Регистрация / Вход
Прислать материал

14.616.21.0073

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.616.21.0073
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук
Название доклада
Разработка комплексной системы «мониторинг-прогноз-защита» среды и биоты арктических морей России
Докладчик
Макаров Михаил Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель - создание современной комплексной системы «мониторинг-прогноз-защита», направленной на разработку современных методов мониторинга состояния среды и биоты арктических морей, реалистичных прогнозов функционирования экосистем при ожидаемых климатических изменениях и усилении антропогенной нагрузки, методов минимизации рисков, защиты и очистки прибрежных акваторий от загрязнения нефтепродуктами, радионуклидами и тяжелыми металлами.
Задачами являются разработка комплекса научных и научно-технических решений, направленных на:
1) формирование методических подходов к экосистемному мониторингу заливов и берегов Баренцева моря и архипелага Шпицберген;
2) обеспечение оценок (прогнозов) распространения климат-индуцированных изменений в арктической экосистеме;
3) обеспечение оценок (прогнозов) экологических последствий аварийных ситуаций при транспортировке нефтепродуктов и радиоактивных отходов;
4) создание экспериментальных образцов технологий защиты берегов и акваторий от загрязнения.
Реализация проекта будет способствовать достижению целей технологической платформы «Технологии экологического развития» и, в частности, создать «новые системы мониторинга, прогнозирования состояния окружающей среды и ее защиты от загрязнения».
Актуальность и новизна исследования
Среди арктических морей Российской Федерации Баренцево море отличается высоким природно-ресурсным потенциалом и занимает ключевое положение в системе обеспечения национальной безопасности. Длительный период его изучения позволил получить массив данных об океанологических параметрах, состоянии биоты, источниках и уровнях антропогенных воздействий. По мере увеличения деятельности в Арктике и в условиях возрастания природных и антропогенных рисков необходимо дальнейшее развитие методов комплексного океанологического мониторинга.
В арктических морях существуют 4 типа акваторий, для которых необходимо создание отличающихся систем мониторинга: 1) незамерзающие или эпизодически покрытые льдом; 2) периодически замерзающие (Печорское море); 3) с присутствием льда в большую часть года (северная часть, включая прибрежные зоны арктических архипелагов); 4) побережье Кольского полуострова, как наиболее эксплуатируемый участок.
Соединение имеющихся баз данных о состоянии среды и биоты арктических морей и геоинформационных технологий позволяют разработать методы математического моделирования экосистемных процессов, возможных при изменении климата и усилении антропогенной нагрузки, и создать управляющую систему «мониторинг-прогнозирование».
Дополнение данной системы блоком технологий, включающим оценку уязвимости и чувствительности прибрежных акваторий и их очистку от загрязнения, создает принципиально новую платформу «мониторинг-прогноз-защита», способную отслеживать происходящие в экосистемах изменения, прогнозировать их последствия, своевременно принимать управленческие решения и реагировать, применяя разработанные для конкретных случаев реабилитационные мероприятия
Описание исследования

Система мониторинга в арктическом регионе первоначально была организована только в незамерзающей части Баренцева моря и направлена на информационное обеспечение морского рыболовства, обороны морских границ и безопасности мореплавания. Позже к этому добавились контроль загрязнения морской среды и инженерно-экологическое сопровождение морского нефтегазового комплекса. Северные районы Баренцева моря до сих пор остаются вне системы морского мониторинга, за исключением дистанционного зондирования и полярных гидрометеорологических станций на побережьях и островах.

В рамках проекта ставятся следующие основные задачи:

- Провести критический анализ действующих систем мониторинга, связанных с функционированием и эксплуатацией морских и наземных береговых экосистем.

- Выбрать информативные показатели и набор требований к точности определения, пространственно-временному разрешению и состоятельности статистических оценок. Сопоставить данные альтернативных источников и оценить возможность их использования.

- Разработать информационную основу (ГИС, базы данных) за многолетний период (начиная с 1950 г.) для проведения экосистемного мониторинга.

- Для 4-х типов акваторий арктических морей, отличающихся ледовитостью и активностью хозяйственной деятельности, разработать набор необходимых и достаточных показателей, характеризующих состояние среды и биоты, обосновать пространственно-временные параметры их применения. На основании полученных данных и разработок создать 4 отдельные программы комплексных экосистемных исследований.

- По разработанным программам провести современную оценку состояния арктических экосистем в различных районах силами российской и норвежской стороны, том числе с использованием новой автономной платформы для наблюдений, которая будет развернута в дрейфующих льдах Арктики.

- На основе полученных данных и имеющихся баз данных океанологических параметров усовершенствовать мультикомпартментальную математическую модель и выполнить с ее помощью анализ многолетней динамики гидрологического режима Баренцева моря в период 1950-2015 гг., а также разработать математическую модель для оценки вероятностей, условий и путей загрязнения акватории, береговой зоны и районов Баренцева моря при возможных различных аварийных ситуациях, связанных с тренспортировкой нефтепродуктов и радиоактивных отходов, а также с планирующимся применением плавучей АЭС.

- Разработать основанный на экосистемном подходе метод картирования акватории, прибрежных районов, берегов материковой части и архипелагов Баренцева моря по чувствительности (уязвимости) к различным видам антропогенного воздействия (в основном к воздействию нефти и нефтепродуктов).

- Усовершенствовать технологию биоремедиации деградированных районов с помощью санитарной водорослевой плантации, очищающей водную среду от загрязнения нефтепродуктами, тяжелыми металлами и радионуклидами. Разработать действующую модель санитарной водорослевой плантации, адаптированную для условий арктического региона.

Результаты исследования

Комплексные экосистемные исследования (стандартные разрезы, суточные станции, тотальные бентосные съемки, сезонные рейсы и т.д.) проводятся в ММБИ с 1980-х годов. При этом учитывается более 20 параметров состояния биоты и столько же абиотических элементов. Результатом стали климатические и гидробиологические атласы, опубликованные ММБИ совместно с NOAA (США) в период 1998-2015 гг.

 

Природная ритмика климата наиболее хорошо изучена в Баренцевом море, показаны закономерные периоды потепления и похолодания в течение века.

 

Анализ данных указывает, что в ближайшие годы велика вероятность похолодания в Арктике, что приведет к перестройке морских экосистем и отразится на морском хозяйстве, поскольку от температурных условий зависят поведенческие реакции рыб (в теплые годы треска мигрирует на восток, к Новой Земле, в холодные годы - на север, к Шпицбергену) и состояние бентосных сообществ, которые реагируют на температурные аномалии с 3-8 летним запаздыванием, что следует учитывать при прогнозировании биоресурсного потенциала морей.

Мониторинговые исследования показали, что поллютанты в Арктику приносятся в основном из Европы и Северной Америки атмосферным путем, а также Гольфстримом и другими течениями. Имеются и свои региональные источники загрязнения, связанные в основном с речным стоком. В целом загрязнение арктических морей и незначительно.

 

Наличие в ММБИ базы данных гидрологических параметров среды и состояния биоты арктических морей позволяет строить компьютерные модели развития различных сценариев, связанных как с изменением климатических условий, так и с аварийными ситуациями (наиболее опасными являются разливы нефтепродуктов и выброс радиоактивных материалов). Так были смоделированы последствия гипотетической аварии на АЭС Ханхикиви (Финляндия) в 2009 г.

 

Кроме совершенствования модели распространения радионуклидов в высоких широтах планируется создание модели вероятностей, условий и путей загрязнения акватории, береговой зоны и районов кромки льда при аварийных разливах в районах шельфовой добычи и морской транспортировки нефти и нефтепродуктов, разработка и апробация усовершенствованной мультикомпартментной математической модели гидрологического режима Баренцева моря, совершенствование продукционной модели и модели трофодинамики экосистемы Баренцева моря.

Еще одним направлением использования базы данных ММБИ является создание и совершенствование карт чувствительности береговой линии и уязвимости прибрежных акваторий при аварийных ситуациях, в первую очередь – при загрязнении нефтепродуктами. Создание таких карт позволит минимизировать риски и в кратчайшие сроки акцентировать усилия спасательных и природоохранных организаций на ключевых районах.

 

В случае аварийных разливов нефтепродуктов в настоящее время существует достаточное количество способов очистки акваторий – от сбора нефти специальными судами до использования различных сорбентов. Однако все они рассчитаны на выбросы большого объема и не обеспечивают финишную очистку акватории или неэффективны при борьбе с незначительными, но постоянными выбросами. Именно на борьбу с последними направлена разработка новой технологии очистки морской акватории от нефтяного загрязнения с помощью плантации-биофильтра, созданной на основе симбиотической ассоциации водорослей и углеводородокисляющих бактерий, на которую у сотрудников ММБИ оформлен патент.

 

 

Практическая значимость исследования
Реализация проекта будет способствовать достижению целей технологической платформы «Технологии экологического развития» и, в частности, создать «новые системы мониторинга, прогнозирования состояния окружающей среды и ее защиты от загрязнения».
Созданная платформа предоставит региональным организациям, обеспечивающим мониторинг шельфовых и прибрежных вод России, новые и эффективные методы и средства для выполнения возложенных на них задач. Будет способствовать повышению эффективности использования создаваемых в России и за рубежом новых видов измерительной аппаратуры для формирования системы мониторинга, выявлению зон повышенной опасности, обеспечению промышленности и населения новым видом информационных услуг.