Мобильная версия
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТА
Наименование: «Разработка методов и технологий оценки объёмов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде Северной и Восточной Евразии по данным космического мониторинга»
Федеральная Целевая Программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»
Головной исполнитель проекта: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ «АЭРОКОСМОС»)
Научный руководитель проекта: академик РАН, профессор В.Г. БОНДУР
Организация-партнер: Институт дистанционного зондирования и цифровой Земли (RADI) Китайской академии наук (г.Пекин, Китай).
Соглашение № 14.583.21.0003
Уникальный идентификатор научных исследований (проекта) RFMEFI58314X0003
Дата начала проекта: 08.08.2014
Дата окончания проекта: 31.12.2016
Цель проекта: развитие и реализация новых подходов к мониторингу состояния воздушной среды с учётом антропогенных и природных воздействий, ориентированных на разработку методов и технологий мирового уровня, позволяющих снизить экологическую нагрузку на окружающую среду, а также усилить координацию исследовательской деятельности между Российской Федерацией и КНР.
Актуальность исследований обусловлена:
- серьезным экологическим ущербом, наносимым эмиссиями малых газовых компонент и аэрозолей, возникающими при природных пожарах;
- необходимостью предоставления оперативной космической информации для оценки влияния природных пожаров на состав атмосферы и по снижению их последствий;
- высокой эффективностью современных космических методов и технологий для определения распространения малых газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде;
- необходимостью создания новых и усовершенствования существующих методов и технологий комплексного оперативного мониторинга состава атмосферы в нашей стране.
Одним из наиболее важных параметров, влияющих на состояние воздушной среды при природных пожарах, является объем эмиссии продуктов горения выделившихся при горении биомассы. Для оценки таких эмиссий при природных пожарах применяются различные методы. При оценке выбросов углерода, помимо площади пожара, так или иначе, учитывается плотность пространственного распределения биомассы, содержание углерода в биомассе и полнота сгорания в результате пожара, а также отношение величины эмиссий к количеству сгоревшей биомассы или углерода, эмиссионный коэффициент. [Самсонов, 2006; Wotawa, 2009].
По данным космического мониторинга определяются площади, пройденные огнем и степень повреждений лесов от пожаров рассчитываются запасы лесных горючих материалов до пожара, определяется интенсивность горения и тип пожара. Это позволяет оценить количество загрязняющих веществ, эмитированного в атмосферу в результате горения.
В настоящее время подходы используемые для оценки объемов эмиссий, обладают низкой точностью, в связи с этим необходимы более совершенные методы получения данных о площадях пожаров, данных о наземной фитомассе и полноте сгорания. Для этого необходимо разработать методы расчета значимых параметров, повышающие точность оценок.
Основные решаемые задачи
НИИ «АЭРОКОСМОС» 
- Разработка методов оценки объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей при природных пожарах по спутниковым данным.
- Разработка технологических решений, направленных на сбор и обработку данных космического мониторинга для проведения оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах.
- Разработка технических решений по созданию макета системы оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах для проведения экспериментальных исследований.
- Создание фрагмента базы данных с результатом оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах, полученных для тестовых участков территории Российской Федерации на основании данных космического мониторинга.
Для решения поставленных задач будут реализованы специальные технологии, производится тематическая обработка космических изображений, сформированных в ИК-диапазоне спектра электромагнитных волн для выделения тепловых аномалий, обусловленных очагами пожаров на контролируемых территориях, будут рассчитываться площади пройденные огнём и объемы эмиссий.
При создании макета системы оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах будут реализованы технологии, обеспечивающие сбор данных космического мониторинга, предварительная обработка данных, конвертация и ввод данных в базу данных, редактирование данных в базе данных и их визуализация, тематическая обработка и визуализация ее результатов, защита от несанкционированного доступа.
Будет разработано специальное программное обеспечение (программные модули), в том числе модуль автоматизированного сбора исходных данных космического мониторинга о состоянии воздушной среды и модули тематической обработки данных о состоянии воздушной среды, полученные приборами MODIS (КА Terra, AQUA), OMI (КА AURA), AIRS (КА AQUA), AVHRR (КА NOAA), Метеор-М.
Природные пожары на территории России, обнаруженные из космоса
Институт дистанционного зондирования и цифровой Земли (RADI CAS, Китай)
- Разработка методик и технологий измерения и оценки объема эмиссий малых газовых компонент (СО, СО2) и аэрозольной оптической толщины.
- Разработка алгоритмов определения динамики эмиссий углеродсодержащих газов (СО, СО2) и аэрозольной оптической толщины по данным космического мониторинга.
Для решения задач проекта RADI CAS будет осуществлять количественные преобразования геофизических параметров, характеризующих состояние воздушной среды и её загрязнений, полученных с помощью многоспутниковых алгоритмов, исследование пространственных и временных характеристик аэрозолей на выбранных тестовых территориях. В задачи китайского партнёра также входит изучение качества воздушной среды на основе сопоставления результатов моделирования атмосферного аэрозоля и данных дистанционного зондирования Земли, взаимодействия аэрозолей, облаков и осадков и их влияния на стихийные бедствия, сравнительный анализ сильно загрязнённых районов Китая и России.
Научная значимость проекта
Научная значимость проекта заключается в разработке новых и усовершенствовании существующих методов и технологий мониторинга состава атмосферы, для более точной оценки объёмов эмиссий и распространения вредных газов и дымового аэрозоля в пространстве и времени, при природных пожарах, на основе данных космического мониторинга, с привлечением метеорологической и другой информации, а также данных о пожарах, с целью предотвращения экологической ущерба и улучшения качества жизни.
Основные ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта должны быть получены следующие научно-технические результаты:
НИИ «АЭРОКОСМОС»
- Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
- Обоснование выбора направления исследований;
- Методы оценки объемов эмиссий углеродсодержащих газовых компонент (СО, СО2) и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах по данным космического мониторинга.
- Технология сбора и обработки данных космического мониторинга для проведения оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах.
- Макет системы оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах для проведения экспериментальных исследований.
- Фрагмент базы данных результатов оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах, полученных для тестовых участков территории Российской Федерации на основании данных космического мониторинга.
- Предложения по реализации и внедрению результатов ПНИ.
- Технико-экономическая оценка результатов ПНИ.
- Проект технического задания на выполнение ОКР по созданию системы мониторинга для оценки объемов эмиссий и распространения малых газовых компонент и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах по данным космического мониторинга.
Институт дистанционного зондирования и цифровой Земли (RADI CAS, Китай)
- Многоспутниковое синергетическое количественное преобразование геофизических параметров воздушной (атмосферной) среды и её загрязнения
- Получение количественной информации об атмосферных аэрозолях над поверхностью суши и твердых примесях в атмосфере с помощью многоспутниковых синергентических алгоритмов;
- Исследование пространственных и временных характеристик аэрозолей на выбранных тестовых территориях.
- Анализ пространственных и временных характеристик параметров спутникового дистанционного зондирования воздушной (атмосферной) среды и загрязнения:
- Изучение качества воздушной среды на основе сопоставления данных модели атмосферного аэрозоля и данных дистанционного зондирования;
- Получение долгосрочных данных об аэрозольной оптической толщине на основе сетевого спутникового дистанционного зондирования.
- Дистанционное зондирование воздушной (атмосферной) среды и её загрязнения (моделирование, комплексные наблюдения и анализ):
- Исследование сильно загрязненного воздуха путем комплексного анализа дистанционных данных и результатов моделирования;
- Сравнительное изучение сильно загрязненных зон Китая и России.
- Взаимодействия аэрозолей, облаков и осадков и их воздействия на стихийные бедствия, связанные с выпадением осадков:
- Спутниковое дистанционное зондирование взаимодействий аэрозолей и облаков;
- Спутниковое дистанционное зондирование взаимосвязей аэрозолей и экстремального выпадения осадков.
Область применения
В практическом использовании результатов проекта могут быть заинтересованы Росгидромет, МЧС России, Минздрав России, промышленные предприятия, вузы и научно-исследовательские институты, организации субъектов Российской Федерации, а также различные ведомства и организации Китая и других стран.
Этапы выполнения проекта
Этап №1 «Выбор направлений исследований» 08.08.2014 – 31.12.2014
Этап №2 «Теоретические исследования, направленные на решение поставленных задач» 01.01.2015 – 30.06.2015
Этап №3 «Разработка методов и специального программного обеспечения для оценки объемов эмиссий и распространения углеродсодержащих газовых компонент (СО и СО2) и аэрозолей в воздушной среде при природных пожарах. Разработка программа и методики экспериментальных исследований» 01.07.2015 – 31.12.2015
Этап №4 «Экспериментальные исследования» 01.01.2016 – 30.06.2016
Этап №5 «Обобщение и оценка результатов исследований» 01.07.2016 – 31.12.2016
Литература
Самсонов Ю.Н., Куценогий К.П., Макаров В.И. и др. Аэрозольная эмиссия при лесных пожарах в бореальных лесах Сибири // Аэрозоли Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. C. 260–281.
105064, Москва, Гороховский пер. 4, "Аэрокосмос". Тел.: (495) 632-16-54, (495) 632-17-19. Факс: (495) 632-11-78.
E-mail: office@aerocosmos.info
www.aerocosmos.info
E-mail: office@aerocosmos.info
www.aerocosmos.info
