- •Глобальные методы наблюдения и экологическое прогНоЗирование: учебное пособие
- •«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»
- •020801 (013100) «Экология» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
- •Введение.
- •Часть 1. Глобальные проблемы человечества в 21 веке.
- •1.1. Глобальные демографические проблемы населения нашей планеты.
- •1. 1.1. Динамика численности населения Земли.
- •1. 1. 2. Демографический взрыв хх века
- •1. 1. 3. Изобилие или голод
- •Проблемы экологии и безопасности ближнего космоса.
- •1.2.1. Техногенный мусор – происхождение и классификация.
- •1. 2. 2. Плотность загрязнения ближнего космоса и вероятность столкновения космических объектов с техногенным мусором.
- •1. 2. 3. Повреждения и разрушения космических аппаратов.
- •1. 2. 4. Перспективы решения проблемы засорения ближнего космоса в настоящее время.
- •Проблемы изменения климата Земли.
- •1. 3. 1. Парниковый эффект.
- •1. 3. 2. Киотский протокол.
- •1.4. Проблемы истощения озонового слоя.
- •1. 4. 1. Роль озонового слоя.
- •1. 4. 2. Естественные процессы образования и разрушения озона в стратосфере.
- •1. 4. 3. Техногенные изменения озонового слоя.
- •1. 4. 4. Открытие озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 5. Механизм возникновения озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 6. Международная защита озонового слоя Земли.
- •1. 4. 7. Озоновый щит над Россией.
- •Часть 2. Объекты экологии и задачи экодиагностики
- •2. 1. Терминология.
- •2. 2. Основные термины и определения.
- •2. 3. Дополнительные специальные термины для экодиагностики.
- •2. 4. Задачи экодиагностики.
- •2. 4. 1. Стандарты и нормативные документы.
- •1. К охране атмосферы относятся:
- •2. 5. Основные задачи.
- •2. 6. Технологии диагностирования.
- •Часть 3. Радиационный экологический мониторинг
- •3. 1. Физические основы
- •3. 2. Диагностика радиоактивного загрязнения атмосферы.
- •3. 3. Диагностика радиоактивного загрязнения воды.
- •3. 4. Диагностика радиоактивного загрязнения территорий.
- •Часть 4. Радиоволновой экологический мониторинг.
- •4. 1. Радиоволновые методы экодиагностики.
- •4. 2. Мониторинг земного покрова.
- •4. 3. Мониторинг водных систем.
- •4. 4. Мониторинг атмосферы.
- •Часть 5. Оптический экологический мониторинг.
- •5. 1. Оптический контроль атмосферы.
- •5. 1.1. Физические основы и классификация оптических методов диагностики.
- •5. 1. 2. Лидарные методы.
- •5. 1. 3. Нефелометрические и трассовые методы диагностик аэрозолей.
- •5. 1. 4. Оптические счетчики аэрозолей.
- •5. 1. 5. Методы диагностики газообразных соединений.
- •5. 2. Диагностирование поверхности Земли.
- •5. 2. 1. Задачи и диагностическая модель.
- •5. 2.2. Аппаратура.
- •Диагностирование водной среды.
- •5. 3. 1. Задачи и физическая модель.
- •Часть 6. Тепловая экологическая диагностика.
- •6. 1. Задачи тепловой диагностики.
- •6. 2. Физические основы и элементная база тепловой диагностики.
- •6. 3. Средства контроля температуры.
- •6. 4. Технология проведения тепловой диагностики.
- •6. 5. Применение тепловой экодиагностики.
- •6.5. 1. Тепловая диагностика атмосферы.
- •6. 5. 2. Тепловая диагностика гидросферы.
- •Часть 7. Химико-аналитический экологический мониторинг.
- •7. 1. Влияние химических продуктов на окружающую среду.
- •7. 2. Химико – аналитическая экологическая диагностика (хаэд).
- •7. 3. Универсальные комплексы хаэд.
- •Часть 8. Экологическое прогнозирование.
- •8. 1. Экологическое моделирование.
- •Экологическое моделирование глобального типа.
5. 2. Диагностирование поверхности Земли.
5. 2. 1. Задачи и диагностическая модель.
Основные области применения дистанционного зондирования – геологическое обследование, обследование городского землепользования, возможности сохранности урожая, оценки его величины, последствий наводнений, землетрясения, извержения вулканов, лесных и подземных пожаров. Очевидно, что разные объекты живой природы требуют различных сведений о природных условий, что вызывает необходимость строить различные диагностические модели. Естественно выделяются три основные группы экологических условий: растительного мира, животных, жизни человека (последняя тесно сопряжена с социальными условиями).
5. 2.2. Аппаратура.
Используемые в дистанционном зондировании приборы можно подразделить на две группы:
спектральных данных, дающие детальную спектральную информацию об объекте;
формирующие изображение, дающие информацию относительно пространственной структуры и обычно некоторую спектральную информацию.
Первая группа приборов получает данные путем спектрального сканирования. В дистанционном зондировании системы спектральных данных обычно используют при полевых исследованиях.
Фотогафические системы. Фотографические средства являются родоначальниками систем дистанционного зондирования и характеризуются очень высоким пространственным разрешением. Фотографическая система – кадровая система: все данные об изображении получаются одновременно. Фотографирование дает наиболее детальную информацию о пространственной структуре земной поверхности. Фотосъемка с пилотируемых орбитальных станций достигли разрешения 10 м.
Телевизионные системы. Они дают видимое изображение зондируемой поверхности. Их разновидностью являются тепловизионные системы, дающие видимый аналог теплового изображения. Телевизионные съемки наиболее перспективны для наблюдения быстро меняющихся природных явлений.
Оптико – электронные спектрометры. Ими называют приборы предназначенные для измерения спектрального распределения яркости протяженных излучателей.
Активная локация. Активные съемки (лидарные, лазерные, спектрометрические и др.) осуществляются в основном с самолетов, так как космические съемки требуют больших энергетических затрат. Тем не менее их применение в будущем является перспективным ввиду их высокого пространственного разрешения, независимости от состояния атмосферы, спектральной избирательности и др.
Диагностирование водной среды.
5. 3. 1. Задачи и физическая модель.
С проблемой защиты акваторий от поступления в них загрязнений тесно связана проблема их обнаружения и картирования. При дистанционном зондировании загрязнений вод должны решаться следующие задачи:
обнаружение загрязнений;
картирование загрязнений – установление границ загрязненного участка;
определение толщины пленки загрязнений;
определение возраста пленки;
идентификация – определение сорта пролитого нефтепродукта или других
загрязнений.
Дистанционные методы обнаружения загрязнений можно подразделить на пассивные и активные. При применении пассивных методов регистрируется излучение водной поверхности или отраженное этой поверхностью солнечное излучение. При применении активных методов на зондируемую водную поверхность от искусственного источника подается излучение определенного спектрального состава и регистрируется отраженное, рассеянное или флюоресцентное излучение, либо изменение характера поляризации отраженного излучения. Наиболее перспективными методами оптической диагностики загрязнений поверхности водных бассейнов являются активные флюоресцентный и рефлектометрический методы.