Проекты

радиолокационный Мониторинг нефтяных загрязнений северной части Каспийского моря

В 2007 г. ИТЦ «СканЭкс» в сотрудничестве с некоммерческой организацией НП «Прозрачный мир» запускает он-лайн проект, направленный на мониторинг нефтяных загрязнений в Каспийском море. Проект ставит своей целью сбор оперативной и объективной информации о загрязнении акватории северной части Каспийского моря нефтью и нефтепродуктами и предоставление этой информации широкому кругу пользователей посредством открытого интернет-ресурса.

Мониторинг основан на оперативной всепогодной радиолокационной съемке со спутников «Envisat» и «Radarsat», организованной ИТЦ «СканЭкс». Для задач мониторинга используются разнообразные режимы съемки, включая широкообзорные, покрывающие акваторию моря полосой от 300 до 500 км с разрешением от 50 до 150 м.

Справка по мониторингу нефтяных пятен

В настоящее время не вызывает сомнений, что современная космическая радиолокационная съемка является наиболее эффективным средством для решения задачи мониторинга нефтяных загрязнений в море, благодаря ее всепогодности, независимости от освещенности, высокому разрешению и широкому обзору. Разлившаяся на поверхности моря нефть образует нефтяное пятно, пленка которого гасит мелкомасштабное ветровое волнение и формирует области выглаживания, именуемые сликами; эти слики отображаются темным тоном на радиолокационных изображениях (РЛИ). Однако имеется ряд природных факторов, ограничивающих применимость космической радиолокации для решения этой задачи. Так, например, при слабом ветре 1-2 м/с нефтяные пленки не различаются на фоне темной (выглаженной) морской поверхности, а при сильном ветре 10-12 м/с они исчезают с поверхности вследствие интенсивного волнового перемешивания. Скорость ветра между 3 и 8 м/с является идеальной для обнаружения нефтяных загрязнений: в этом случае слики выглядят темными пятнами на светлой (взволнованной) поверхности моря.

Чисто нефтяные загрязнения (сырая нефть) в море появляются редко, образуясь, главным образом, при авариях танкеров или буровых платформ, - наиболее часто на поверхности моря встречаются пятна, образованные нефтепродуктами (продуктами переработки нефти) или поверхностно-активными веществами (ПАВ) антропогенного происхождения (синтетические ПАВ – СПАВ). Эти вещества попадают в море самыми разнообразными способами – с речным стоком, с отходами судоходства, со стоком канализационных систем.

Особняком стоит нефть, выделяющаяся естественным образом из грифонов на морском дне – она формирует тонкие пленки нефти, которые антропогенным загрязнением, в общем смысле слова, считать нельзя. Тем не менее, они вносят существенный вклад в общей уровень загрязнения, особенно в юго-западной части Каспийского моря (см., публикации).

Кроме того, слики и сликовые образования могут быть образованы не только нефтью, нефтепродуктами и ПАВ, но и разнообразными процессами в верхнем слое моря и приводном слое атмосферы. Похожие поверхностные проявления на РЛИ могут создавать области ветрового затишья, апвеллинг, дождевые ячейки, внутренние волны в океане и атмосфере, биогенные ПАВ, цветение фитопланктона и т.п. Такие явления должны исключаться из рассмотрения на основе дополнительной информации о ветре, волнении, температуре поверхности моря и концентрации хлорофилла, доступной в настоящее время в интернете.

Наконец, нефтяные разливы отличаются от прочих сликов характерной формой, размером, контрастом, ориентацией относительно преобладающего ветра и течений, положением относительно объектов техногенной сферы (платформ, судов, терминалов).

Краткая информация по проекту

В данном проекте идентификация нефтяных загрязнений проводится на основе экспертной оценки по разработанной системе классификации. В случае обнаружения нефтяного загрязнения, данные оперативно размещаются на интернет-сайте проекта.

Для формирования представления об источниках загрязнения и полноценного анализа РЛИ, которые используются в проекте как основной источник информации о нефтяном загрязнении моря, применяется геоинформационный подход. Основные идеи геоинформационного подхода к проблеме картографирования пленочных загрязнений моря обоснованы и сформулированы в серии научных (публикаций). Он основан на интеграции в географической информационной системе (ГИС) разнообразных картографических, географических и геофизических данных и данных дистанционного зондирования Земли. В он-лайновой версии ГИС интегрированы данные, существенно помогающие эксперту в процессе идентификации и классификации пленочных загрязнений, обнаруженных на радиолокационных изображениях. Среди них – информация о характеристиках морского бассейна (береговая линия, батиметрия, прибрежная гидрография и т.п.), о навигации (судоходные трассы, порты, терминалы и т.п.), месторождениях нефти и газа, нефтегазоносностных структурах и об инфраструктуре топливно-энергетического комплекса (ТЭК) (скважины, трубопроводы, буровые и нефтяные платформы, нефтеналивные терминалы и т.п.).

Для создания ГИС использовались данные из разных источников: географические базы данных, навигационные карты, данные дистанционного зондирования и др. Основой ГИС послужили векторные слои общегеографического содержания, разработанные в НП «Прозрачный мир», с береговой линией, уточненной по снимкам со спутника Landsat-7 2006-2007 гг. Навигационные карты (издание ГУНИО МО РФ) послужили основным источником информации о батиметрии и навигационных объектах в северной части Каспийского моря, уточнение ряда которых, в частности, судоходных трасс, происходило по радиолокационным данным. Фирма «Геобайт» любезно предоставила векторные слои инфраструктуры ТЭК и нефтегазоносности северной части Каспийского моря из Электронной информационной системы «Нефтегазоносность России». Векторные данные о границах ценных природных объектов (заповедников, заказников, орнитологических территорий) предоставлены группой «Гис-Лаб» или созданы НП «Прозрачный мир» совместно с ней.

В результате пользователю предоставляется возможность интерактивного просмотра в ГИС результатов анализа РЛИ с подключением/отключением дополнительных информационных слоев по району мониторинга, просмотра описания и характеристик каждого загрязнения, визуализацией фрагмента радиолокационного изображения.

Предполагается, что обобщенные результаты мониторинга будут представлены в виде итоговых пространственно-временных карт распределения пленочных загрязнений моря и выявленных зон риска. Карты будут размещены в проекте в разделе «Результаты».

Проект выполняется на общественных началах и за счет средств организаций-участников проекта. Участники проекта сохраняют за собой право представлять независимую точку зрения по проблеме загрязнения Каспийского моря.

НП «Прозрачный мир» надеется, что наличие независимой объективной информации о случаях углеводородного загрязнения акватории побудит нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие компании своевременно реагировать на чрезвычайные ситуации, а государственные органы – осуществлять эффективный контроль и выстраивать действенную экологическую политику.

Координаторы проекта

Проект осуществлен НП «Прозрачный мир» (www.transparentworld.ru) в партнерстве с российскими организациями:

• Инженерно-технологический центр «СканЭкс» (www.scanex.ru)
• Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН (www.ocean.ru)
• ООО «Геобайт» (www.geobyte.ru)
• «Гис-Лаб» (www.gis-lab.info)

Идея проекта: О. Н. Гершензон (olga@scanex.ru)

Научное руководство: А. Ю. Иванов (ivanoff@ocean.ru)

Координаторы от ИТЦ «СканЭкс»: М.В. Зимин (zimin@scanex.ru), В. В. Затягалова (vzatyagalova@scanex.ru)

Координатор от НП «Прозрачный мир»: Д. Е. Аксенов (picea@online.ru )

Дизайн проекта: Д. Е. Аксенов, А. М. Костикова, А. Б. Матвеев, Ю. Э. Зенкевич

Постоянный адрес проекта: http://maps.transparentworld.ru/caspian

В проекте пятна пленочных загрязнений классифицированы следующим образом:

1. выносы со стоком рек (пленки нефтепродуктов, природных поверхностно-активных веществ (ПАВ) и синтетических ПАВ (СПАВ), поступающих в морскую среду со стоком рек с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (используются в процессах флотационного обогащения руд, разделения продуктов химических технологий, получения полимеров, улучшения условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьбе с коррозией оборудования, в текстильной, нефтяной и химической промышленности), а также со стоками с сельскохозяйственных угодий (входят в качестве эмульгаторов в состав пестицидов, инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов);
2. судовые разливы, образованные: 1) балластными водами, которыми заполняют танки нефтеналивных судов, а также водами, образованными в результате промывки танков – обычно смесями нефти и нефтепродуктов с водой; 2) отходами машинного отделения – смесями с водой горюче-смазочных материалов (ГСМ) различного типа, которые используются для смазки корабельных механизмов, и 3) трюмными (льяльными) водами, которые накапливаются на днище судна, и в большинстве случаев содержат некоторое количество нефтепродуктов и ГСМ;
3. вероятные судовые разливы (в том случае, когда судовой разлив имеет характерную форму, но четко не привязан к судну, судовой трассе, якорной стоянке, рейду и т.п., т.е. идентифицирован с вероятностью менее 50%);
4. нефтяные загрязнения (загрязнения нефтью и нефтепродуктами при утечках во время разведки, бурения, добычи и транспортировки нефти, а также из заброшенных нефтяных скважин, затопленных судов, грифонов на дне моря и т.п., а также случайные сбросы из нефтехранилищ, терминалов, НПЗ и др. объектов ТЭК);
5. вероятные нефтяные загрязнения (в том случае, когда разлив имеет характерные форму, текстуру и контрасты, но четко не привязан ни к одному из объектов ТЭК, т.е. идентифицирован с вероятностью менее 50%).

Наконец, в некоторых случаях характерные пятна, имеющие формы и размеры, типичные для нефтяных загрязнений, но иную - биогенную или антропогенную природу, будут классифицированы как скопления пленок ПАВ или СПАВ.

Список публикаций:

1. Иванов А.Ю., Востоков С.В., Ермошкин И.С. Картографирование пленочных загрязнений морской поверхности по данным космической радиолокации (на примере Каспийского моря) // Исследование Земли из космоса, 2004, № 4, c.82-92. (http://www.scanex.ru/ru/publications/pdf/publication13.pdf)
2. Иванов А.Ю., Ермошкин И.С., Фанг М. и др. Использование космической радиолокации широкого обзора для картографирования нефтяных загрязнений моря // Исследование Земли из космоса, 2005, № 5, с.78-95. ( http://www.scanex.ru/ru/publications/pdf/publication12.pdf)
3. Затягалова В.В., Иванов А.Ю. Мониторинг нефтяных загрязнений в море с помощью ГИС-технологии // http://www.gisa.ru/35856.html
4. Иванов А.Ю., Голубов Б.Н., Затягалова В.В. О нефтегазоносности и разгрузке подземных флюидов в южной части Каспийского моря по данным космической радиолокации // Исследование Земли из космоса, 2007, № 2, c. 62-81. ( http://www.scanex.ru/ru/publications/pdf/publication27.pdf )
5. Иванов А.Ю. Слики и плёночные образования на космических радиолокационных изображениях // Исследование Земли из космоса, 2007, № 3, c.73-96.
6. Иванов А., Голубов Б., Затягалова В. Прогноз нефтегазоносности и поиск нефтяных месторождений в море по данным космической радиолокации // Технологии ТЭК, 2007, № 4, с. 40-47.(http://www.oilcapital.ru/edition/technik/archives
   /technik/technik_04_2007/113048/public/113068.shtml)
7. Иванов А.Ю., Затягалова В.В. Картографирование пленочных загрязнений моря с использованием космической радиолокации и географических информационных систем // Исследование Земли из космоса, 2007, № 6 (в печати).