Регистрация / Вход
Прислать материал

14.583.21.0003

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.583.21.0003
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС"
Название доклада
Разработка методов и технологий оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде Северной и Восточной Евразии по данным космического мониторинга
Докладчик
Бондур Валерий Григорьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель прикладных научных исследований: 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, проводимых с китайским партнером, 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 научными организациями РФ и КНР.
Основные задачи, решаемые в рамках проекта:
1. Разработка методов оценки объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей при природных пожарах по спутниковым данным.
2. 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.
3. 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.
4. 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 РФ на основании космических данных.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность исследований обусловлена следующими факторами:
- серьезным экологическим ущербом, наносимым эмиссиями вредных газов и аэрозолей;
- необходимостью предоставления оперативной космической информации для оценки влияния природных пожаров на состав атмосферы и снижения их последствий;
- высокой эффективностью космических методов и технологий для мониторинга воздушной среды;
- необходимостью создания методов и технологий комплексного оперативного мониторинга атмосферы.
Научная новизна исследований заключается 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 для территории Северной и Восточной Евразии с привлечением метеорологической и космической информации, а также данных о природных пожарах, с целью предотвращения экологической ущерба и улучшения качества жизни.
Описание исследования

Конечным продуктом, создаваемым в результате выполнения проекта является Макет системы, реализующий разработанные методы и технологии, который обеспечивает оценку объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах по данным космического мониторинга, а также фрагмент базы данных с результатами оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде, возникающих при природных пожарах, полученных для тестовых участков территории Российской Федерации.

В настоящее время подходы, используемые для оценки объемов эмиссий, обладают локальностью, низкой точностью и низкой оперативностью. В связи с этим необходимы более совершенные методы получения данных о площадях пожаров, данных о наземной фитомассе и полноте ее сгорания на обширных территориях. Для этого должны быть разработаны новые методы расчета значимых параметров, повышающие точность и оперативность проведения таких оценок.

Поставленные в проекте 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 новых 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 и достижения заявленных результатов реализованы специальные технологии, произведена тематическая обработка космических изображений, сформированных в ИК-диапазоне спектра электромагнитных волн для выделения тепловых аномалий, обусловленных очагами пожаров на контролируемых территориях. В результате такой обработки рассчитываются площади, пройденные огнём и вычисляться объемы эмиссий вредных газов и аэрозолей, поступающих в атмосферу при горении биомассы.

В процессе создания Макета системы для оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах были реализованы технологии, обеспечивающие сбор данных космического мониторинга, предварительную обработку информации, ее конвертацию и ввод в базу данных, редактирование данных в этой базе и их визуализацию, тематическую обработку и визуализацию ее результатов, защиту от несанкционированного доступа.

Разработано специальное программное обеспечение (программные модули), в том числе модуль автоматизированного сбора исходных данных космического мониторинга 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 российского КА Метеор-М и китайского FengYun-3.

Полученные при проведении проекта результаты будут конкурентоспособны в исследуемой области в сравнении с известными отечественными и зарубежными разработками. Разработанные методы и технологии будут превосходить мировой уровень.

Результаты исследования

В процессе выполнения проекта должны быть получены следующие основные 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.

5. Проект технического задания на выполнение ОКР по созданию системы мониторинга для оценки объемов эмиссий и распространения малых газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах по данным космического мониторинга.

Основными функциями Макета системы для оценки объемов эмиссий являются:

- сбор данных космического мониторинга (космических изображений) земной поверхности, поступающих с различных космических аппаратов, как в режиме реального времени, так и из долговременных архивов;

- долговременное хранение данных в систематизированном виде (формирование и сопровождение базы данных космического мониторинга);

- выявление по данным космического мониторинга очагов природных пожаров, расчет их площадей и оценка последствий;

- расчет объемов эмиссий и динамики распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах для различных типов растительности на основании данных космического мониторинга на разных уровнях пространственной дифференциации;

- формирование различного рода выходных информационных продуктов с результатами оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей.

Скорость обработки данных:

- для выявления очагов пожаров - не более 15 минут с момента получения исходных космических данных;

- для определения площадей, пройденных огнем - не более, чем 1-2 часа с момента получения исходных данных;

- для оценки объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей – не более, чем 1-3 часа после получения данных.

Разрабатываемая база данных будет обеспечит ввод информации со скоростью, не ниже скорости поступления информации из внешних источников и обеспечивать накопление и обработку данных в достаточном объеме для её хранения в течении 5 лет.

Практическая значимость исследования
Разработанные в ходе настоящего проекта 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, выявлением изменений климата 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 проекта обеспечит возможность применения самых современных подходов для оценки состояния атмосферы при природных пожарах, гармонизировать данные и стандартизировать программные средства, что сэкономит значительные средства при 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.
Коммерциализация результатов работ может быть осуществлена при практическом использовании полученных объектов интеллектуальной собственности заинтересованными организациями.
Скоординированный российско-китайский проект позволит объединить ресурсы НИИ «АЭРОКОСМОС» и Института дистанционного зондирования и цифровой Земли Китайской академии наук (RADI) для совместных исследований в области дистанционного мониторинга состояния воздушной среды и обмена данными, позволит разработать методы и технологии мирового уровня, сократить сроки выполнения работ не менее, чем на 30% и получить синергетический эффект от международной кооперации.