| 12. |
Приоритет Стратегии НТР России |
Возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы с учетом возрастающей актуальности синтетических научных дисциплин, созданных на стыке психологии, социологии, политологии, истории и научных исследований, связанных с этическими аспектами научно-технологического развития, изменениями социальных, политических и экономических отношений |
| 16. |
Аннотация |
В условиях изменяющегося климата и все возрастающего негативного воздействия человеческой деятельности на природу, вопросы оперативного контроля за состоянием водных экосистем и прогнозирования их изменений под воздействием естественных и антропогенных факторов, становятся все более актуальными. Дистанционное зондирование Мирового океана из космоса предоставляет уникальную возможность мульти-масштабной регистрации параметров водной среды и мониторинга состояния морских акваторий. Однако, до настоящего времени полная реализация уникального потенциала данных дистанционного зондирования ограничена возможностями биооптических алгоритмов, стандартные решения которых не обеспечивают корректных оценок показателей качества и продуктивности вод на глобальных масштабах, что связано с высокой неоднородностью мирового океана по биооптическим показателям вод. Не смотря на совершенствование технического решения в производстве оптических сканеров спутников Земли, более дифференцированную оптическую классификацию вод (до 16 классов) и усовершенствование биооптических алгоритмов до сегодняшнего дня существует проблема точности модельных оценок показателей продуктивности (IOCCG Report, 2019), начиная с первого уровня моделирования – оценки содержания оптически активных компонентов, в частности концентрации основного фотосинтетически активного пигмента – хлорофилла «а» по спутниковой информации, что определяет точность моделей следующего уровня (модели света и первичной продукции). Кроме этого, точность моделирования светового поля и первичной продукции существенно ограниченна грубой реализацией высокой природной изменчивости в содержании оптически активных компонентов и их спектральных свойств, и не учитывается влияние спектрального состава на фотосинтетические характеристики фитопланктона (IOCCG Report, 2019).
Для организации оперативного контроля за состоянием экосистем по ключевым индикаторам требуется разработка системы биооптических алгоритмов, основанных на спектральном подходе, для корректной трансформации данных дистанционного зондирования Земли из космоса в показатели качества и продуктивности вод, объединяющей решения для оптически контрастных вод во всем диапазоне трофности.
Для реализации в будущем этих перспективных планов в настоящем проекте требуется решить проблему корректной дешифровки спутниковой информации уже при получении продуктов первого уровня биооптического моделирования - через усовершенствование разработанного ранее для Черного моря трехканального алгоритма “Chl/CDM” (Suslin, Churilova, 2016) и увеличение числа расчетных индикаторов качества и продуктивности вод.
В рамках проекта по результатам измерений спектральных биооптических показателей в оптически контрастных водах разной трофности (Черное, Азовское море, Арктика, Антарктика и озеро Байкал) впервые для водоемов разной трофности будет выполнена параметризация связи спектральных показателей поглощения света всеми оптически активными компонентами среды, будет сделана оценка вклада каждого компонента в баланс поглощения света на разных длинах волн. Впервые будут установлена зависимость спектральных свойств проникающей в водную толщу облученности (λmax), интегрального (для диапазона фотосинтетически активной радиации) коэффициента диффузного ослабления света (Kd/PAR), глубины зоны фотосинтеза (Z1% PAR) от показателей поглощения света взвешенным и растворенным веществами в водах разной трофности.
На основе полученных закономерностей будет усовершенствован трехканальный алгоритм “Chl/CDM”(разработанный авторами проекта для условий Черного моря).
Усовершенствованный алгоритм “Chl/CDM” позволит анализировать мелкомасштабную (масштаб будет определяться разрешением современных оптических сканеров, например OLCI/ Sentinel-3) пространственную изменчивость Chl-а (индикатора продуктивности вод), взвешенного и растворенного вещества (индикаторы качества среды), а также прозрачности вод (Kd/PAR), зоны фотосинтеза (Z1%PAR ) и «качества» света - λmax (индикаторы качества среды). Предложенные дополнительные индикаторы (Kd/PAR, Z1%PAR и λmax) в значительной степени определяют фотосинтетическую способность фитопланктона (Чурилова и др., 2020). Это открывает в дальнейшем перспективу оценки мелкомасштабной изменчивости и первично-продукционных характеристик фитопланктона на основе спутниковых данных и спектральных биооптических моделей света и первичной продукции (Чурилова и др., 2016) .
Возможность отслеживания высокой пространственной изменчивости индикаторов качества и продуктивности вод открывает принципиально новые перспективы для развития в РФ собственной передовой системы оперативного контроля за состоянием водных акваторий, включая самые удаленные районы Мирового океана, в том числе стратегически важные воды Антарктики и Арктики.
Литература
1.Чурилова Т. Я., Суслин В. В., Кривенко О. В., Ефимова Т. В., Моисеева Н. А. Спектральный подход к оценке скорости фотосинтеза фитопланктона в Черном море по спутниковой информации: методологические аспекты развития региональной модели // Журнал Сибирского федерального университета. Серия «Биология». – 2016. – Т. 9, № 4. - С. 367-384. https://doi.org/10.17516/1997-1389-2016-9-4-367-384 (РИНЦ ИФ 0.322)
2.Чурилова Т. Я., Суслин В. В., Ефимова Т. В., Моисеева Н. А., Скороход Е. Ю. Влияние взвешенного и растворенного органического вещества на спектральные характеристики облученности и эффективность поглощения света пигментами фитопланктона в прибрежных водах Черного моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 2. С. 43-50. DOI: 10.7868/S2073667320020057
3.IOCCG (2019). Uncertainties in Ocean Colour Remote Sensing. Mélin F. (ed.), IOCCG Report Series, No. 18, International Ocean Colour Coordinating Group, Dartmouth, Canada. http://dx.doi.org/10.25607/OBP- 696
4.Suslin V., Churilova T. (2016). The Black Sea regional algorithm of separation of light absorption by phytoplankton and colored detrital matter using ocean color scanner’s bands from 480-560 nm // International Journal of Remote Sensing. Vol. 37, iss. 18. - P. 4380–4400. |