Тезисы докладов

Две волны продукционного процесса обегают в противофазе северное и южное полушария Земли с годичным циклом. Этот процесс является практически единственным источником, заряжающим энергией биологический механизм круговорота веществ в биосфере. Этим определяется его ключевая роль в природе и значение для понимания глобальных экологических процессов и их изменения антропогенными факторами.

Для сохранения естественной природной среды - водной, воздушной, почво-растительных покровов и прогноза последствий антропогенного воздействия на биосферу необходимо как базовое знание пространственного распределения и сезонной динамики первичного продукционного процесса на планете, так и оперативное слежение за состоянием различных экологических систем литосферы и гидросферы.

Решение задач такого масштаба выполнимо только с применением современных средств аэрокосмической техники, высокоразрешающих по пространству и спектру специализированных технических средств и алгоритмического обеспечения для обработки комплексной аэрокосмической и наземной информации.

Постоянный контроль биологических процессов в природных экосистемах на больших пространствах возможен только при создании космической глобальной системы биологического патрулирования биосферы, работающей согласованно с наземными пунктами тестирования и привязки аэрокосмической информации. Полученные данные о динамике растительных и водных ценозов могут быть положены в основу выбора дальнейшей стратегии поведения человека, как в региональном, так и в глобальном плане. Не менее полезны эти данные и для принятия тактических решений при управлении и использовании природных ресурсов.

Решаемые задачи:

1. Создание первичного банка обработанных космических и наземных данных по распределению концентрации фитопигментов в водных и наземных экологических системах, для использования их при картировании зон с различной биопродуктивностью;

2. Выявление параметров характеризующих пространственно-временную изменчивость фитопигментов (тренды, случайные колебания, возмущения);

3. Зональное и меридиональное картирование неоднородностей фитопигментов с анализом и классификацией факторов, формирующих эти неоднородности в водных экосистемах;

4. Выявление изменчивости растительности суши по вегетационному индексу, измеряемому с космических аппаратов. Выделение трендов на фоне случайных колебаний оптических параметров;

5. Выявление динамики последствий антропогенного воздействия на растительность вблизи крупных промышленных центров;

6. Разработка оригинального математического обеспечения для анализа космических данных с использованием новых непараметрических статистических методов классификации и моделирования при неполной исходной информации;

7. Разработка методик предварительной обработки спутниковой и наземной информации для наполнения оболочки численной модели динамики пространственных неоднородностей хлорофилла.

В соответствии с проектом “Зеленая волна” в Институте биофизики СО РАН проводится изучение динамики фитоценозов на основе регистрации спектральных оптических характеристик наземной растительности и фитопланктона дистанционными спутниковыми и наземными методами на обширных территориях суши и Мирового океана, в том числе на территории Красноярского края.

Созданы алгоритмические и программные средства для коррекции данных, интерпретации космических спектрофотометрических измерений и для комплексного дешифрирования многоуровневых космических и наземных измерений.

Средства комплексного дешифрирования включают в себя программные продукты для количественного выявления динамики природных процессов и уже используются для выявления динамики гидробиологических и гидрологических характеристик в океане и внутренних водоемах на основе использования спутниковых измерений. Эти средства использованы также для исследования динамики пигментов фотосинтеза наземной растительности и решения практических задач - изучения и контроля динамики зеленой зоны в Норильском промышленном районе и др.

Выполнены следующие работы:

- разработаны методы выявления динамических характеристик распределения фитопигментов акваторий и наземной растительности.

- разработаны методы анимации карт сезонной динамики фитопланктона и растительности.

- разработан наземный спектрофотометрический комплекс для выполнения подспутниковых работ.

- проведены исследования по биологической и гидрологической интерпретации спутниковой спектральной информации.

- разработаны методы диагностики состояния сельхозпосевов по спектральным оптическим характеристикам.

- разработана система выявления динамики антропогенного и биогенного воздействия для лесов притундровой зоны по результатам дистанционных и наземных исследований.

Дальнейшее развитие методов космического зондирования и применение новых информационных технологий позволят систематически фиксировать и анализировать космическую информацию и осуществлять:

А) Для водных экосистем:

- автоматическую классификацию типов поверхностного слоя Мирового океана и внутренних водоемов по их биологическим и гидрологическим признакам;

- производить оперативный поиск зон с повышенной биологической продуктивностью;

- картировать пространственно-временные неоднородности фитопигментов природных вод;

- производить экспресс - анализ контрастных в биологическом и гидрологическом отношении районов;

- фиксировать эвтрофикацию озер и водохранилищ;

Б) Для экосистем суши:

- выявлять и картировать эрозию почв и другие явления, которые могут влиять на продуктивность экологических систем суши;

- выявлять наиболее информативные спектральные диапазоны для дистанционной диагностики растительных покровов;

- фиксировать содержание и концентрацию фитопигментов, прирост биомассы растений на примере посевов сельскохозяйственных культур;

- фиксировать пространственное распределение лесных насаждений и характер динамики основных видов хвойных и лиственных древостоев;

- анализировать состояние посевов и воздействие на них популяций сельскохозяйственных вредителей в конкретной экологической обстановке;

- проводить анализ пространственно - временной изменчивости распределения концентрации хлорофилла в определенных наземных экологических системах (лес, тайга, тундра).

Результаты работы могут использоваться для использования в экологических целях, для использования при планировании природопользования на региональном и глобальном уровнях.

Доклад сопровождается компьютерной презентацией результатов в формате *.ppt и демонстрацией компьютерных анимаций. Желательно применение LCD проектора.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2002, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2002, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск