Федеральная подпрограмма "Изучение и исследование Антарктики"

[cокращения] [введение] [раздел 1] [раздел 2] [раздел 3.1] [раздел 3.2]
[раздел 3.2.1] [раздел 3.2.2] [раздел 3.2.3] [раздел 3.2.4] [раздел 3.3] [раздел 3.4]
[раздел 4] [раздел 5] [раздел 6] [раздел 7]

3.2.3. Мониторинг природных сред Антарктики

(Работы по данному направлению скоординированы с работами по подпрограмме “Вопросы создания единой общего-сударственной системы информации об обстановке в Мировом океане”)

Полярные области, с одной стороны, являются весьма чувствительными зонами Земли к гло-бальным и региональным изменениям окружающей среды, обусловленным природными и антро-погенными факторами. Благодаря перигелийному положению земного шара в летние для южного полушария месяцы и высокой прозрачности атмосферы поверхности Антарктики достигает макси-мальное для Земли количество солнечной радиации. Здесь же расположена область самых низких температур воздуха на планете. Экстремальные климатические условия привели к функционирова-нию на континенте лишь небольшого количества примитивных форм флоры и фауны, чрезвычайно уязвимых к антропогенному воздействию. С другой стороны, процессы в Антарктике оказывают существенное воздействие на процессы планетарного масштаба.

Возможная дестабилизация существующих климатических условий может повлечь таяние ледника и повышение уровня Мирового океана. В связи с этим особое значение имеет организация сети мониторинга уровня моря в Антарктике, где существует лишь несколько современно оборудо-ванных станций. Мониторинг криосферы Антарктики является необходимым условием решения научных и прикладных задач при исследовании природно-климатической системы южной полярной области, включая и климат прошлого, и практического обеспечения прогностической инфор-мацией хозяйственной деятельности в Антарктике. Антарктида является единственной территори-ей суши, где Россия может проводить исследования по оперативной диагностике и предупрежде-нию отрицательных эффектов гелиогеофизических возмущений в работе технических средств. Уменьшение содержания озона до критических величин (“озоновая дыра”) представляет угрозу для жизни и является предметом пристального внимания мировой общественности, поэтому слежение за его уровнем в Антарктике имеет важнейшее значение.

Целью данного направления работ является развитие системы мониторинга за состоянием окружающей среды Антарктики, обеспечивающей диагноз ее изменений, опасных для хозяйствен-ной деятельности, а также научные, прикладные и иные работы в Антарктике.
Мониторинг включает регулярные наблюдения за текущим состоянием природных сред и динамикой их изменений, вызываемых естественными и антропогенными изменениями. Наиболее важными объектами мониторинга являются:

Ожидаемые результаты

  1. Банки и базы данных по различным компонентам природной среды.
  2. Информационные бюллетени, картографическая и графическая продукция.
  3. Комплексные параметры текущих изменений расширенной номенклатуры ключевых па-раметров окружающей среды.
  4. Усовершенствованная система мониторинга на основе автоматизированной обработки и распространения информации.

Наряду с выполнением постоянных круглогодичных наблюдений за современным состояни-ем природных сред предусматривается постепенное обновление научно-технической базы наблю-дений, средств анализа результатов, внедрение новой системы доведения информации до потреби-телей и специализированных банков данных, в том числе в реальном масштабе времени с исполь-зованием спутниковых систем передачи информации.

Планируется выполнение работ:

1998—2002 гг.

2003—2007 гг.

После 2007 г.

Необходимый объем финансирования работ по этапам составляет:

Расходы включают оплату труда персонала, осуществляющего регулярные наблюдения на станциях (600,0 млн р. в год), приобретение расходных материалов, необходимых для проведения наблюдений, поддержания и модернизации средств наблюдения, находящихся в Антарктике (2,8 млн р. в год), а также средства для  передачи данных по каналам связи, обработки данных, метроло-гическое и методическое обеспечение наблюдений и пр. (1,0 млн р. в год).

Мониторинг атмосферы (включая озоносферу)

В проблеме глобальных изменений климата существенная роль отводится диагнозу и прогно-зу климатических параметров отдельных регионов. Специфические особенности антарктического региона приводят к тому, что амплитуды колебаний климатических параметров при изменениях глобального климата существенно больше, чем в умеренных широтах.

В настоящее время имеются более чем 30-летние ряды непрерывных наблюдений за парамет-рами свободной и приземной атмосферы, отработана технология хранения и обработки гидроме-теорологической и аэрологической информации. Все это служит основой мониторинга климата антарктического региона.

Исследования атмосферы Антарктики показали наличие серьезной экологической угрозы — быстрого уменьшения концентрации озона вплоть до образования так называемой “озоновой ды-ры” в Антарктике вследствие сложного взаимодействие химических и динамических факторов. Имеются свидетельства возрастающей роли антропогенного химического разрушения озона. Ва-риации и тренды озона тесно связаны с изменениями структуры и циркуляции средней атмосферы. В свою очередь эти изменения в средней атмосфере влияют на вертикальное перераспределение энергии и долговременные изменения циркуляции и климата тропосферы. Разрушение антарктиче-ского озона, способное вызвать экологическую катастрофу, требует активных усилий в области мониторинга, а также анализа и моделирования.

Цели и задачи исследований

Ожидаемые результаты
  1. Обзоры текущего состояния климата Антарктиды по сезонам и в целом за текущий год и оценки аномальности состояния атмосферы.
  2. Набор статистических характеристик метео-аэрологического режима.
  3. Пополненная база данных мониторинга климата.
  4. Система мониторинга состояния средней атмосферы, включая озоносферу и ионосферу над Антарктикой.
  5. Модифицированные оценки трендов озона и метеорологических параметров в средней ат-мосфере с учетом квазидвухлетней цикличности в экваториальной зоне и их связи с климатически-ми изменениями в тропосфере Антарктики.
  6. Методы долгосрочного и краткосрочного прогнозирования состояния средней атмосферы.

Мониторинг материкового и морского льда

Масса антарктического ледяного покрова является важнейшим индикатором глобальных из-менений. Со времени Международного геофизического года в ряде пунктов материка с различной периодичностью проводятся наблюдения, дающие представления о характере и интенсивности таких процессов как аккумуляция снега на поверхности ледникового покрова, жидкий сток, движе-ние ледникового покрова, твердый (айсберговый) сток льда, межгодовые и многолетние колебания температуры в верхней 50-метровой части ледникового покрова. Наблюдения за составом стабиль-ных изотопов кислорода и водорода, образующих влагу атмосферных осадков, позволили опреде-лить сезонные и межгодовые изменения температуры атмосферы на пути от источников образова-ния до места выпадения осадков; наблюдения за концентрациями и химическим составом раство-римых твердых включений, содержащихся в свежевыпадающем и уже отложенном снеге позволи-ли грубо оценить сезонные и межгодовые изменения интенсивности переноса естественных и ан-тропогенных загрязнителей в Антарктиде. Необходимо уточнение имеющихся знаний на основе новых данных.

Площадь морского ледяного покрова, а также площадь полыней в нем являются ключевыми параметрами мониторинга для определения климатических тенденций. Текущее состояние льда, его краткосрочные изменения определяют работу судов, в том числе ведущих работу по обеспечению станций.

Основные задачи

Ожидаемые результаты

  1. Новые данные о приходной и расходной частях бюджета массы ледникового покрова, оценка тенденции их изменений во времени для прогноза состояния ледяного покрова на ближай-шие десятилетия.
  2. Данные об изменении температурного состояния верхних горизонтов ледникового покрова и тенденциях этих изменений в различных частях ледникового покрова.
  3. Данные об изменении состава стабильных изотопов атмосферных осадков.
  4. Массивы данных и ледовые обзоры по Южному океану для целей оценки современного со-стояния и тенденций эволюции морской части южной криосферы.
  5. Слежение за траекториями массового числа естественных ледовых объектов в целях уточ-нения и детализации крупномасштабного дрейфа льда в Южном океане.

Мониторинг уровня Южного океана

Величины колебаний уровня моря, осредненные по времени с целью исключения влияния приливов, отливов и волнения имеют фундаментальное значение в области наук о Земле. Для по-нимания процессов, вызывающих изменения уровня моря, и их прогнозирования необходимы дол-говременные ряды средних значений уровня Мирового океана. Имеющиеся данные показывают, что за последние 100 лет уровень моря поднялся на 10—20 см, причем существуют региональные особенности этих изменений. Долгопериодные тренды уровня моря могут быть вызваны изменени-ем объема воды в океане, изменением океанической циркуляции, подъемом или опусканием суши. В настоящее время неизвестно, насколько это повышение связано с термическим расширением верхних слоев океана, а в какой степени — с таянием ледников.

Поскольку суша может подниматься и опускаться, а мареографы измеряют только относи-тельное изменение положения поверхности моря, эта проблема должна решаться с помощью самых современных геодезических средств. Развитие Глобальной системы позиционирования (GPS) и измерение абсолютных значений силы тяжести позволяет привязать сеть мареографов к высоко-точной глобальной реперной системе. Такая глобальная система позволит, в конечном итоге, впер-вые выполнить измерения абсолютных величин колебаний уровня и тем самым спрогнозировать последствия ожидаемого глобального потепления.

Цели и задачи работ

Ожидаемые результаты

Экологический мониторинг

Объем информации об экологическом состоянии Антарктики явно недостаточен. От-сутствуют данные об ассимиляционной емкости антарктических природных сред, в первую очередь пресных вод, почв и мхов. Кроме того, отсутствуют сведения о путях попадания и процессах аккумуляции контаминантов в организме человека, а также оценки уровня здоро-вья людей в течение антарктической зимовки и в период реадаптации. Существующая ин-формация носит фрагментный характер и не соответствует современным возросшим требо-ваниям, выраженным в Протоколе об охране окружающей среды к Договору об Антарктике, принятом Консультативными сторонами 4 октября 1991 г. Согласно Протоколу стороны Договора должны осуществлять мониторинг ключевых параметров окружающей среды и ком-понентов экосистем для определения и обеспечения раннего оповещения о любых отрица-тельных воздействиях при осуществлении конкретной деятельности. Мониторинг даст воз-можность оценить те пределы, в которых такие воздействия соответствуют Протоколу, и обеспечивать поступление информации, необходимой для уменьшения или ослабления воз-действий, и, где это целесообразно, информации о необходимости приостановления, пре-кращения или изменения деятельности.
Мониторинг также обеспечит получение данных о явлениях и процессах жизни в Антарктике от клетки до организмов и экосистем. Мониторинг промысловых гидробионтов и среды их обита-ния обеспечит сохранение и рациональное использование биоресурсов Антарктики, в целом — сохранение экосистемы Южного океана.

Задачи работ

Ожидаемые результаты

Мониторинг состояния магнитосферы и ионосферы

Возмущения в магнитном поле и ионосфере непосредственно влияют на условия жизни и деятельности людей (медико-биологические факторы, функционирование радиотехнических и на-вигационных систем различного назначения, линии связи и электропередач, трубопроводы и др.) Геофизический мониторинг состояния магнитного поля и ионосферы полярной шапки (для России Антарктида является единственной территорией суши, находящейся в этой области) необходим для оперативной диагностики и предупреждения отрицательных эффектов гелиогеофизических  воз-мущений в работе технических устройств разного назначения. В ряде стран успешно функциони-руют системы мониторинга, опирающиеся на сеть наземных станций в полярной шапке, располо-женные в Канаде, Гренландии и Антарктиде, обеспечивающие глобальную информацию об ионо-сфере и о состоянии магнитного поля Земли. В России отмечается существенное отставание в дан-ной области, увеличивающееся  с каждым годом. Оно обусловлено прежде всего отсутствием на сети автоматизированных средств сбора информации и методов диагностики состояния полярной ионосферы и магнитного поля.

Регулярные наблюдения ионизирующего излучения в атмосфере в Антарктике на высотах от уровня моря до 30—35 км и непрерывные наблюдения космических лучей станциями нейтронных мониторов в Антарктике являются необходимой составной частью программы измерений, прово-димой мировой сетью стандартных приборов. Эффекты, наблюдаемые в потоках ионизирующего излучения в атмосфере и космических лучах, регистрируемых нейтронными мониторами, опреде-ляются процессами на Солнце, в магнитосфере и атмосфере земли. Мониторинг потоков этих час-тиц обеспечит комплексность изучения явлений в цепи “Солнце — гелиосфера — Земля”.

К настоящему времени получены многолетние ряды данных о потоках ионизирующего излу-чения на станциях Мирный и Восток. Однородный 30-летний ряд данных о потоках ионизирующе-го излучения на различных высотах атмосферы в Мирном  является уникальным в мировой науке.

Цели и задачи работ

Ожидаемые результаты

  1. Оперативная информация для глобальной диагностики состояния магнитного поля Земли и ионосферы.
  2. Методы, алгоритмы и программное обеспечение для оперативного сбора и анализа гео- и радиофизической информации.
  3. Оперативная информация о потоках заряженных частиц в атмосфере Антарктики и пото-ках космических лучей.
  4. Оперативный контроль за радиационной обстановкой в атмосфере Антарктики.
  5. Базы данных.

Сейсмический мониторинг

Слежение за сейсмичностью Антарктиды и окружающих областей началось в 1956 г., когда были организованы стационарные инструментальные сейсмические наблюдения непосредственно в Антарктиде. По данным советской станции Мирный были локализованы слабые близкие землетрясения, и анализ материала показал, что нельзя считать Антарктиду асейсмичным материком. Наблюдения последних лет подтверждают это предложение. За последнее время здесь произошел ряд землетрясений с магнитудами более 4,5, записанных большим числом станций глобальной сейсмической сети. Каждое землетрясение Антарктиды представляет особый интерес, так как до сих пор природа их происхождения дискутируется. Сейсмические наблюдения на станциях Мир-ный и Новолазаревская совместно с данными глобальной сейсмической сети необходимы для про-ведения обработки данных с целью получения основных параметров землетрясений (времени воз-никновения, географических координат и глубины очага, магнитуды). Эти данные составляют ос-нову сейсмического мониторинга, они необходимы для построения карт эпицентров и сопоставления с сейсмичностью прилегающих зон во времени и пространстве, а также с тектоникой региона.

Цели и задачи

Ожидаемые результаты

  1. Сейсмограммы, станционные бюллетени, база сейсмических данных.
  2. Каталоги и карты эпицентров землетрясений южной полярной области для научных исследований.
[cокращения] [введение] [раздел 1] [раздел 2] [раздел 3.1] [раздел 3.2]
[раздел 3.2.1] [раздел 3.2.2] [раздел 3.2.3] [раздел 3.2.4] [раздел 3.3] [раздел 3.4]
[раздел 4] [раздел 5] [раздел 6] [раздел 7]