Г.А. Бисеналина Применение радиолокационных данных

Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им.Л.Н. Гумилева, 2011, №4
Г.А. Бисеналина
Применение радиолокационных данных дистанционного зондирования для
мониторинга нефтяных загрязнений Каспийского моря
(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Казахстан)
В данной статье была рассмотрена проблема, связанная с загрязнением Каспийского моря нефтепродуктами, в связи
с добычей и морской транспортировкой нефти. А также преимущества радарной съемки перед другими средствами
наблюдения для контроля промышленной безопасности производства нефтедобычи в Каспийском море.
По мере увеличения масштабов шельфовой добычи и морской транспортировки нефти
возрастает необходимость информационного обеспечения всех заинтересованных организаций
об экологической ситуации в акватории Каспийского моря. Материалы спутниковой съемки
становятся все более востребованным наряду с информационными сервисами оперативного
мониторинга экологической и судовой обстановки.
Сегодня высокого уровня оперативной эксплуатации, в том числе и в Казахстане,
достигли технологии спутникового радиолокационного мониторинга нефтяных загрязнений
морских акваторий. Спутниковая информация дополняет данные других средств наблюдения
(авиационных, морских, береговых), обеспечивая оперативный всепогодный контроль
обширных акваторий.
Каспийское море - самый крупный в мире внутриконтинентальный водоем, не связанный
с мировым океаном, площадью более 398 000 км 3 . В Каспийском регионе находятся пять
государств: Казахстан, Россия, Азербайджан, Туркменистан и Иран, в прибрежной зоне
которых проживает более 5 млн. человек. Каспийское море обладает многообразием экосистем
и богатыми запасами природных ресурсов, а также имеет климатообразующее значение и
уникально тем, что донесло реликтовую флору и фауну, в том числе крупнейшее в мире стадо
осетровых рыб (90 % мирового запаса). В Каспийском море обитает более 500 видов растений
и 850 видов животных. Каспий является главнейшим миграционным путем и местом обитания
водоплавающих и береговых птиц [1].
Каспийское море представляет очень чувствительную экосистему. За последние
десятилетия под воздействием антропогенных и биохимических факторов резко ухудшилось
состояние экосистем в целом. На данный момент экосистема Каспия оценивается как
предкризисная и может ухудшиться в результате крупномасштабного вторжения в природную
среду из-за планируемой добычи нефти. Покрывая тончайшей пленкой огромные участки
водной поверхности, нефть оказывает вредное воздействие на многие живые организмы, и
пагубно влияют на все звенья биологической цепи. Для примера: чтобы отмыть от нефти одну
птицу требуется два человека, около часа времени и 1,1 тыс. литров чистой воды.
В настоящее время в разработке Каспийской нефти принимают участие более 60
иностранных компаний. Основными большими проектами в казахстанском секторе являются
Тенгиз и Карачаганак [2].
В августе - ноябре 2009 года в интересах компании ” ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть ”
был проведен мониторинг с помощью радарных спутников Radarsat-1 и Envisat-1 с целью
обнаружения загрязнений морской поверхности Каспийского моря нефтепродуктами и
определения возможных источников загрязнений. И в южной части казахстанского сектора
моря наблюдались несколько сликов длиной до 10 км. Они приурочены к местам добычи
нефти на шельфе, а также наблюдались в районе г. Шевченко (ныне Актау) и могли быть
связаны с нефтепереработкой и промышленными сбросами в порту (рис.1). Поверхностные
пленки также обнаружены и в открытом море по маршрутам Актау-Махачкала и Актау-Баку.
Наиболее возможные причины - несанкционированный (или аварийный) сброс с судов при
морских перевозках нефти [3].
226
Г.А. Бисеналина
Рисунок 1. Фрагмент снимка RADARSAT-1 от 07.10.2009 у побережья Казахстана
При катастрофах на нефтепромыслах все имеющие ныне технологии борьбы с
масштабными разливами нефти доказали очень низкую эффективность. Примером в XXI
веке безответственного действия человека на природу явилась добыча нефти в Мексиканском
заливе.
20 апреля 2010 года мощный взрыв на нефтяной платформе Deepwater Horizon в
Мексиканском заливе привел к ее затоплению и образованию на поверхности моря в
северо-восточной части залива гигантского нефтяного пятна. Поступление нефти в воды
Мексиканского залива продолжалось 86 дней, по различным оценкам ежедневно в море из
поврежденных конструкций поступало от 8400 до 9900 м 3 нефти, суммарный разлив составил
от 492 тыс. (min) до 627 тыс. (max) тонн, а нефтяная пленка время от времени покрывала
акваторию от 6 до 180 тыс. км 2 [4,5]. Часть залива удалось очистить от нефтяной пленки, но
удалить нефть с большой глубины невозможно. Итальянский ученый Джанлуиджи Зангари,
физик из Института Фраскати (Рим) в июне 2010 года опубликовал научную статью, которая
базировалась на данных спутников Федерального агентства океанических и атмосферных
наблюдений США. Он утверждал, что спутниковые данные четко указывают на коренные
изменения в структуре Гольфстрима. Течение Гольфстрим является частью единой системы
течений, берущий свое начало из Мексиканского залива и является важным звеном конвейера
Мирового океана. По мнению Зангари, спутниковые данные четко показали, что из-за
катастрофы в Мексиканском заливе единого Гольфстрима больше нет, Северо-Атлантическое
течение разделилось на части.
Мексиканский залив имеет океанские течения, где происходит круговорот воды с мировым
океаном и такую катастрофу экосистемам Мексиканского залива и прибрежных государств
пережить легче за счет гигантского водообращения, в отличие от Каспийского моря, который
имеет замкнутую экосистему. И если случиться катастрофа, которая будет на порядок меньше
катастрофы Мексиканского залива, то в Каспийском море погибнет вся экосистема.
227
Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им.Л.Н. Гумилева, 2011, №4
Рисунок 2. Платформа Deepwater Horizon после взрыва на снимках с вертолета
Рисунок 3. ” Кровеносная система ” Мирового океана. Конвейер океанических течений ( ” петля Брокера ” ),
обеспечивающий вертикальное перемешивание водной толщи. Коричневым выделены теплые течения, идущие около
поверхности (в пределах 1000 м), синим - холодные глубоководные течения, идущие над дном. Светлые кружки - это те
районы океана, в которых большое количество тепла отдается в атмосферу
Наилучшим инструментом для съемки акватории моря с целью обнаружения разливов
нефти является радиолокатор с синтезированной апертурой, который формируют
радиолокационные изображения поверхности моря. Радиолокационные средства наблюдения
из космоса представляют собой альтернативу, как общепринятым методам мониторинга, так
и другим датчикам дистанционного зондирования (в видимом и ИК - диапазонах), благодаря
следующему [6]:
228
Г.А. Бисеналина
∗ всепогодность и независимость от солнечного освещения;
∗ высокое разрешение, сравнимое с разрешением оптических датчиков;
∗ широкая полоса обзора (до 400-500 км);
∗ получение данных по любому району наблюдения с высокой периодичностью;
∗ высокая чувствительность к шероховатости поверхности моря или мелкомасштабному
ветровому волнению.
С помощью радиолокационных средств наблюдения возможно:
∗ обнаружение пленок практически всех видов нефти и нефтепродуктов по тем
возмущениям, которые наблюдаются на морской поверхности. Нефтяные пятна
обнаруживаются на радиолокационных изображениях, как темные сигнатуры по
отношению к окружающей морской поверхности, за счет ослабления радиолокационного
сигнала;
∗ определить достаточно точно пространственно временные характеристики загрязнений
нефтью и нефтепродуктами морской поверхности, включая параметры загрязнения
(границы, площадь);
∗ следить за их перемещением и трансформацией во времени;
∗ устанавливать возможный источник загрязнения.
Многие нефтяные компании пытаются скрыть от государств аварии, происходящие на
нефтепромыслах и сведения, полученные с радарных спутников, позволили бы контролировать
промышленную безопасность производства нефтедобычи в Каспийском море. В связи с этим
вполне очевидна необходимость создания всекаспийской системы мониторинга нефтяных
загрязнений на основе периодически обновляемых карт распределения и геоинформационных
баз данных.
ЛИТЕРАТУРА
1.Диаров М.Д. Доклад члена-корреспондента НАН РК, доктора геолого-минералогических
наук. ” Влияние деятельности нефтегазового комплекса на природную среду Северного
Каспия ” (http://www.caspinfo.ru/news/zips/Diarov.zip)
2.Пономаренко Д.В., - Институт Проблем Нефти и Газа РАН, Ушивцев В.Б., Водовский
Н.Б., - Институт Океанологии РАН, Ященко В. - ЗАО ” Октопус ” , Статья ” Нефтяные
разливы и защита морских экосистем путем создания искусственных рифовых полей ”
(http://www.octopusgaz.ru/index.php?m=articles/pub_razliv.html)
3.Кучейко А., Зорникова О. Статья ” Нефтезагрязнение в акватории Каспийского моря.
Результаты оперативного спутникового мониторинга ” // Инженерно-технологический центр
” Сканекс ” (http://www.scanex.ru/ru/publications/pdf/publication106.pdf)
4.Deepwater
Horizon
MC252
Gulf
incident
Oil
Budget.
National
Oceanic
and
Atmospheric
Administration.
August
2,
2010
(http://www.noaanews.noaa.gov/stories2010/PDFs/DeepwaterHorizonOilBudget20100801.pdf)
5.Deepwater Horizon Oil Spill(http://en.wikipedia.org/wiki/Deepwater_Horizon_oil_spill)
6.Иванов А.Ю. О различении пленочных загрязнений моря на радиолокационных
изображениях морской поверхности // Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 2011
(http://www.scanex.ru/ru/publications/default.asp)
Бисеналина Г.А.
229
Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им.Л.Н. Гумилева, 2011, №4
Каспий теңiзiнiң мұнаймен ластану монитрингi үшiн қашықтықтан зондтаудың радиолокациялық
деректерiн қолдану
Бұл мақалада Каспий теңiзiнiң мұнай онiмдерiмен ластануына байланысты, мұнай өндiру және мұнайды теңiз
арқылы тасымалдауға байланысты мәселе қарастырылды. Сонымен қатар Каспий теңiзiнде мұнай ондiру өндiрiсiнiң
өнеркәсiптiк қауiпсiздiгiн бақылау үшiн басқа да бақылау құралдары алдында радарлық түсiрудiң басымдығы.
Bisenalina G.A.
Application of Earth remote sensing radar data for monitoring of oil pollution in the Caspian Sea
In this article there were reviewed the issue related to oil-product pollution of the Caspian Sea due to oil extraction and
marine freight as well as advantages of radar survey against other means of observation for control of industrial safety of oil
extraction in the Caspian Sea.
Поступила в редакцию 11.04.11
Рекомендована к печати 27.05.11
230