Регистрация / Вход
Прислать материал

Космический мониторинг эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде Северной и Восточной Евразии

Докладчик: Бондур Валерий Григорьевич

Должность: Директор, академик РАН, доктор технических наук

Цель проекта:
Основные задачи, решаемые в рамках прикладных научных исследований (ПНИ): - Разработка методов оценки объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей при природных пожарах по спутниковым данным. - Разработка технологических решений, направленных на сбор и обработку данных космического мониторинга для проведения оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах. - Разработка технических решений по созданию макета системы оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах для проведения экспериментальных исследований. - Создание фрагмента базы данных с результатом оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах, полученных для тестовых участков территории Российской Федерации на основании данных космического мониторинга. Цель ПНИ: Разработка и экспериментальная отработка методов и технологий мониторинга состояния воздушной среды для оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в интересах предупреждения и уменьшения негативных последствий от природных пожаров. Целью совместных научных исследований является развитие и реализация новых подходов к мониторингу состояния воздушной среды с учётом антропогенных и природных воздействий, ориентированных на разработку методов и технологий мирового уровня, позволяющих снизить экологическую нагрузку на окружающую среду, а также усилить координацию исследовательской деятельности между Российской Федерацией и КНР.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ планируется получить следующие результаты:
1. Методы оценки объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах по данным космического мониторинга.
2. Технология сбора и обработки данных космического мониторинга для проведения оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде, возникающих при природных пожарах.
3. Макет системы для оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде, возникающих при природных пожарах, на основании данных космического мониторинга для проведения экспериментальных исследований. 4. Фрагмент базы данных с результатами оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде, возникающих при природных пожарах, полученных на основании данных космического мониторинга для тестовых участков территории Российской Федерации.
Научная новизна ПНИ будет заключаться в разработке новых и усовершенствовании существующих методов и технологий мониторинга состава атмосферы, для более точной оценки объёмов эмиссий и описания распространения вредных газов и дымового аэрозоля в пространстве и времени с привлечением метеорологической и космической информации, а также данных о пожарах, с целью предотвращения экологической ущерба и улучшения качества жизни.
В настоящее время подходы, используемые для оценки объемов эмиссий, обладают низкой точностью. В связи с этим необходимы более совершенные методы получения данных о площадях пожаров, данных о наземной фитомассе и полноте сгорания. Для этого необходимо разработать новые методы расчета значимых параметров, повышающие точность оценок.
Поставленные комплексные научно-технические задачи, включают в себя как исследования в области наук о Земле, применение современных методов дистанционного зондирования, приёма и обработки космической информации, так и разработку методов и технологий, а также создание технических средств и программных продуктов для оценки объемов эмиссий и распространения малых газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах.
Для решения поставленных задач будут реализованы специальные технологии, производится тематическая обработка космических изображений, сформированных в ИК-диапазоне спектра электромагнитных волн для выделения тепловых аномалий, обусловленных очагами пожаров на контролируемых территориях, будут рассчитываться площади пройденные огнём и вычисляться объемы эмиссий вредных газов и аэрозолей в атмосферу.
При создании макета системы оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах будут реализованы технологии, обеспечивающие сбор данных космического мониторинга, предварительная обработка данных, конвертация и ввод данных в базу данных, редактирование данных в базе данных и их визуализация, тематическая обработка и визуализация ее результатов, защита от несанкционированного доступа.
Будет разработано специальное программное обеспечение (программные модули), в том числе модуль автоматизированного сбора исходных данных космического мониторинга о состоянии воздушной среды и модули тематической обработки данных о состоянии воздушной среды, полученные приборами различных космических аппаратов (КА): MODIS (КА Terra, AQUA), OMI (КА AURA), AIRS (КА AQUA), AVHRR (КА NOAA), аппаратура КА Метеор-М.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработанные в ходе настоящего ПНИ методы и технологии оценки объёмов эмиссий и распространения малых газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде с использованием данных о пожарах, полученных аэрокосмическими методами, обеспечат возможность комплексного мониторинга загрязнений атмосферы для исследования последствий природных пожаров. Система комплексного мониторинга природных пожаров и их последствий внесёт значимый вклад в решение проблем, связанных с охраной окружающей среды и обеспечением экологической безопасности.
В практическом использовании результатов проекта могут быть заинтересованы Росгидромет, МЧС России, Минздрав России, промышленные предприятия, вузы и научно-исследовательские институты, организации субъектов Российской Федерации, а также различные ведомства и организации Китая и других стран.
Выполнение данного ПНИ обеспечит возможность применения самых современных подходов для оценки состояния атмосферы при лесных и торфяных пожарах, гармонизировать данные и стандартизировать программные средства, что сэкономит значительные средства по интеграции информационных ресурсов необходимых для оценки состояния окружающей среды на глобальном, региональном и локальном уровнях, а также обеспечит снижение негативных воздействий на атмосферу и качество жизни вследствие природных пожаров.
Полученные при проведении ПНИ результаты будут конкурентоспособны в исследуемой области в сравнении с известными отечественными и зарубежными разработками. Разработанные методы и технологии будут превосходить мировой уровень.
Коммерциализация результатов работ может быть осуществлена при практическом использовании полученных объектов интеллектуальной собственности заинтересованными организациями.

Текущие результаты проекта:
На первом этапе ПНИ получены следующие результаты:
Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы о состоянии исследований в области разработки методов и технологий оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде по данным космического мониторинга.
В ходе аналитического обзора проанализировано не менее 25 научно-информационных источников за период 2004 – 2014 гг. Рассмотрены основные источники природных эмиссий углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушную среду. Проанализированы природные пожары, являющиеся основным источниками эмиссий углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей. Проведен аналитический обзор существующих космических методов и технологий мониторинга и прогнозирования состояния воздушной среды при природных пожарах. Рассмотрены методы расчёта объёмов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей с использованием космических данных о пожарах.
Разработаны варианты возможных решений поставленных задач и проведена их сравнительная оценки.
Проанализированы возможности и приведены примеры использования различных космических методов и средств для оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде по данным космического мониторинга.
Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96, которые позволят обеспечить патентную чистоту, при разработке методов и технологий оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде по данным космического мониторинга.