Космический мониторинг аральского моря

Космический мониторинг аральского моря

В течение последних десятилетий проблемы Арала являются наиболее тяжелыми из проблем экологии Казахстана, в решении которых принимают участие не только Казахстан, но и многие другие страны мира (Японии, США, Россия и т.д.). Особенно острыми являются вопросы влияния экологических проблем Приаралья на состояние здовровья населения этого региона.

По данным Р. К. Амрина, Е.С. Белозерева, И.М. Кульманова (1991) возниконвение этой техногенной биогеохимической провинции связано с экологическими изменениями в бассейне реки Сырдарьи и Аральского моря. Изменение количественных параметров и условий водоснобжения, особенно рост минерализации воды приводит к увеличению инфекционной и неинфекционной заболеваемости. Среди населения наблюдается отчетливо выраженное возрастание уровня болезней эндокринной и мочеполовой систем организма, органов пищеварения, крови и кроветворных органов, системы кровообращения, онкозаболеваний [1, 2].

Резкое сокращение акватории Аральского моря привело к снижению уровня моря и повышению минерализации состава воды, загрязнению окружающей среды различными поллютантами. Минерализация воды повысилась с 1470 до 2800 мг/л, хлоридов с 110 до 500 мг/л, сульфатов с 292 до 1000 мг/л, аммиака с 00,5 до 1,3 мг/г, нитритов с 00,2 до 00,8 мг/л, нитратов с 1,6 до 15,4 мг/л. В воздушной пыли, питьевой воде, в растениях и организме домашних животных было выявлено 10 химических элементов (натрий, калий, кальций, свинец, кадмий, никель, кобальт, цинк, медь, железо). Среди этих загрязнителей внутреней среды организма наибольшую опасность представляют ртуть, кадмий, свинец. Наибольшая концентрация этих тяжелых металлов была обнаружена в загрязненной воде и пыле-золовых отбросах и растительности Приаральского региона (Жанакорганский, Шиелинский, Сырдарьинский районы). Все эти химические загрязнители внешней среди постепенно аккумулируются в организме, вызывая нарушения функций организма.

В последние годы участились песчанные бураны, которые поднимаясь со дна бывшего моря, ежегодно поднимают 74-100 млн тонн соли и разносят его на 800-900 км и даже нескольких тысяч км, достигая даже до Северного Ледовитого океана. В состав песчаной пыли, поднимаемой со дна Аральского моря, помимо тонн минеральных веществ, входят также пестициды, которые попадают с обрабатываемых ими хлопковых и других сельскохозяйственных культур, тяжелые металлы, которые оказывают свое негативное влияние на здороье человека, вызывая рост младенческой смертности, повышенную бактериальную загрязненность, рост заболеваний сердечно-сосудистой, дыхательной и эндокринной систем организма [3,4,5,6, 7, 8]. В ухудшени состояния здоровья населения вносит вклад и влияние космодрома Байконур.

На основании вышеизложенного, целью работы явилось рассмотрение мониторинга следующих гигиенических показателей: 1. минерального состава воды Сырдарьи; исследование состава пыли и атмосферного воздуха.

Материалы и методы исследования

Гигиенические исследования по определению состава атмосферного воздуха, состава пыли и минерального состава воды Сырдарьи проводились совместно с областной СЭС г. Кызылорды. Для исследования состава воздуха и пыли (сажи) применялся аспиратор, 2 фильтра, раствор дихлорэтана, фотокалориметр. Исследовали состав сажи через аспиратор на фотокалориметре при длине волны 400 нм. Исследование состава пыли проводилось в 30 г пыли, которую заливали 150 мл воды. Используя различные реактивы и методы определяли состав пыли. При определении в составе пыли свинца, кадмия, меди использовались спектрофотометрические методы.

Мониторинг исследования минерального состава воды Сырдарьи выявил, что в содержании сухого остатка уровень минеральных веществ в 2003 г соответствовал ПДК. Начиная с 2004 г – содержание минерального веществ возрастало: на 6,7% и 2005 г. — 12,7%. Уровни хлорида с 2004 г. на 9,10%, а в 2005 г. на 20-21%, фосфата в 2004 г – на 11,3%, 2005 г. – 16,3%. Показатели атмосферного воздуха: содержание оксида серы в 2003 г превысило ПДК на 6%, в 2004г на 15-16%, в 2005г на 16-18%. Количество пыли резко возросло с 0,15% в 2003г и до 4,869% в 2005г. Содержание тяжелых металлов в составе пыли на уровне ПДК, за исключением состава пыли в г. Кызылорды, в атмосфере которой содержание кадмия превысило ПДК 0,009 до 0,170%.

Таким образом, результаты гигиенических исследований состава атмосферного воздуха и пыли, минерального состава воды выявили: 1) Ежегодное увеличение минерализации воды Сырдарьи и Аральского моря; 2) В составе атмосферного воздуха наблюдается ежегодный прирост оксида серы. Особенно угрожающим фактором является прирост содержания пыли, количество которой превышает ПДК в 32 раза; 3) Содержание тяжелых металлов в составе ыли в основныз районах Приаралья оставалось на уровне ПДК, за исключением г Кызылорды, где наблюдалось резкое повышение уровня кадмия в пыли атмосферы.

Для решения проблем Аральского моря и Приаралья была создана Межгосударственная координационная водохозяйственная комиссия Центральной Азии, которая разработала «Соглашение о совместных действиях по решению проблем Аральского моря и Приаралья, экологическому оздоровлению и обеспечению социально – экономического развития Аральского региона». Это соглашение действует с 26 марта 1993 г, было подписано Президентами Республик: Казахстан, Кыргызстан, Узбекистан, Таджикистан и Туркмения. В работе Межгосударственного Совета, утвержденного главами государств участников, принимает участие и Российская Федерация.

Таким образом, анализ многочисленных исследований и мониторинг экологической ситуации показывает, что главной проблемой региона Приаралья является проблема чистой воды, которую в настоящее время интенсивно решает правительство РК. Главная роль в решении обеспечения населения чистой водой принадлежит принятию проекта Дорожной карты Казахстана, осуществляемой под неустанным вниманием Президента РК Н.А.Назарбаева. В настоящее время для сохранения Арала построена плотина, создан Малый Арал, приводится в норму биофлора и рыбное хозяйство. Приняты проекты по посадке растений (саксаул и др.) на высохших участках моря – что может явиться одним из эффективных способов противодействия пылевым бурям. Огромное внимание в регионе уделяется развитию здравоохранения и оказанию медицинской помощи населению. В г. Кызылорде и районных центрах строятся и функционируют медицинские центры по восстановлению и реабилитации здоровья населения.

Источник

научная статья по теме КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ДЕГРАДАЦИИ АРАЛА Геология

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ДЕГРАДАЦИИ АРАЛА»

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2010, том 37, № 3, с. 292-303

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ДЕГРАДАЦИИ АРАЛА1 © 2010 г. В. И. Кравцова, Т. В. Тарасенко

Московский государственный университет 119991 Москва ГСП-1, Ленинские горы Поступила в редакцию 02.12.2008 г.

Приведены результаты дистанционных исследований Аральского моря в период его деградации. По космическим снимкам выполнено картографирование отступания береговой линии с 1961 по 2008 г. и измерения сокращения площади. Выявлены сезонные колебания береговой линии и площади водоема, свидетельствующие о сезонных колебаниях уровня моря и хорошо коррелирующие с данными спутниковых альтиметрических определений уровня моря. Прослежены сгонно-нагонные явления, сезонная динамика ландшафтов и сезонный ритм засоления приморских территорий с последовательным образованием и развеванием солевых корок. Выявлен характер поступления речного стока в Большое море при переливах вод из искусственных водоемов, сооруженных в дельте Амударьи.

Ключевые слова: космические снимки, Арал, сокращение площади, сезонные колебания уровня моря, сезонная динамика ландшафтов.

Трагическая судьба Аральского моря [1] по-прежнему привлекает внимание географов всего мира. До 1991 г. изучением Аральского моря занимались ведущие российские научные организации, научно-исследовательские учреждения Узбекистана и Казахстана, но после распада СССР регулярные наблюдения в районе Арала существенно сократились. Прекратились гидрологические и гидрохимические съемки водоема, закрылись гидрологические посты [8]. В этой ситуации, когда надежных данных наблюдений на Аральском море не стало, единственный источник информации о его современном состоянии — космические снимки и эпизодические экспедиционные наблюдения.

В лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ с 1980-х гг. ведутся наблюдения за Аральским морем по космическим снимкам. Исследована динамика дельты Амударьи [7], выполнено последовательное картографирование изменений береговой линии за различные интервалы времени [4, 5] и анализ произошедших изменений береговой зоны [3], выявлены сезонные изменения береговой линии, площади акватории и ландшафтов прилегающих территорий [6], прослежены сгонно-нагонные явления, сезонный режим засоления территории. Особенно интересные новые данные об Арале на стадии его угасания дали космические снимки последних лет. В статье приводятся результаты исследований по космиче-

1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты 08-05-00305, 10-05-00267) и Программы НШ 0508-00171.

ским снимкам различных явлений, сопровождающих угасание Арала.

МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ И ПЛОЩАДИ МОРЯ

Материалы для исследований

Картографирование изменений береговой линии Арала по космическим снимкам на первых этапах снижения его уровня было предпринято Казахским аэрогеодезическим предприятием, где по фотоснимкам со спутников системы Ресурс-Ф 1977, 1984, 1989 гг. были смонтированы фотопланы, от-дешифрирована береговая линия на эти годы и в 1990 г. выпущена карта «Динамика Аральского моря с 1957 по 1989 г. с прогнозом до 2000 г.», по которой определены площади водоема [2, 11].

На кафедре картографии и геоинформатики географического факультета МГУ было продолжено картографирование изменений береговой линии Аральского моря с использованием космических снимков 1989—2008 гг. (1989 г. включен для связи с предыдущими определениями). Работа выполнялась последовательно в несколько этапов, и для этих многолетних исследований в разные периоды использовались различные материалы космических съемок. Если на первом этапе применялись фотографические снимки со спутников Ресурс-Ф (камера КАТЭ-200, разрешение 30 м), которые из-за недостаточного охвата (180 х 180 км) необходимо было соединять в фотопланы, а интервал наблюдений был большим (5—7 лет), то в 1990-е гг. хорошими обзорными материалами для прослеживания изменений площади водоема стали снимки, получаемые со

орбитальной станции, сделанные с помощью цифровой фотокамеры с разрешением 50 м. После 2001 г. наблюдения за состоянием Арала облегчены в связи с регулярным получением снимков с американского спутника Terra, осуществляющего ежедневный глобальный обзор; размещение в Интернете снимков, сделанных системой MODIS с разрешением 250 м в двух зонах видимого и ближнего инфракрасного диапазона, сделало возможным выполнение ежегодного картографирования в один и тот же осенний сезон, когда уровень моря минимален, а также обеспечило изучение сезонных изменений. На рис. 1 приведен график падения уровня Аральского моря по данным спутниковых альтиметрических измерений и отмечено, к каким моментам относятся снимки, использованные для составления карты динамики береговых линий. Из этого рисунка ясно, что до 1999 г. для изучения многолетних изменений приходилось использовать разносезонные материалы, фиксирующие площадь акватории на разных фазах колебания уровня моря. Некоторые из использованных для составления карты снимков приведены на рис. 2, который демонстрирует все более стремительное сокращение площади моря.

Параллельно со сменой исходных материалов для картографирования совершенствовалась и его технология. Изготовление фотопланов и традиционные планиметрические измерения площадей по ним сменились цифровыми технологиями. В начальный период, при работе с цифровыми снимками Ресурс-О/МСУ-СК, методика компьютерной обработки снимков и карт и определения значений площадей за

Рис. 2. Изображение Аральского моря на космических снимках. а — Салют-4/КАТЭ-140 (июнь 1975 г.); б — Ресурс-О/МСУ-СК (3 октября 1996 г.); в — Terra/MODIS (5 октября 2008 г.).

счт^гтчог^оо сло^н счт слслслслслслсл слоо о о слслслслслслсл слоо оо

Рис. 1. График многолетних изменений уровня Большого моря с 1993 по 2004 г. по радиоальтиметр иче-ским данным спутников TOPEX/Poseidon, Jason. Штрихами отмечены даты снимков, использованных для составления карты изменения береговых линий.

спутников Ресурс-О системой МСУ-СК (разрешение 170 м), которые при ширине полосы сканирования 600 км не нуждались в монтаже, но требовали трансформирования в единую картографическую проекцию для определения площадей. Интервал наблюдений сократился до 2 лет, а со второй половины 1990-х гг использовались ежегодные снимки, хотя и полученные в разные сезоны. Для 2001 г., когда спутники Ресурс-О закончили работу, использовались снимки с российского модуля Международной

Таблица 1. Изменение площади Аральского моря и его частей с 1957 по 2008 г., км2 (жирный шрифт — площади реально существовавших водоемов, пустые ячейки означают, что водоемы еще не существовали)

Аральское море в целом

1957 67100 61200 5900

1961 66400 60500 5900

1977 54900 50600 4300

1984 47400 43700 3700

1989 41 500 38400 9400 29000 3100

1991 36600 33800 8200 25600 2800

1993 36000 33000 7900 25100 3000

1996 31300 28600 7100 21 500 2700

1997 31 200 28100 7000 21100 3100

1998 29700 26500 6700 19 800 3000

1999 29300 26300 6500 19 800 3000

2000 26700 23900 6200 17700 2800

2001 22100 19400 5500 13900 2700

2002 19900 17000 5200 11800 2900

2003 19700 16800 5000 11800 2900

2004 17900 15100 4800 10300 9500 800 2800

2005 16900 14100 4800 9300 8700 600 2800

2006 15700 12400 4600 7800 6800 1000 3300

2007 12200 8900 4200 4700 4400 300 3300

2008 10400 7200 4000 3200 2900 300 3200

* — площадь отчленившихся водоемов включена в площадь восточной части в целом, Большого моря в целом и Аральского моря в целом.

разные годы была основана преимущественно на растровых технологиях — использовании блока программ Idrisi—Corel Draw. Впоследствии она была усовершенствована и определение площадей повторено с применением программных ГИС-пакетов: IdrisiTM—ERDAS Imagine для растровых изображений, ArcView TM и Mapinfo™ для векторных. Методика включает следующие этапы: трансформирование снимков в проекцию карты масштаба 1 : 1000 000 в программе ERDAS Imagine; регистрация карты-основы и трансформированных снимков в единой системе географических координат в ArcView™ либо ArcGIS; создание векторных полигональных слоев путем цифрования береговой линии моря на соответствующих снимках по растровой подложке; создание карты разновременных береговых линий масштаба 1 : 1000000 в проекции UTM-1983 — универсальной поперечной проекции Меркатора, по своим параметрам близкой к проекции Гаусса-Крюгера; вычисление значений площади водного зеркала моря и отчленившихся водоемов. Эта методика детально охарактеризована в работах [4, 5]. Для дешифрирова-

ния береговой линии использовались снимки в ближней инфракрасной зоне с разрешением 250 м. Затруднения в определении ее положения возникали на побережье в восточной части Большого моря с широкой полосой чередования участков воды и суши; они решались экспертной оценкой. Точность определения площадей оценивается в десятые доли процента, не ниже 1%. В связи с этим данные о площадях приведены с округлением до сотен км2, а для малых отчленившихся водоемов — до десятков км2.

Результаты дешифрирования и обработки космических снимков представлены на карте изменения береговых линий Аральского моря с 1957 по 2008 г. (рис. 3), а результаты определения площадей — в табл. 1, где даны площади Арала в целом и различных его частей. Жирным шрифтом выделены площади реально существовавших акваторий: Арала в целом (до отделения Малого моря), Большого и Малого морей после их разделения. Остальные данные отно-

Рис. 3. Карта многолетних изменений береговых линий Аральского моря в 1957-2008 гг. 1 — западная часть Большого моря, 2 — восточная часть Большого моря, 3 — Малое море, 4 — отчленившийся от Большого моря бывший зал. Тщебас, 5 — Амударья, 6 — Сырдарья.

сятся к гипотетическим

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Источник