уменьшилась, а увеличилась на 346 кв. км (с 18 846 до 19 192 кв. км). Это, скорее всего, связано со строительством мощной земляной дамбы длиной 13 км, включающей бетонную плотину с гидротехническим затвором для регулирования пропуска воды. Однако, это не остановило процесс «усыхания» Аральского моря. [10] Примеры изменения площади зеркала воды Аральского моря иллюстрируют  рисунки 9-12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Космический  мониторинг земной поверхности предоставляет очень ценную и достоверную информацию. Космические  фотографии отличаются значительной обзорностью, информативностью и хорошим отражением на них взаимосвязей между компонентами природной среды. Они позволяют оперативно изучать многие природные процессы и явления в их динамике.

В работе выявлено основное понятие космического мониторинга. Это мониторинг с помощью космических средств наблюдений.

Изучено развитие современных космических средств мониторинга. Несмотря на относительно короткий срок от начала его внедрения, человечество достигло немалых успехов в этой области. Крупнейшим проектом по созданию глобальной системы прогнозирования природных и техногенных катастроф является МАКСМ — Международной аэрокосмической системы мониторинга глобальных явлений. По словам директора НИИ КС В.А. Меньшикова,  объединение в этом масштабном проекте усилий мирового сообщества под решение столь крупной проблемы планетарного масштаба с концентрацией экономических, научно-технических, интеллектуальных и административных ресурсов и использованием космоса под решение сугубо мирной задачи в интересах всего Человечества может стать реальной альтернативой идеям милитаризации космического пространства, с его превращением в арену военного и информационного противоборства, к чему ведут нынешние амбициозные американские планы создания Глобальной системы противоракетной обороны с элементами космического базирования. Проанализировано практическое применение космических средств мониторинга для оценки стихийных природных явлений, таких как наводнения, землетрясения, вулканы, лесные пожары и т.п. Совместное использование данных разных космических систем позволяет обеспечить практически непрерывный мониторинг окружающей среды и земной поверхности, получение всесторонних оценок состояния природных объектов и явлений, контроль чрезвычайных ситуаций и т.п.

Мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом  или явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме того — разработку системы мер по предотвращению опасных последствий или поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативное картографирование становится средством контроля над развитием явлений и процессов и обеспечивает принятие управленческих решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

1. Землеустройство с основами геодезии. — М., 2002
2. Картография. — М., 2001
3. Максимова А.А. Мониторинг и прогноз стихийных и техногенных явлений: перспективы создания международной аэрокосмической системы// Авиапанорама.—2009.—№2.—С. 11‒16.
4. Меньшиков В.А. МАКСМ – глобальная система прогнозирования природных и техногенных катастроф// Инициативы XXI века.—2009.—№2.—С. 14‒25.
5. Перминов А.А. Российские космические средства и международные системы предупреждения о чрезвычайных ситуациях: перспективы интеграции// Российский космос.—2010.—№01.—С. 23‒29.
6. Пермитина Л.И. Оперативный спутниковый мониторинг состояния окружающей среды и землепользования// ARCREVIEW.—2005.—№3(34).—С. 18‒24.
7. http://www.arspas.ru
8. http://www.cpace.ru
9. http://www.federalspace.ru
10. http://www.ntsomz.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

Рисунок 1‒ Россия, Астраханская обл.,  данные КМСС/Метеор ‒ М №1, съёмка 03.04.2010

 

 

 

 

 

Рисунок  2 ‒ Россия, среднее течение р. Волги, данные КМСС/Метеор ‒ М №1, съёмка 04.04.2010

 

Рисунок 3 ‒ Пожарная ситуация на 14 июля 2010 года

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 ‒ Пожарная ситуация на 19 июля 2010 года

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 ‒ Район масштабных разрушений, съёмка с КА «Ресурс  ‒ ДК1» 26 апреля 2010 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 ‒ Район масштабных разрушений, съёмка с КА «Ресурс  ‒ ДК1» 26 апреля 2010 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 ‒ Извержение вулкана  Эйяфьятлайокудль в Исландии

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8 ‒ Извержение вулкана  Эйяфьятлайокудль в Исландии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9 ‒ Аральское  море, топографическая карта, масштаб      1:1000 000, 1960‒е гг.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 10 ‒ Аральское  море, съёмка с космоса, 01.05.2003

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 11 ‒ Аральское  море, съёмка с космоса, 14.11.2009

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12 ‒ Аральское  море, съёмка с космоса, 25.11.2010