Блиновская Яна Юрьевна, Монинец Сергей Юрьевич, Хованец Виталий Анатольевич,
Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток,
Тел./факс: +7 (4232) 51-52-70, e-mail: blinovskaya@msun.ru
Понятие и функции карт чувствительности
Согласно статистическим данным, ежегодно в мировой океан поступает несколько десятков тысяч тонн нефти и нефтепродуктов. Это предполагает попадание их на побережье и его загрязнение, что может привести к обострению экологической ситуации не только в зоне разлива, но и в соседних районах. Как следствие, необходима разработка средств, позволяющих оперативно определять приоритеты при ликвидации разливов, моделировать и прогнозировать процессы, связанные с разливами нефти, а также оценивать ущерб, нанесенный в результате выброса нефти на побережье. К таким средствам и относятся карты чувствительности.
Понятие «карты чувствительности» не ново, первый опыт их создания относится к 1976 г., когда они начали составляться на бумажных носителях. Однако чрезмерная нагруженность таких карт значительно уменьшает их наглядность, затрудняет процесс чтения и практического применения. Очевидным становится преимущество комплексного решения тех же задач на новом уровне — в рамках информационной системы, выполненной на базе ГИС. Такая система позволяет осуществлять оперативный доступ к имеющейся информации, планировать мероприятия по ликвидации загрязнения прибрежно-морских зон в случае разлива, а также обеспечивать централизованный контроль качества информации со стороны заинтересованных органов, в том числе и природоохранных. Институт защиты моря Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского разрабатывает такую систему для восточного побережья о. Сахалин, где ведутся разработки шельфовых месторождений нефти.
Структура карт чувствительности
Основа информационного продукта разрабатывается в среде ArcGIS. Для представления системы конкретному пользователю используется набор программных компонентов MapObjects (рис. 1). «Слоистая» структура ГИС позволяет осуществлять подключение определенных данных по мере необходимости. Применительно к картам чувствительности слои ГИС содержат следующую информацию:
- базовые карты;
- геоморфология побережья, выраженная в системе индексов;
- климатические и гидрологические условия;
- биоразнообразие;
- объекты природопользования.
Рис. 1. Интерфейс информационной системы «Карты чувствительности» (Демо-версия).
Под базовой картой понимается географическая основа района потенциального разлива с прилегающими участками территории и акватории в масштабе, обеспечивающем необходимую детальность. Как правило, в них включаются, помимо абриса береговой черты и изобат, населенные пункты и коммуникации. Обычно это карты масштаба 1:250 000 и 1:100 000. В случае высокой концентрации уязвимых объектов на каком-либо участке или при высоких рисках загрязнения используются карты более крупного масштаба. В первую очередь к таким районам относятся особо охраняемые природные территории, портовые зоны, узости и т.д. В этом случае наиболее информативными являются морские навигационные карты. В информационной системе базовые карты представляются в растровом и/или векторном виде.
В основе технологии получения растровых карт лежит сканирование планшетов с высоким разрешением и их последующая обработка. Однако следует рассчитывать возможности техники для обеспечения оптимального режима работы. Растровые карты, как правило, используются для более детального обзора местности. Векторные карты являются наиболее функциональными, так как информация представляется в виде набора графических примитивов, и все данные хранятся в табличной форме. Для их создания используются векторизаторы, основной функцией которых является оцифровка растровых изображений.
Следующий элемент карт чувствительности – геоморфологическая характеристика побережья, куда включены сведения о генетическом типе берега, структуре пляжной зоны (ширина, рельеф, уклон, состав грунта и др.). Геоморфологическое строение береговой зоны в значительной степени влияет на время естественной очистки берега от нефтяного загрязнения и сложность его механической уборки. Наиболее точная и достоверная информация о геоморфологической составляющей может быть получена путем проведения полевых исследований в районе. Первичные же данные получают из литературных источников, отчетов предшествовавших исследований, с аэро- и космических снимков.
Климатические и гидрологические условия. Данный компонент карты включает в себя фактор сезонности, ледовую обстановку в районе, температуру воды и воздуха, а также распределение атмосферных осадков. Среди гидрологических параметров особо выделяется энергонагруженность побережья и наличие течений, влияющих на распределение вдольбереговых наносов. Эти факторы важны для определения возможности попадания загрязнения на побережье, поведения нефтяного пятна и выбора метода его ликвидации. Так, например, интенсивное волнение у скальных берегов может не допустить попадания нефти на побережье за счет возникновения отраженной волны.
Возможность представления характеристик, связанных с сезонностью, позволяет оценивать уязвимость объектов в разные периоды года, когда их чувствительность изменяется. Например, зимой концентрация чувствительных объектов в прибрежных зонах может уменьшаться.
Комплексная характеристика структуры побережья и его гидрологических особенностей находит свое выражение в индексации побережья по десятибалльной шкале. Каждому участку береговой зоны присваивается соответствующий индекс (рис. 2). В 1978 г. Гудлах Хейс предложил схему-классификацию побережий, отражающую уникальную геоморфологическую характеристику района. В ее основе лежит выявление связи между строением и структурой берега и физическими процессами, происходящими при попадании нефти на берег. Классификация побережий по степени их чувствительности к разливам нефти позволяет определить наиболее ранимые и более устойчивые к загрязнению районы, чтобы впоследствии облегчить процесс выбора приоритетных участков при ликвидации загрязнения. Выделяется 10 индексов. Берегам, имеющим минимальную чувствительность, присваивается индекс 1 – открытые выходы коренных пород. Индекс 10 имеют наиболее чувствительные закрытые заболоченные берега.
Рис. 2. Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению.
Информация о биоразнообразии – наиболее обширная составляющая системы. Чем выше плотность и разнообразие биологических компонентов на участке побережья, тем более высокой чувствительностью он характеризуются. На карте выделяются следующие группы объектов: птицы, млекопитающие, беспозвоночные, морские травы (рис. 3). На карте указываются не только места их распределения, но и данные об их жизненном цикле, в течение которого биота может менять свою чувствительность к загрязнению. Кроме того, объекты живой природы подвергаются риску при очистных мероприятиях. Поэтому, определяя приоритеты при ликвидации разливов, следует учитывать и концентрацию здесь живых организмов. Так, например, популяции многих морских млекопитающих относятся к категории редких, значит защита морских млекопитающих во время разлива нефти является одной из основных задач.
Рис. 3. Объекты живой природы – наиболее информативная составляющая карт чувствительности.
К объектам природопользования относятся: марикультурные, портовые и рекреационные хозяйства, рыбопромысловые участки и предприятия, очистные сооружения, месторождения минеральных ресурсов, особо охраняемые природные территории и частные постройки. Нефтяное загрязнение этих объектов способно причинить им значительный ущерб. Карты чувствительности показывают распределение данных объектов, их состав, специализацию, стоимостные характеристики.
Полнота предоставленной информации по объектам природопользования и живой природы позволяет точнее оценить величину ущерба в случае аварийного разлива нефти, а также стоимость реабилитации загрязненного участка. То есть, ведется определение как экономического, так и экологического ущерба.
Принципы функционирования карт чувствительности
Карты чувствительности позволяют представить информацию о районе потенциального разлива в различные сезоны и при определенных внешних условиях (погода, ледовая обстановка и т.д.). Подключение требуемых слоев данных при моделировании и/или реагировании на разлив дает возможность оперативного принятия следующих решений:
- определение приоритетов защиты при реагировании на разлив;
- оценка риска загрязнения прибрежно-морской зоны и выбор оптимальных методов очистки побережья в зависимости от его типа;
- определение необходимости реагирования на разлив нефти (в ряде случаев это оправдано по причине либо принципиальной недосягаемости нефтяного пятна, либо вследствие усугубления ситуации техникой);
- определение типа, области развертывания контрмер и их эффективности;
- предварительная оценка ущерба, нанесенного разливом.
Таким образом, разрабатываемая информационная система позволяет представить достаточную и необходимую информацию, связанную с разливами нефти и процессами их ликвидации.
