Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методов и создание экспериментального образца биотехнической системы мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, в том числе в районе Крымского полуострова на основе спутниковых и контактных данных

Докладчик: Бердников Сергей Владимирович

Должность: заместитель председателя, д.г.н.

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение задач, предусмотренных приоритетным направлением развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Рациональное природопользование» и критических технологий «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации чрезвычайных ситуаций», «Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», а именно на создание системы наземно-космического мониторинга шельфа морей России для обеспечения экологической безопасности, рационального природопользования и снижения уровня антропогенной нагрузки на морские экосистемы. 2. Целью ПНИ, определенной условиями конкурса и техническим заданием, является разработка и экспериментальная отработка методов и технологий комплексного наземно-космического мониторинга прибрежных акваторий российского шельфа для обеспечения экологической безопасности, рационального природопользования и снижения уровня антропогенной нагрузки на морские экосистемы. В качестве конечного продукта ПНИ предусмотрена разработка: - экспериментального образца (прототипа) биотехнической системы комплексного наземно-космического мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, в том числе в районе Крымского полуострова (далее БСНКМ «Север-Юг-Крым»); - рекомендаций по обеспечению рационального природопользования, экологической безопасности и снижению уровня негативного воздействия природных и антропогенных факторов на состояние рассматриваемых прибрежных акваторий, а также на здоровье и жизнедеятельность населения; - проект технического задания на проведение ОКР «Создание портативного флуориметра на основе мощных светодиодов для определения в морской воде концентрации хлорофилла, РОВ и растворенного кислорода в составе стационарных комплексов мониторинга прибрежных вод». Прототип разрабатываемой биотехнической системы может послужить основой создания региональных (или межрегиональных) систем наземно-космического мониторинга прибрежных вод российского шельфа. Проект ТЗ на ОКР предназначен для коммерциализации результатов ПНИ.

Основные планируемые результаты проекта:
1. ПНИ находится на стадии выполнения первого этапа «Выбор направления исследований и теоретические исследования поставленных перед ПНИ задач».
По окончанию ПНИ планируется получить следующие основные результаты:
1.1. Экспериментальный образец (прототип) биотехнической системы комплексного наземно-космического мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, в том числе в районе Крымского полуострова, реализующий следующие методы:
А) получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных, формируемых при мониторинге прибрежных акваторий морей Российской Федерации с применением:
- биотехнических системы с использованием млекопитающих, моллюсков и ранних стадий онтогенеза (личинок) рыб;
- проточных и портативных флуориметрических комплексов, установленных на судах и береговых постах;
- спектрометров восходящего излучения от морской поверхности, установленных на судах и на беспилотных летательных аппаратах;
Б) обработки и дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), в том числе получаемых с помощью гиперспектральной аппаратуры;
В) контактного и спутникового мониторинга социально-экономических процессов в береговой зоне Баренцева, Белого, Азовского и Черного морей, в том числе в районе Крымского полуострова и г. Севастополь.
1.2. Рекомендации по обеспечению рационального природопользования, экологической безопасности и снижению уровня негативного воздействия природных и антропогенных факторов на состояние прибрежных акваторий, а также на здоровье и жизнедеятельность населения.
1.3. Проект технического задания на проведение ОКР «Создание портативного флуориметра на основе мощных светодиодов для определения в морской воде концентрации хлорофилла, РОВ и растворенного кислорода в составе стационарных комплексов мониторинга прибрежных вод».
2. Экспериментальный образец биотехнической системы комплексного наземно-космического мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, в том числе в районе Крымского полуострова должен включать:
А) компоненты для получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных для выявления источников антропогенных и естественных загрязнений с применением:
- биотехнической системы с использованием млекопитающих, оснащенных спутниковой телеметрией и датчиками измерения состояния морской среды;
- технических систем с использованием проточных и портативных флуориметрических комплексов, установленных на судах;
- технических систем с использованием проточных и портативных флуориметрических комплексов, установленных на береговых постах;
- технических систем с применением спектрометров восходящего излучения от морской поверхности, установленных на судах;
- технических систем с применением спектрометров восходящего излучения от морской поверхности, установленных на беспилотных летательных аппаратах;
- биотехнических систем с использованием моллюсков на береговых постах;
- биотехнических систем с использованием ранних стадий онтогенеза рыб на береговых постах;
Б) подсистему для приема, обработки и дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), в том числе получаемых с помощью гиперспектральной аппаратуры;
В) подсистему для контактного и спутникового мониторинга социально-экономических процессов в береговой зоне Баренцева, Белого, Азовского и Черного морей, в том числе в районе Крымского полуострова и г. Севастополь.
Разрабатываемые методы должны быть предназначены для выявления источников антропогенных и естественных загрязнений в рамках комплексного наземно-космического мониторинга:
А) прибрежных акваторий Баренцева и Белого морей путем получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных с применением биотехнических систем с использованием млекопитающих и моллюсков;
Б) прибрежных акваторий Азовского и Черного морей, в том числе Крымского полуострова и г. Севастополь путем получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных с применением:
- проточных и портативных флуориметрических комплексов, установленных на судах и береговых постах;
- спектрометров восходящего излучения от морской поверхности, установленных на судах и на беспилотных летательных аппаратах;
- биотехнических систем с использованием ранних стадий онтогенеза рыб.
Разрабатываемые методы контактного и спутникового мониторинга социально-экономических процессов должны быть предназначены для выявления негативных процессов в береговой зоне Баренцева, Белого, Азовского и Черного морей, в том числе в районе Крымского полуострова и г. Севастополь для обеспечения экологической безопасности, рационального природопользования и снижения уровня антропогенной нагрузки на морские экосистемы.
Разрабатываемые методы обработки и дешифрирования данных ДЗЗ, в том числе получаемых с помощью гиперспектральной аппаратуры, должны быть предназначены для выявления источников антропогенных и естественных загрязнений в рамках комплексного наземно-космического мониторинга прибрежных акваторий Баренцева, Белого морей, по трассе Севморпути, Азовском и Черном морей, в том числе в районе Крымского полуострова и г. Севастополь с целью обеспечения экологической безопасности, рационального природопользования и снижения уровня антропогенной нагрузки на морские экосистемы.
Должны быть разработаны:
- технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации разработанных элементов экспериментального образца системы наземно-космического мониторинга прибрежных акваторий морей российского шельфа с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
- рекомендации по обеспечению экологической безопасности и снижению уровня негативного воздействия природных и антропогенных факторов на состояние прибрежных акваторий морей западной Арктики, Азовского и Черного морей, в том числе Крымского полуострова, г. Севастополь, а также на здоровье и жизнедеятельность населения;
- проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Создание портативного флуориметра на основе мощных светодиодов для определения в морской воде концентрации хлорофилла, РОВ и растворенного кислорода в составе стационарных комплексов мониторинга прибрежных вод».
3. В рамках ПНИ предусмотрена разработка новых технических решений в области разработки биотехнических систем наземно-космического мониторинга шельфа российских морей.
4. В области наземно-космического мониторинга морских экосистем Россия отстает от мирового сообщества, прежде всего из-за недостаточных инвестиций в эти сферы науки и технологий.
Ориентация в рамках ПНИ на отечественные разработки в области получения контактных данных о состоянии морской среды позволит сформировать относительно недорогую систему наземно-космического мониторинга прибрежных вод российского шельфа, отдельные элементы которой будут сопоставимы по качеству и надежности с аналогичными зарубежными образцами.

5. Проект преимущественно ориентирован на:
- разработку технологий получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных с применением различных биотехнических и технических систем;
- использование отечественных идей и наработок.
Риски получения запланированных результатов связаны с возможным уменьшением финансирования относительно запланированного, возможными ограничениями в области передачи-получения данных с зарубежных спутников (например, использование спутниковой системы ARGOS).


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. К возможным потребителями результатов ПНИ относятся федеральные, региональные и частные организации, ответственные за мониторинг состояния окружающей среды в зоне своей ответственности.
2. Полученные при выполнении проекта экспериментальных методы и технологии контактных подспутниковых наблюдений послужат научной основой создания новых технологий мониторинга состояния окружающей среды с применением данных дистанционного зондирования Земли из космоса.
3. Результаты, планируемые к получению в рамках ПНИ, способны, на наш взгляд, сдвинуть с мертвой точки развитие региональных систем наземно-космического мониторинга прибрежных акваторий.
В рамках международного сотрудничества разработанный экспериментальный образец БСНКМ «Север-Юг-Крым» может быть интегрирован в международные проекты по наблюдениям за состоянием морей и Мирового океана.


Текущие результаты проекта:
На текущем этапе выполнения проекта практически полностью выполнены работы, предусмотренные Планом-графиком:
1. Аналитический обзор и патентные исследования.
2. Разработаны методы получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных с применением:
-биотехнических систем с использованием млекопитающих, моллюсков и ранних стадий онтогенеза рыб;
- проточных и портативных флуориметрических комплексов, установленных на судах и береговых постах;
- спектрометров восходящего излучения от морской поверхности, установленных на судах и беспилотных летательных аппаратах.
3. Разработаны основные принципы и подходы к созданию биотехнической системы наземно-космического мониторинга «Север-Юг-Крым».
4. За счет средств внебюджетного финансирования, в том числе средств организации – Индустриального партнера ООО «МК Максима»:
- выполнены экспедиционные (береговые и на судах) исследования на шельфе рассматриваемых морей. Получены контактные данные значимых параметров состояния водной среды для разработки методов обработки и дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли, полученные в ходе экспедиционных (береговые и на судах) исследований в Азовском и Черном морях;
- изготовлена плавучая платформа для получения контактных данных, формируемых при мониторинге прибрежной зоны Азовского моря;
Для популяризации результатов ПНИ организована конференция «Керченский пролив: безопасность коммуникаций в XXI веке» (1-3 октября 2014 г., г. Ростов-на-Дону).