Регистрация / Вход
Прислать материал

14.613.21.0050

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.613.21.0050
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им.П.П.Ширшова Российской академии наук
Название доклада
Проведение исследований и разработка научно-технологической базы для оценки, мониторинга и прогноза загрязнения прибрежной морской среды на примере районов Керчь-Феодосия (Крым, Черное море) и Риу-Гранди-до-Сул (Южная Атлантика) с участием научно-исследовательских организаций Бразилии в рамках сотрудничества БРИКС.
Докладчик
Завьялов Петр Олегович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель исследования: Разработка новых научно-технологических основ для улучшения методов оценки, мониторинга и прогнозирования динамики антропогенных и терригенных загрязнений прибрежных морских вод.
Задачи: 1. Разработка функциональной схемы системы оперативного мониторинга загрязнений в прибрежных водах с помощью специализированного измерительного комплекса и описание методики ее применения. 2. Формирование базы данных основных параметров, характеризующих экологическое состояние и качество морских вод и уровня загрязнений на черноморском шельфе Крыма. 3. Разработка комплексной математической модели переноса и диссипации загрязнений в прибрежных акваториях Черного моря, валидация и адаптация модели для исследуемых регионов. 4. Изучение закономерностей выноса глинистых осадков лагуны Патус (Бразилия) на пляжи в зависимости от гидрометеорологических и океанологических условий. 5. Программные инструменты для оперативного прогнозирования распространения загрязняющих веществ под воздействием различных гидрометеорологических условий. 6. Получение практических оценок и построение карт уязвимости различных участков прибрежных акваторий к антропогенным и терригенным загрязнениям в зависимости от текущих и прогнозируемых метеорологических и океанологических условий в масштабах от синоптических до климатических
Актуальность и новизна исследования
Проект направлен на развитие актуального и практически важного научного направления, связанного с исследованием антропогенных воздействий на социально и экономически значимые морские и прибрежные природные комплексы - юго-восточный участок черноморского побережья Крыма и южный участок атлантического побережья Бразилии.
Научные основы оценки и прогноза такого рода загрязнений лежат на стыке океанологии, гидрологии суши, гидрохимии и гидродинамики и предполагают комплексный подход к исследованию. При решении поставленной задачи будут использоваться как оригинальные разработки коллектива авторов проекта, так и современные технологии, развитые зарубежными партнерами.
Актуальность проекта определяется, прежде всего, многоцелевыми прикладными потребностями в количественных знаниях о текущем состоянии экологически значимых гидрологических процессов в прибрежных водах морей России, а также учета в этих целях передового мирового опыта. Активная и разнообразная морская хозяйственная деятельность (рекреационная, транспортная, социально-бытовая) на акваториях и берегах этих морей в последние десятилетия быстро растет. Соответственно возрастают государственное значение исследований экологического состояния морей России и необходимость экологического контроля морской и береговой деятельности, что отражено в целом ряде нормативных актов Российской Федерации.
Описание исследования

Для решения поставленных задач использовалось сочетание следующих подходов: специализированные контактные натурные наблюдения, анализ высокоразрешающих данных дистанционного зондирования, гидродинамическое численное моделирование, что обуславливает новизну предлагаемого способа решения поставленной задачи, создание новых и развитие существующих измерительных приборов и технологий их эффективного применения для оперативной оценки качества прибрежных вод и идентификации районов превышения допустимого уровня загрязнения, а также сформированные специализированных базы данных судовых и спутниковых наблюдений загрязнений и качества вод, а также гидрометеорологической информации в прибрежных районах российского побережья Черного моря и атлантического побережья Бразилии.

Для сбора натурных данных проведены специализированные экспедиционные работы в рассматриваемых прибрежных районах. Для измерения основных гидрофизических параметров и концентрации растворенной органики, хлорофилла и взвеси на ходу судна (или моторной лодки) с очень высоким горизонтальным пространственным разрешением (от первых метров), что является ключевым преимуществом при проведении натурных работ в зоне взаимодействия материкового стока и морских вод, характеризующихся сильными градиентами на границах плюм-море, применялся специализированный измерительный комплекс. В ходе экспедиционных исследований отрабатывалась и совершенствовалась методика применения этого комплекса для оперативного мониторинга загрязнений в прибрежной зоне моря.

Для изучения гидрофизических механизмов, определяющих перенос и распределение загрязнений, выполнено гидродинамическое моделирование процессов распространения, осаждения и диссипации загрязняющих веществ в прибрежной зоне моря. Для этих целей использовалась известная модель POM (Princeton Ocean Model), которая является одной из наиболее эффективных и часто используемых численных моделей региональной океанской циркуляции. Кроме того использована лагранжева модель STRiPE, специально разработанная коллективом исполнителей проекта для моделирования динамики речных плюмов и переноса ими различных примесей и загрязнений. Модели POM и STRiPE адаптированы к районам исследования и верифицированы на основе натурных и спутниковых измерений для воспроизведения ключевых процессов. На основе результатов моделирования получены оценки уязвимости различных участков побережья к антропогенным загрязнениям в зависимости от текущих или прогнозируемых метеорологических и океанологических условий.

Выполнено формирование комплексной базы данных основных параметров, характеризующих экологическое состояние и качество морских вод и уровня загрязнений на черноморском шельфе Крыма для весенних и осенних условий, а также метеорологических данных. Используя полученные данные, быть сформулированы основные закономерности переноса терригенных и антропогенных взвешенных веществ под воздействием различных гидрометеорологических условий.

На основе имеющихся у бразильских партнеров исторических данных и результатов недавних специализированных измерений (в том числе данных с установленного у выходного створа лагуны Патус гидрометеорологического буя в рамках программы SiMCOSTA) установлены основные закономерности внутренней динамики лагуны Патус в зависимости от гидрометеорологических условий, а также связанного с материковым стоком через эту лагуну плюма на шельфе Атлантического океана, несущего взвешенные терригенные вещества и продукты антропогенного загрязнения. Использование гидрометеорологического буя позволило получить данные о долговременной изменчивости основных природных факторов в шельфовой зоне, влияющих на формирование плюма в районах, где определяющим механизмом формирования динамического режима является ветровое воздействие. 

Результаты исследования

1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников.

2. Отчет о патентных исследованиях в соответствии с требованиями ГОСТ 15.011-96.

3. Функциональная схема системы оперативного мониторинга загрязнений в прибрежных водах с помощью специализированного измерительного комплекса и описание методики ее применения для идентификации и высокоразрешающего картирования загрязнений морской среды, адаптированной специально для условий прибрежной зоны Крыма.

4. Детальные карты содержания в морской воде и донных осадках металлов, детергентов, пестицидов  и других загрязнителей в районах вблизи потенциальных источников загрязнения на юго-восточном шельфе Крыма для условий весеннего и осеннего сезонов.

5. Комплексная база данных основных параметров, характеризующих экологическое состояние и качество морских вод и уровня загрязнений на черноморском шельфе Крыма для весенних и осенних условий, а также метеорологических данных. На основе данных дистанционного зондирования должны быть построены статистики площади, морфологии и направления дрейфа взвесенесущих плюмов для акватории черноморского побережья Крыма.

6. Комплексная математическая модель, описывающая перенос и диссипацию взвешенных и растворенных загрязнений, поступающих с материковым стоком и сточными водами в прибрежные акватории, адаптированная для условий черноморского побережья Крыма.

7. Список наиболее уязвимых по отношению к загрязнению участков прибрежной зоны черноморского побережья Крыма и описание практических рекомендаций по уменьшению последствий антропогенного воздействия на эти участки.

8. Количественные оценки относительного содержания взвесенесущих вод Азовского моря на шельфе Черного моря в районе Керчь-Феодосия в зависимости от гидрометеорологических условий и условий материкового стока, а также вклада азовоморских вод в перенос загрязнителей.

В том числе результаты Иностранного партнера:

9. Описание гидрометеорологических и океанологических условий, способствующих выносу глинистых осадков лагуны Патус на пляжи близлежащих курортов, количественная оценка роли антропогенного воздействия (драгирования) в этом процессе.

10. Описание закономерностей динамики плюма лагуны Патус в зависимости от гидрометеорологических условий.

11. Программные инструменты для оперативного прогнозирования распространения загрязняющих веществ под воздействием различных гидрометеорологических условий.

12. Список наиболее уязвимых по отношению к загрязнению участков прибрежной зоны южного побережья Бразилии и описание практических рекомендаций по уменьшению последствий антропогенного воздействия на эти участки. 

Практическая значимость исследования
Осуществление проекта обеспечит важную новую информацию об экологическом состоянии прибрежных морских вод в Крыму – имеющем огромное политическое и социально-экономическое, в том числе рекреационное значение новом субъекте РФ, в котором по понятным причинам экологический мониторинг не соответствовал мировым стандартам. Более того, использование результатов проекта в части разработки измерительного комплекса и соответствующих методик даст возможность и в будущем осуществлять мониторинг морских загрязнений и получать надежные данные о состоянии качества прибрежных вод с гораздо более высоким пространственным-временным разрешением при более низких трудовых и материальных затратах по сравнению с традиционным отбором проб на станциях и их последующим гидрохимическим анализом.
Наконец, осуществление проекта даст возможность сделать большой шаг вперед в имеющем уже долгую историю плодотворном сотрудничестве между океанологами России и Бразилии и вовлечь в это сотрудничество молодых ученых с обеих сторон.