Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0059

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0059
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук
Название доклада
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
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью выполняемых прикладных научных исследований (ПНИ), определенной условиями конкурса и техническим заданием, является разработка и экспериментальная отработка методов и технологий комплексного наземно-космического мониторинга прибрежных акваторий российского шельфа морей западной Арктики и Юга России, в том числе Крымского полуострова и г. Севастополь, для обеспечения экологической безопасности, рационального природопользования и снижения уровня антропогенной нагрузки на морские экосистемы.
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 экспериментального образца системы наземно-космического мониторинга шельфа морей России для обеспечения экологической безопасности, рационального природопользования и снижения уровня антропогенной нагрузки на морские экосистемы.
Актуальность и новизна исследования
В области наземно-космического мониторинга морских экосистем Россия отстает от мирового сообщества, прежде всего из-за недостаточных инвестиций в эти сферы науки и технологий.
Проведенные патентные исследования показали, что компоненты разрабатываемой системы не только соответствуют мировому уровню, но также имеют ряд кардинальных отличий и преимуществ, что позволит сформировать из них относительно недорогую систему наземно-космического мониторинга прибрежных вод российского шельфа, отдельные элементы которой будут сопоставимы по качеству и надежности с аналогичными зарубежными образцами.
В рамках выполнения проекта предусмотрено создание новых технических решений в области разработки биотехнических систем наземно-космического мониторинга шельфа российских морей. Инновационным подходом является их объединение с техническими решениями, в основу которых положены апробированные отечественные разработки, в биотехническую систему комплексного наземно-космического мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, учитывающую региональную специфику и разрабатываемую для конкретных ландшафтно-климатических условий.
Описание исследования

В ходе выполнения ПНИ разрабатываются методы и экспериментальный образец биотехнической системы комплексного наземно-космического мониторинга шельфовых зон морей западной Арктики и Юга России, в том числе в районе Крымского полуострова (ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым») для:

а) получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных, формируемых при мониторинге прибрежных акваторий морей РФ с применением:

- биотехнических систем с использованием млекопитающих, моллюсков и 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.

Разрабатываемые методы предназначены для выявления источников антропогенных и естественных загрязнений в рамках комплексного наземно-космического мониторинга:

а) прибрежных акваторий Баренцева и Белого морей с применением биотехнических систем с использованием млекопитающих и моллюсков;

б) прибрежных акваторий Азовского и Черного морей, в том числе Крымского полуострова и г. Севастополь 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 рыб.

Разрабатываемые методы контактного и спутникового мониторинга социально-экономических процессов 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.

Конечным продуктом ПНИ является ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым», который включает в себя компоненты биотехнических и технических систем для получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных для выявления источников антропогенных и естественных загрязнений, подсистему для приема, обработки и дешифрирования данных ДЗЗ, в том числе, получаемых с помощью гиперспектральной аппаратуры, 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.

В ходе выполнения проекта также разрабатываются:

- 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 ТЗ 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».

Результаты исследования

В ходе выполнения проекта достигнуты следующие основные результаты.

Выполнен аналитический обзор; разработаны методы получения, накопления, передачи и комплексной обработки контактных данных с применением биотехнических и технических систем (БТС и ТС) и основные принципы и подходы к созданию ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым».

Разработаны экспериментальные образцы всех компонентов ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым», а именно:

- БТС с использованием млекопитающих;

- ТС с использованием флуориметрических комплексов на судах;

- ТС с использованием флуориметрических комплексов на береговых постах;

- ТС с применением спектрометров восходящего излучения на судах;

- ТС с применением спектрометров восходящего излучения на беспилотных летательных аппаратах;

- БТС с использованием моллюсков;

- БТС с использованием рыб;

- подсистемы для приема, обработки и дешифрирования данных ДЗЗ;

- подсистемы для контактного и спутникового мониторинга социально-экономических процессов в береговой зоне рассматриваемых морей.

Для всех компонентов ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым» разработаны: Программы и методики экспериментальных исследований, в соответствии с которыми выполнены все этапы их экспериментальных проверок; эскизная конструкторская и программная документация.

Разработаны рекомендации по обеспечению экологической безопасности и снижению уровня негативного воздействия природных и антропогенных факторов на состояние прибрежных акваторий рассматриваемых морей, а также на здоровье и жизнедеятельность населения.

Проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов; разработаны: технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации элементов ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым» с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера; проект ТЗ на проведение ОКР.

Выполнено 3 патентных исследования. Их результаты стали основанием для подачи в Роспатент двух заявок на полезные модели.

За счет средств внебюджетного финансирования, в том числе средств Индустриального партнера, выполнены экспедиционные исследования на шельфе рассматриваемых морей для получения контактных данных значимых параметров состояния водной среды для разработки методов обработки и дешифрирования данных ДЗЗ; изготовлена плавучая платформа; софинансирована разработка специализированного программного обеспечения и подготовка части документации по компонентам ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым»; для популяризации результатов проекта организовано и проведено 8 мероприятий, на которых исполнители проекта выступили с докладами по тематике ПНИ.

Результаты работ, полученные при выполнении проекта, нашли отражение в 3 диссертациях по специальности 25.00.28 – «Океанология»: на соискание ученой степени доктора географических наук – Шавыкина А.А., на соискание ученой степени кандидата географических наук – Калинки О.П., на соискание ученой степени кандидата биологических наук – Куцына Д.Н.

По результатам исследований и разработок проекта в изданиях, индексируемых в Scopus, опубликовано 11 научных статей.

Практическая значимость исследования
Полученные при выполнении проекта экспериментальные методы и технологии контактных подспутниковых наблюдений могут стать научной основой создания новых технологий мониторинга состояния окружающей среды с применением данных дистанционного зондирования Земли из космоса.
К возможным потребителям результатов выполнения проекта относятся федеральные, региональные и частные организации, ответственные за мониторинг состояния окружающей среды. Ими могут быть использованы запланированные к разработке рекомендации по обеспечению рационального природопользования, экологической безопасности и снижению уровня негативного воздействия природных и антропогенных факторов на состояние прибрежных акваторий Баренцева, Белого, Азовского и Черного морей, в том числе в районе Крымского полуострова и г. Севастополь, а также на здоровье и жизнедеятельность населения.
На основе ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым» могут быть созданы региональные (или межрегиональные) системы наземно-космического мониторинга прибрежных вод российского шельфа.
Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации элементов ЭО БСНКМ «Север-Юг-Крым» с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера, сформулированные в рамках проекта, а также разработанный проект ТЗ на проведение ОКР будут способствовать коммерциализации результатов выполнения проекта.
Полученные в рамках проекта результаты 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.