Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение закономерностей продуцирования и трансоформации органического вещества в экосистемах южных морей России в современных условиях изменения климата и антропогенной нагрузки:экспедиционные морские исследования, космический мониторинг, геоинформационные технологии, математическое моделирование

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0339
Организация
ЮНЦ РАН
Руководитель работ
Матишов Геннадий Григорьевич
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
12,6 млн
Внебюджетные средства
2,52 млн

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Бердников Сергей Владимирович

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 30.09.2009
На основе анализа отечественных и зарубежных публикаций в области изучения продукционных-деструкционных процессов в морских экосистемах разработана базовая схема описания потоков углерода с детализацией применительно к Азовскому морю, прибрежной части Черного моря и северной части Каспийского моря.
Выполнено пополнение океанографических баз данных по Азовскому и Каспийскому морям. В настоящее время в БД по Азовскому морю содержит 34517 морских станций и 89203 наблюдений на береговых постах за период 1891-2006 гг. В отчетном периоде в БД добавлено свыше 2 тыс. морских станций, в процессе обработки (набор, контроль качества данных) находится свыше 8 тыс. станций, охватывающих как исторический период, так и экспедиционные исследования ЮНЦ РАН в 2007-2009 гг. В океанографическую база данных по Каспийскому морю добавлено около 15 000 станций за период с 1914 г. по 2008 г.
В БД включены исторические данные об изменении климатических параметров в бассейне Азовского, Черного и Каспийского морей начиная с 1920-х годов.
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
Проведены морские исследования на НИС «Денеб», НИС «Профессор Панов» в Азовском и Черном (российский сектор) морях, отбор проб для определения фитопигментов, биомассы, численности и видового состава фитопланктона, зоопланктона, бентоса, изучение первичной продукции и деструкции органического вещества, гидрохимические исследования.
Выполнены морские исследования на НИС «Денеб» в Каспийском (северная часть, российский сектор) море, отбор проб для определения фитопигментов, биомассы, численности и видового состава фитопланктона, зоопланктона, бентоса, изучение первичной продукции и деструкции органического вещества, гидрохимические исследования.
Осуществлено использование гидролого-флуориметрического измерительного комплекса для изученияпространственно-временной динамики концентрации хлорофилла-А и флуоресценции растворенного органического вещества в Азовском море.
Выполнена калибрация и валидация новых алгоритмов для оценки концентрации хлорофилла-а в Азовском море на основе спутниковых снимков MODIS и MERIS.
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
Доработана концептуальная модель (базовая схема), описывающая потоки углерода и трофические взаимоотношения во внутриконтинентальных водоемах, на основе которой спланированы морские и береговые экспедиционные исследования в Азовском, Черном и Каспийском морях в 2010 г.
Проведены морские исследования на НИС «Денеб» и НИС «Профессор Панов» в Азовском и Черном (российский сектор) морях, выполнен отбор проб для определения фитопигментов, биомассы, численности и видового состава фитопланктона, зоопланктона, бентоса, проведено изучение первичной продукции и деструкции органического вещества in situ, гидрохимические исследования и др. Начаты морские исследования в Каспийском (северная часть, российский сектор) море.
Выполнен анализ и обобщение результатов экспедиционных исследований в Азовском и Черном морях, полученных в 2008-2009 гг.
Проведены береговые исследования в Азовском море, описана геоморфология берегов, сделана оценка интенсивности и направленности береговых процессов на абразионных и аккумулятивных участках по существующей реперной сети, оценены объемы поступления терригенного материала в море, выполнено определение содержания органического вещества в породах береговых обрывов и эоловом материале.
Выполнена доработка БД по предметной области для Азовского, Черного и Каспийского морей, разработаны и усовершенствованы алгоритмы и программы контроля качества данных, поиска дубликатов, интерфейса для работы с БД, разработан программный инструментарий с использованием ГИС для работы с океанографической БД, проведены патентные исследований.
Развернуть
4
01.07.2010 - 15.12.2010
Доработка и верификация компартментальных математических моделей Азовского, Черного и Каспийского морей для расчета динамики абиотических параметров среды.
Разработка и верификация имитационных моделей первичного продукционного цикла в Азовском, Черном и Каспийском морях, базирующихся на оценках первичной продукции с применением спутниковых снимков распределения хлорофилла-а.
Доработка и верификация математических моделей трофодинамики Азовского, Черного и Каспийского морей для оценки деструкции органического вещества в пищевых сетях рассматриваемых экосистем.
Развернуть
5
01.01.2011 - 31.05.2011
Разработаны геоинформационный моделирующий комплекс для изучения закономерностей продуцирования и трансформации органического вещества в морских экосистемах и геоинформационные системы (ГИС) по предметной области для Азовского, Черного и Каспийского морей;
В среде ArcGIS Desktop разработаны неформализованные пользовательские интерфейсы, виды представления и параметры исходной информации, четыре пространственные базы данных: BaseMap, AzovSea, BlackSea, CaspianSea. Для работы с многопользовательской базой геоданных применен сервер пространственных данных ArcSDE (ESRI USA).
Проведено наполнение ГИС Азовского, Черного и Каспийского морей.
В ГИС «Азовское море» представлены 18 навигационных карт, 64 карты Генерального Штаба масштаба 1:100 000; 21 карта масштаба 1:200 000 квадратов L-36, L-37, покрывающих акваторию и прибрежную территорию Азовского моря; 5 исторических карт границ Азовского моря XVIII-XX вв; 76 космических снимков, полученных сканером цвета MERIS; более 350 карт по различным абиотическим и биотическим компонентам экосистемы Азовского моря.
ГИС «Черное море» содержит 57 карт распределения температуры, солености, растворенного кислорода, рН, биогенных элементов на 22 стандартных горизонтах (из системы MEDATLAS). Растровые данные представлены 29 навигационными картами, 296 картами Генерального Штаба масштаба 1:100 000 акватории и прибрежной территории Черного моря; около 300 карт по геоморфологии и донным отложениям, метеорологии, гидрологии, гидрохимии и морской биологии.
ГИС «Каспийское море» содержит 27 навигационных карт и 65 карт Генерального Штаба масштаба 1:50 000, 1:100 000, 1:200 000, 1:750 000, отражающих состояние морфометрии Каспийского моря на 2000-е гг. и 1980-е гг.; 10 карт с положением береговой линии и изобат при различном уровне Каспийского моря в XX веке; 78 карт среднемноголетнего распределения метеорологических характеристик, более 500 карт распределения гидрологических и гидрохимических характеристик по данным исторических справочников, атласов, монографий и печатных отчетов результатов экспедиционных исследований.
Расширена интернет-версия информационной системы "Экологическая изученность водных экосистем Южных морей России", размещенная на геопортале Южного федерального университета. Представлены данные экспедиционных исследований, на основе которых возможно построение свыше 30 000 карт.
На основе анализа климатической изменчивости и антропогенной нагрузки на динамику гидрометеорологического режима и биоты южных морей России выделены ключевые абиотические параметры. С использованием разработанных на предыдущих этапах компартментальных математических моделей выполнены расчеты динамики ключевых абиотических параметров среды и сделаны оценки их влияния на продукционные характеристики морских экосистем Азовского, Черного и Каспийского морей
С использованием модели трофодинамики для пелагической части экосистемы Черного моря выполнен анализ трансформации синтезированного и поступившего извне органического вещества в пищевой сети, получены сбалансированные оценки общего дыхания экосистемы и захоронения органического вещества в донных отложениях.
Развернуть
6
01.06.2011 - 31.08.2011
В ходе 28 морских (1243 станций) и 37 береговых (5025 станций) экспедиций в Азовском, Черном и Каспийском морях в 2009-2011 гг. участниками проекта получены новые данные о продукции и деструкции органического вещества, пространственно-временной динамике гидрологических, гидрохимических и гидробиологических параметров экосистем. Информация об экспедициях представлена в интернет-версии информационной системы "Экологическая изученность водных экосистем Южных морей России" на геопортале Южного федерального университета. Развита технология формирования океанографических баз данных в соответствии со стандартами мировых центров данных (NOAA): алгоритмы и программы контроля качества данных, поиска дубликатов, программный инструментарий с использованием географических информационных систем (ГИС) для работы с океанографической БД. Выполнены работы по археологии и спасению океанографических данных по Азовскому и Каспийскому морям, БД дополнены результатами собственных полевых исследований, в БД включены данные об изменении климатических параметров в бассейне южных морей начиная с 1920-х годов.
С применением современных программных комплексов (ArcGIS) разработаны ГИС Азовского, Черного и Каспийского морей, выполнено их наполнение оригинальными и историческими геоданными, созданы интерфейсы к мировым климатическим БД (Гидрометцентр, Россия; NOAA/NASA, США).
Разработан комплексный подход для оценки концентрации взвеси, хлорофилла-а, первичной продукции органического вещества в Азовском море на основе натурных наблюдений и регионально адаптированных алгоритмов дешифрирования спутниковых снимков. За период 2008-2009 гг. построены ежемесячные карты распределения концентрации хлорофилла «а» и валовой первичной продукции (ВВП) в Азовском море, показано, что в этот период в море годовая ВВП в среднем составляла 330 г Сорг/м2/год.
Разработан комплекс моделей и программ для изучения и оценки влияния климатических изменений и антропогенных факторов на продуцирование и трансформацию органического вещества в Азовском, Черном и Каспийском морях, включающий модули для расчета динамики абиотических параметров среды (соленость, температура воды, ледовый режим, взвешенные вещества), первичной продукции органического вещества и его деструкции в экосистеме (модели трофодинамики).
Для каждого из рассматриваемых морей в результате обобщения и анализа многолетней (за 100 лет наблюдений) изменчивости состояния экосистем выделены ключевые внешние факторы и характеристики среды, определяющие продукцию и трансформацию органического вещества.
Установлено, что вследствие климатообусловленной маловодности рек в 2007-2010 гг. Азовское море вступило в фазу осолонения. Солёность его летом 2010 г. составила 11,2-11,3‰, что выше среднемноголетней (1922-2009 гг.) величины (11‰) и близка к экологически предельно-допустимому уровню (11,5‰).
С использованием разработанных математических моделей выполнены расчеты динамики ключевых абиотических параметров среды и сделаны оценки их влияния на продукционные характеристики, выполнен анализ трансформации синтезированного и поступившего извне органического вещества в пищевых сетях, получены сбалансированные оценки общего дыхания и захоронения органического вещества в донных отложениях морских экосистем Азовского, Черного и Каспийского морей.
При выполнении проекта в рамках НОЦ «Экосистемные подходы к рациональному природопользованию в аридных зонах»» сформирована прогрессивная модель подготовки исследователей-океанологов путем вовлечения в научные работы студентов 3-5 курсов, аспирантов, молодых ученых Южного федерального, Санкт-Петербургского, Московского университетов с целью закрепления наиболее талантливой молодежи в науке.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Обеспечение организации и проведения международной конференции «Большие морские экосистемы полярных регионов и южных морей в период климатических изменений»
Продолжительность работ
2015, 4 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
5
Тема
«Организационно-техническое обеспечение проведения международной молодежной научной школы «Пресноводные экосистемы в естественных и антропогенных условиях. Мониторинг Северной части Ладожского озера и уникальных экосистем Валаамского архипелага»».
Продолжительность работ
2012, 4 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологий мониторинга и прогнозирования антропогенных воздействий на климатическую систему, оценки экологических и экономических последствий изменения климата для Российской Федерации в условиях реализации Киотского протокола
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
5
Тема
Изучение индикаторной роли новейшего вулканизма в процессах горообразования и изменения климата в Центральной Азии.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
2
Тема
Решение актуальных задач наземной, морской и скважинной геоэлектрики на основе современных методов многомерного математического и физического моделирования электромагнитных полей в сложнопостроенных средах.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
3