Введение ....................................................... 5
Глава 1. Концептуальные основы инструментальной, инфраструктурной
и прикладной цифровой платформ экологического мониторинга
(И.В. Бычков, Г.М. Ружников, Р.К. Федоров, А.Е. Хмельнов,
А.К. Попова, Ю.В. Авраменко, В.В. Парамонов, А.А. Михайлов,
Е.С. Фереферов, А.С. Гаченко, А.Ю. Юрин, О.А. Николайчук,
H.О. Дородных, А.Г. Феоктистов)........................... 12
Введение ................................................. -
1.1. Цифровая платформа обработки пространственно-временных
данных мониторинга Байкальской природной территории ...... 14
1.1.2. Цифровая трансформация экологического
мониторинга БПТ и оз. Байкал ........................ 16
1.1.3. Методология организации цифрового экологического
мониторинга БПТ ..................................... 18
1.2. Инфраструктурные компоненты цифровой платформы ...... 22
1.1.1. Организация государственного экологического
мониторинга БПТ и озера Байкал....................... -
1.2.1. Геопортал .................................... 23
1.2.2. Каталог сервисов ............................. 24
1.2.3. Каталог реляционных данных ................... 25
1.2.4. Каталог данных ДЗЗ ........................... 26
1.2.5. Предоставление доступа к цифровой
топооснове .......................................... 27
1.2.6. Автоматизация выполнения ресурсоемких
WPS-сервисов ........................................ 29
1.3. Методы и сервисы обработки данных цифрового
мониторинга Байкальской природной территории ............. 30
1.3.1. Методы и сервисы обработки данных ДЗЗ ........ -
1.3.2. Сервис анализа и прогнозирования риска
(опасности) лесных пожаров .......................... 36
1.3.3. Сервис сбора и обработки данных
о загрязнениях приземных слоев атмосферы БПТ ........ 40
1.3.4. Сервис расчета концентрации
хлорофилла-α ........................................ 41
1.3.5. WPS-сервис сейсмического районирования ....... 42
1.3.6. Сервис геокодирования названий местности
для оценки активности иксодовых клещей на БПТ ....... 43
1.3.7. Сервисы оценки влияния лесных пожаров
на органы дыхания человека .......................... 45
Список литературы ........................................ 48
Глава 2. Формирование концептуальных основ мониторинга
гидрологических режимов водоемов (М.М Макаров, И.А. Асламов,
Р.Ю. Гнатовский, М.С. Чернышов, А.П. Федотов, В.М. Никитин,
Н.В. Абасов, Е.Н. Осипчук) .................................... 51
2.1. Мониторинг уровня озера Байкал....................... -
2.1.1. Проблемы регулирования уровневого режима
озера Байкал ........................................ -
2.1.2. Действующая методика расчета среднего
уровня оз. Байкал ................................... 53
2.1.3. Мониторинг уровневого режима озера
автоматическими Станциями ЛИН СО РАН ................ 56
2.1.4. Методика обработки и верификации исходных
данных измерения уровневого режима озера
автоматическими станциями ЛИН СО РАН ................ 58
2.1.5. Анализ уровневого режима прохождения минимумов
и максимумов по данным станций ЛИН СО РАН ........... 59
2.1.6. Методика формирования среднесуточного уровня
озера по данным автоматических станций ЛИН СО РАН ... 61
2.2. Моделирование прогностических долгосрочных сценариев
полезного притока в оз. Байкал ........................... 63
2.2.1. Принципы формирования долгосрочных
прогностических сценариев притока воды в озеро
Байкал на период до 1 года .......................... -
2.2.2. Формирование прогностических данных
климатических показателей в бассейне оз. Байкал
на основе обработки данных глобальной модели CFSv2 .. 64
2.2.3. Формирование прогностических показателей
на основе многопараметрической нейронной сети ....... 66
2.2.4. Последовательность моделирования
долгосрочных прогностических сценариев притока
воды в оз. Байкал ................................... 68
2.2.5. Анализ гидрографов полезного притока
в оз. Байкал ........................................ 69
2.3. Организация мониторинга гидрологических
и биогидрофизических режимов водоемов .................... 70
2.3.1. Автоматическая гидрометеорологическая
станция ............................................. -
2.3.2. Модуль измерения уровня водоема
и метеорологических параметров ...................... 71
2.3.3. Модуль измерения показателей качества воды ... 74
2.3.4. Примеры установки и полученные результаты .... 77
2.3.5. Верификация данных путем параллельных
измерений и лабораторных анализов ................... 81
2.3.6. Техническое обслуживание комплекса ........... 83
2.3.7. Автоматический контроль измеряемых данных .... 84
2.3.8. Планы развития системы мониторинга ........... 86
Выводы ................................................... 87
Список литературы ........................................ 88
Глава 3. Формирование концептуальных основ оценки
экологических рисков состояния растительного покрова
(А.В. Верхозина, В.И. Воронин, Т.И. Морозова, В.А. Осколков,
А.П. Сизых, Д.А. Кривенко, С.Г. Казановский, В.В. Мурашко,
Г.Г. Суворова, И.А. Керчев, С.Г. Копысов, А. О. Елисеев,
Н.Н. Воропай, Е.А. Дюкарев, Ю.В. Волков, А.В. Татарников,
Р.В. Васильев, А.Б. Белецкий, И.В. Медведева, И.К. Едемский,
О.С. Зоркальцева, М.А. Тащилин) ............................... 91
3.1. Мониторинг биоразнообразия Байкальской природной
территории ............................................... 92
3.2. Лесопатологический мониторинг Байкальской природной
территории ............................................... 99
3.2.1. Картографическое обеспечение
лесопатологического мониторинга и составление схемы
ключевых участков лесопатологического мониторинга .. 100
3.2.2. Дистанционные методы ведения ЛПМ ............ 102
3.2.3. Апробация скорректированной сети мониторинга
и натурные обследования с составлением паспортов
ключевых участков мониторинга для баз данных ....... 104
3.2.4. Мониторинг насекомых-вредителей на Байкальской
природной территории .......... ................ 106
3.3. Мониторинг продуктивности экосистем ................ 111
3.3.1. Методика исследования ....................... -
3.3.2. Моделирование биопродуктивности ............. 114
3.4. Мониторинг секвестирования углекислого газа
и продуцирования кислорода хвойными лесами Байкальской
природной территории .................................... 116
3.4.1. Методика исследования фотосинтетической
активности хвойных древостоев Иркутской области .... 118
3.4.3. Газопоглощение хвойными лесами Бурятии ...... 120
3.5. Организация сети микроклиматического мониторинга ... 123
3.5.1. Ландшафты Байкальской природной территории .. -
3.5.2. Оборудование для мониторинга ................ 125
3.5.3. Расположение пунктов сети мониторинга ....... 126
3.6. Система мониторинга лесных пожаров по данным
дистанционного зондирования Земли ....................... 128
Выводы .................................................. 132
Список литературы ....................................... 135
Глава 4. Формирование концептуальных основ мониторинга
экстремальных геологических и эколого-геохимических процессов
(Д.П. Гладкочуб, К.Ж. Семинский, М.В. Пастухов, Л.Д. Раднаева,
Л.П. Алексеева, A.А. Бобров, С.А. Борняков, А.А. Добрынина,
С.В. Жигжитжапова, Е.А. Козырева, А.М. Кононов, А.В. Лухнев,
А.А. Мамонтов, B. А. Пеллинен, В.И. Полетаева, А.В. Поспеев,
С.В. Рассказов, В.А. Санъков, И.К. Семинский, Е.П. Чебыкин,
В.Г. Ширеторова) ............................................. 139
4.1. Мониторинг опасных геологических процессов ......... -
4.1.1. Мониторинг современных движений земной коры . 141
4.1.2. Мониторинг микросейсмического режима ........ 143
4.1.3. Мониторинг деформаций породного массива ..... 144
4.1.4. Мониторинг поля эманаций радона ............. 146
4.1.5. Мониторинг магнитотеллурического поля ....... 148
4.1.6. Мониторинг химического и изотопного состава
подземных вод ...................................... 149
4.1.7. Мониторинг экзогенных процессов ............. 154
4.2. Эколого-геохимический мониторинг ................... 156
4.2.1. Биогеохимическая индикация фито-
и зоопланктоном степени загрязнения водоемов БПТ ... -
4.2.2. Эколого-геохимический мониторинг стойких
органических загрязнителей ......................... 164
4.2.3. Количественные, биогеохимические
и хемодинамические закономерности поступления,
распределения и аккумуляции экотоксикантов
в водных объектах .................................. 166
4.2.4. Мониторинг жирнокислотного состава биоты
и выявление роли природных и антропогенных факторов
в его формировании ................................. 171
4.3. Комплексирование методов мониторинга экстремальных
геологических и эколого-геохимических процессов
для оценки риска для населения и последствий для БПТ .... 173
4.4. Перспективы исследований экстремальных
геологических и эколого-геохимических процессов методами
мониторинга их проявлений в пределах БПТ ................ 178
Выводы .................................................. 179
Список литературы ....................................... 181
Глава 5. Формирование концептуальных основ мониторинга
экстремальных природных явлений и антропогенных выбросов
в атмосфере (Т.В. Хеджер, В.А. Оболкин, Г.С. Жамсуева,
А.С. Заяханов, М.Г. Дембелов, Ю.Б. Башкуев, С.В. Насонов,
М.В. Тарасенков, В.А. Стенников, Б.Г. Санеев, И.Ю. Иванова,
Е.В. Губий, Е.П. Майсюк, В.А. Шакиров, Р.В. Васильев) ........ 186
5.1. Результаты непрерывных измерений концентраций газовых
примесей (SO2, NO, NO2, О3), аэрозолей и метеорологических
параметров на опорных станциях мониторинга атмосферы
«Листвянка» и «Боярский» на Южном Байкале ............... 186
5.1.1. Материалы и методы исследования ............. 187
5.1.2. Исследование газовых примесей и аэрозолей
в ЦЭЗ Южного Байкала ............................... 190
5.1.3. Комбинирование спутниковых и наземных данных
измерений для отслеживания переносов загрязнений
от различных источников в ЦЭЗ оз. Байкал ........... 197
5.2. Многолетние вариации уровня влагосодержания
атмосферы на Байкальской природной территории по данным
GPS-наблюдений .......................................... 201
5.2.1. Зенитная тропосферная задержка по данным
GPS–измерений и приземной метеорологии ............. 203
5.2.2. Определение суммарного влагосодержания
по данным зенитной тропосферной задержки ........... 204
5.2.3. Оценка определения влагосодержания
тропосферы ......................................... 206
5.2.4. Долговременные тренды PW по данным
GPS-наблюдений ..................................... 208
5.3. Экспериментальные исследования аэрозольных полей
атмосферы над озером Байкал лидарами серии «ЛОЗА» ....... 212
5.3.1. Аэрозольно-рамановские лидары серии «ЛОЗА» .. 213
5.3.2. Результаты исследований аэрозольных полей
атмосферы над озером Байкал ........................ 216
5.4. Технология для проведения атмосферной коррекции
спутниковых данных на основе метода Монте-Карло ......... 221
5.5. Мониторинг экологических показателей функционирования
энергетических объектов центральной экологической зоны
Байкальской природной территории ........................ 227
5.5.1. Структура информационно-аналитической
системы ............................................ 227
5.5.2. Мониторинг показателей возобновляемых
природных энергоресурсов ........................... 231
5.5.3. Система мониторинга данных
с экспериментального стенда ........................ 236
5.6. Спутниковый и наземный мониторинг атмосферы
Байкальской природной территории ........................ 237
5.6.1. Мониторинг прозрачности атмосферы ........... -
5.6.2. Исследование интенсивности свечения атомарного
кислорода и температуры атмосферы вблизи мезопаузы,
полученных наземным и спутниковым инструментами,
над Байкальской природной территорией .............. 240
5.7. Кластерный анализ для параметров грозовой активности
Байкальского региона .................................... 243
Выводы .................................................. 247
Список литературы ....................................... 249
Глава 6. Формирование концептуальных основ
медико-экологического и эпидемиологического мониторинга
(В.С. Рукавишников, Н.В. Ефимова, Л.М. Соседова,
В.А. Вокина, Е.С. Андреева, М.А. Новиков,Г.А. Данчинова,
М.А. Хаснатинов, Н.А. Ляпунова, И.С. Содоваров) .............. 256
6.1. Медико-экологический мониторинг в пожароопасный
период: проблемы, алгоритм .............................. 257
6.2. Оценка качества атмосферного воздуха и риска
для здоровья населения Прибайкалья
при массовых ландшафтных пожарах ........................ 261
6.3. Разработка методических подходов к созданию
биологических моделей интоксикации дымом природных
пожаров для целей мониторинга функционального
состояния организма ..................................... 268
6.4. Результаты интоксикации дымом природных пожаров
у экспонированных животных .............................. 271
6.4.1. Мониторинг видоспецифического поведения
животных при остром и подостром воздействии дыма ... -
6.4.2. Моделирование отдаленных последствий
воздействия дыма природных пожаров на организм
экспериментальных животных ......................... 276
6.5. Мониторинг природно-очаговых инфекций на БПТ
с помощью ГИС и интернет-технологий ..................... 279
Выводы .................................................. 289
Список литературы ....................................... 290
Глава 7. Методы математического моделирования для цифрового
мониторинга и прогнозирования экологической обстановки
(А.В. Пененко, В.Ф. Рапута, В.А. Огородников, В. В. Пененко,
М.С. Акентьева, Р.А. Амикишиева, А.В. Гочаков, Н.А. Каргаполова,
А.А. Леженин, Э.А. Пьянова, В.С. Скорик) ..................... 294
7.1. Методы анализа информативности данных гетерогенных
систем мониторинга качества атмосферы ................... 294
7.1.1. Задача идентификации источников ............ 295
7.1.2. Представление данных измерений на основе
оператора чувствительности ......................... 297
7.1.3. Анализ системы мониторинга на основе
операторов чувствительности ........................ 299
7.1.4. Сценарий обратного моделирования ............ 301
7.1.5. Результаты сценарных расчетов ............... 304
7.1.6. Обсуждение результатов расчетов ............. 308
7.2. Численные стохастические модели метеорологических
и гидрологических процессов ............................. 309
7.2.1. Моделирование совместных
пространственно-временных полей
метеорологических параметров на сети станций ....... 310
7.2.2. Стохастическая модель
пространственно-временного поля суточных осадков
в водосборе р. Слюдянка совместного с временным
рядом расхода реки ................................. 313
7.3. Модели и методы численного анализа данных наземного
и спутникового мониторинга процессов загрязнения
Байкальской природной территории ........................ 319
7.3.1. Модели оценивания полей длительного
загрязнения в окрестностях стационарного
источника .......................................... -
7.3.2. Реконструкция полей концентраций фторидов
в зоне влияния выбросов Иркутского алюминиевого
завода ............................................. 321
7.3.3. Оценка характеристик подъема дымовых шлейфов
от высотных труб Гусиноозерской ГРЭС ............... 324
Выводы .................................................. 329
Список литературы ....................................... 330
Заключение ................................................... 334
|
