В связи с чем моделирование в проведении глобального мониторинга имеет большую перспективу
В связи с чем моделирование в проведении глобального мониторинга имеет большую перспективу
Объектами мониторинга являются: приземные слои атмосферы, поверхностные и грунтовые воды, почвы, промышленные и бытовые стоки и выбросы, радиоактивные излучения и отходы.
Биоэкологический мониторинг осуществляют различные службы: гидрометеорологическая (метеостанции, гидропосты, обсерватории), санитарно-гигиеническая и эпидемиологическая (санэпидемстанции) и др. Биоэкологический мониторинг дает экспресс-информацию о состоянии окружающей среды и очень важен для всех районов, городов, населенных пунктов.
Объектами геоэкологического мониторинга служат: исчезающие виды растений, животных, микроорганизмов, природные эко- и геосистемы, агросистемы, лесные насаждения, рекреационные системы. Наблюдения ведутся на географических стационарах и специальных полигонах (тестовых участках). Тестовые участки предназначены для контрольных измерений и наблюдений, на них разрабатываются тесты (индикаторы) ПДК, ПДВ, ПДУ, ПДЭН, биологической продуктивности, естественной способности к самоочищению и т. д. Результаты, полученные на тестовых участках, рассматриваются как типичные, характерные для данной экосистемы. Большую работу в этом направлении выполняют гидрометеорологическая служба, сельскохозяйственные опытные станции, гидромелиоративные станции и др.
Объектами мониторинга являются: радиационный баланс, прозрачность атмосферы и ее антропогенное изменение, мировой водный баланс и загрязнение Мирового океана, крупномасштабные изменения в биогеохимических циклах элементов и веществ (CO2, O2, N, P, S, H2O и др.), энергообмен географической оболочки с космосом, мировая миграция птиц, животных, растений и насекомых, изменение климата на планете и др.
В целях проведения фоновых наблюдений по всему миру создается сеть биосферных заповедников, на территории которых запрещается производственная деятельность, представляющая опасность для всего живого. В настоящее время в 62 странах мира создано более 230 биосферных заповедников.
Начиная с 1960-х годов, огромную роль в организации глобального мониторинга стали играть методы космической съемки. Дистанционное зондирование Земли включает все работы, связанные с исследованием состояния окружающей среды из космоса. Особенно эффективны космические исследования, когда они сочетаются с аэровизуальными методами и наземными наблюдениями. Дистанционное зондирование Земли проводится с искусственных спутников «Метеор» и «Космос», пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций. Наблюдения с космических кораблей «Союз-3», «Союз-4», «Союз-5» позволили получить данные о строении Земли, без которых трудно прогнозировать поиски нефти и газа. Во время полета кораблей «Союз-7» и «Союз-9» была собрана интереснейшая информация о распределении пыли в атмосфере на разных широтах и в различных регионах Земли. С «Союза-9» была проведена съемка высыхающего залива Кара-Богаз-Гол, которая дала возможность не только определить запасы химического сырья, но и зафиксировать состояние залива, уровень воды и др. Космические методы широко используются при проведении экологических исследований в США, Франции и других странах мира.
Создание глобальных мониторинговых систем является качественно новым этапом в развитии мониторинга и требует больших финансовых затрат. Успехи информатики и вычислительной техники в последние годы приоткрыли двери в экологию методам моделирования. Модель должна как можно более точно описывать реальный объект, а живые объекты характеризуются множеством параметров, которые к тому же непрерывно меняются. Полную информацию о живом объекте получить практически невозможно, поэтому принципиально невозможно создать идеальную модель. Проблема еще более усложняется, если с помощью модели попытаться описать функционирование отдельных экосистем или биосферы в целом. Однако моделирование в проведении глобального мониторинга имеет большую перспективу.
Моделирование в экологии
Успехи информационных технологий в последние годы позволили применять в экологии методы моделирования, которые имеют большую перспективу в проведении глобального мониторинга, и прогнозирования.
Не смотря на ограниченность модели Дж. Форрестера (сам он называл ее учебной), ее значение в экологических исследованиях огромно: она продемонстрировала возможность объединения в модели производственных, социальных и экологических процессов.
Глобальная экология получила нужный ей метод исследования. «Работы Дж. Форрестера внесли существенный вклад в создание научного направления, чрезвычайно важного для всего человечества»,- отмечал академик Н. Н. Моисеев (47).
Рассматривая свою модель как предварительную попытку моделирования глобальных систем, Дж. Форрестер на основе проведенных модельных экспериментов пришел к следующему выводу: при сохранении современных социальных, демографических и других закономерностей, действующих в обществе, с середины 21 века начнется его деградация: сократится промышленное производство, снизится уровень жизни, уменьшится рождаемость и увеличится смертность, и в итоге резко и значительно сократится численность населения.
В 1972 г. по заданию Римского клуба Д. Медоуз и другими сотрудниками Массачусетского технологического института с помощью компьютерной программы, которая была опробована Дж. Форрестером, были исследованы различные показатели будущего развития жизни на Земле. Результаты исследований были опубликованы в работе «Пределы роста». Результаты выявили весьма пессимистическую картину будущего: сохранение современных темпов роста экономики и населения приведет уже в ближайшем столетии к гибели человечества из- за исчерпания сырьевых ресурсов, глобальной нехватки продовольствия, разрушения и загрязнения, если своевременно не будут приведены в действие эффективные политические мероприятия по планированию семьи, ограничению экономического роста, введению природосберегающих технологий в промышленности.
Составленная также по заданию Римского клуба более дифференцированная модель кибернетиков М. Месаревича (Кливленд, США) и Э. Пестеля (Франкфурт, ФРГ) была опубликована в 1974 г. под заголовком «Человечество на перепутье». В зависимости от выбранного сценария авторы разделили Землю в зависимости от динамики населения, ресурсов и т. д. на отдельные связанные между собой регионы и пришли к аналогичным выводам. Но выход из кризиса они видят в установлении нового глобального экономического порядка и справедливой (с их точки зрения) и долгосрочной системы распределения мировых ресурсов. Для обеих моделей, как указывали критики, характерны недостаточная дифференцированность данных и неудовлетворительный способ их обобщения, вследствие чего даже при незначительном изменении некоторых переменных можно прийти к совершенно иным методам. Кроме того, модели не учитывают имеющиеся конфликты внутри общества и его социальное расслоение, поэтому выдвинутые в них предложения не имеют политически убедительной перспективы. Это понятно и бесполезно требовать математической точности от моделей мирового развития. Они скорее выявляют опасности, которых следует ожидать, и указывают направления необходимых научных поисков.
Глава 7. Совершенствование управления окружающей средой и природопользованием
Л.И. Егоренков, Б.И. Кочуров
Геоэкология
Учебное пособие. – М.: Финансы и статистика, 2005. — 320 с.
Глава 7. Совершенствование управления окружающей средой и природопользованием
7.3. Перспективы глобального мониторинга
На Стокгольмской конференции по окружающей среде в 1972 г. было решено под мониторингом понимать комплексную систему наблюдения, оценки и прогноза состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.
Проблемы экологического мониторинга особенно важны на глобальном уровне. На практике цели глобального мониторинга определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных проектов, совещаний, деклараций.
Выделяют глобальный и локальный уровни мониторинга. Измерения по отдельным территориям могут происходить в рамках государственных исследовательских программ — в этом случае речь идет о национальном мониторинге.
Потребность в расширении понятия «природоохранные исследования» привела к созданию в 1972 г. на Стокгольмской конференции по окружающей среде международной програм-мы, получившей название ГСИОС (Глобальная система информации об окружающей среде). Ее основными проблемами являются: влияние загрязнения воздуха на здоровье людей в городах, качество воды на Земном шаре, качество пищевых продуктов; распространение потоков загрязненного воздуха в Европе, региональная программа наблюдения за кислотными дождями; климатические наблюдения, связанные с измерениями качества воздуха, исследование данных об исторических климатологических изменениях, мировой тепловой баланс; состояние океана, особенно у его морских границ, переход к исследованию открытого океана; исследование возобновляемых естественных ресурсов с учетом разрушения почв, исчезновения тропических лесов, вымирания растений и животных. Данные, получаемые по программе ГСИОС, охватывают землю, воздушное пространство и космос.
Появление спутниковых средств создало техническую основу для мониторинга окружающей среды. Ю. А.Израэль считает, что при его организации роль интегральных признаков, характеристик экологических систем, осредненных в больших масштабах (в пространстве и во времени), становится исключительной; при этом важное место должно отводиться дистанционным методам, способным непосредственно представлять данные по крупномасштабным изменениям.
Главная опасность при разработке системы мониторинга состоит в том, что из-за большого объема информации могут появиться ошибки ее систематизации, которые приведут к неправильной интерпретации данных и соответственно к неправильным решениям по изменению воздействия на окружающую среду. Поэтому разработка системы мониторинга сопряжена с исследованием организованности биосферы и классификацией ее составляющих и происходящих в ней процессов. Представленная таким образом информация в сжатом виде отражает исходные данные для этой сложной и важной разработки.
Д.Н. Сабуров и Е.А. Востокова считают, что в структуру системы мониторинга должны входить: а) сеть наземных станций; б) система дистанционного слежения; в) центр сбора, хранения и обработки данных; г) служба научного обеспечения мониторинга(рис. 7.2). Целью системы дистанционного слежения должна быть экстраполяция данных наземных станций на всю контролируемую территорию. Дистанционный контроль предлагается разделить на периодический (для обновления тематических карт с периодичностью 1-5 лет) и оперативный (для наблюдения быстропротекающих процессов: динамики снежного покрова и ледников, развития пожаров и др.). При оперативном контроле могут составляться «дежурные» карты и сопровождающие их сводки с периодом от 1 дня до 1 месяца. На основе «дежурных» карт могут разрабатываться прогнозы на срок до 1 года. Для обновления карт предложены исходные, «базовые» тематические карты пяти серий: 1) серия карт природного потенциала (ландшафтная, геологическая, тектоническая, полезных ископаемых, восстановленного растительного покрова и т. д.); 2) серия карт современного состояния природной среды; 3) серия оценочных карт; 4) серия прогнозных карт; 5) карта или серия карт мероприятий по рациональному природопользованию. При оперативном контроле могут использоваться карты двух типов:
1) карты состояния хозяйственно важных объектов или природных процессов и явлений; 2) карты изменений состояния и площадей объектов.
Рис. 7.2. Схема организации комплексных разноуровневых измерений загрязнения окружающей среды
В сфере решения проблем жизнеобеспечения и безопасности среды обитания более 25 лет ведет исследования и аэрогеофизические съемки государственное научно-производственное объединение «Аэрогеофизика».
Для проведения съемок используются разнообразные самолеты и вертолеты. Это позволяет проводить данные работы в любых условиях по всему миру. Исследования проводятся методами магнитометрии, аэрогамма-спектрометрической, индуктивной аэроэлектроразведки, аэрозольной, газовой и тепловой инфракрасной (ИК) аэросъемками.
Используются оригинальные собственные технологии, современная компьютерная методика сбора, хранения и обработки информации. Осуществляется интеграция данных в любые геоинформационные системы.
Тепловая ИК аэросъемка выполняется с использованием тепловизионной сканирующей системы высокого разрешения «ИКАР-002» (разработка «Аэрогеофизики»). Необходимо отметить, что тепловая инфракрасная аэрофотосъемка с высокой эффективностью, пожалуй, не имеющая аналогов, позволяет осуществлять поиск пятен нефтяного загрязнения акватории в районах нефтедобычи, в зонах активного движения танкеров и возможного сброса балластных вод, в районах крупных портов или в случаях аварий и катастроф, сопровождающихся утечкой нефтепродуктов. В отличие от визуальных методов картографирования таких загрязнений ИК аэросъемка выделяет даже очень слабые загрязнения.
Урок №54. Основные виды мониторинга
Тип урока- комбинированный
Методы: личностно-ориентированного подхода, частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный
Цель: формирование у человека системы практико-ориентированных знаний и умений и на их основе развития природосообразного поведения в окружающем мире.
Образовательные: освоение содержания экологического образования, смысл которого заключается в понимании естественных законов природы и их соотнесение с «искусственными законами» развития социума.
Развивающие: развитие ключевых компетентностей учащихся на примере содержания экологического образования;развитие исследовательских умений учащихся по оценке состояния различных компонентов окружающей среды.
Воспитательные:.формирование экологически грамотного поведения человека в окружающей среде, перевод знаний человека об окружающей среде в стиль его жизни (уклад жизни, образ жизни).
Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.
Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товарищей по классу; слушать и понимать речь других; работать в малой группе.
Познавательные: осмысление учащимися ценностей феномена жизни, ценности каждой формы существования жизни; ценности существования человека, его здоровья, социо-космической значимости ;
влияние человека на отдельные компоненты природы и влияние природы на все стороны человеческой деятельности;
подготовку школьников к практической деятельности в области биологии, экологии и медицины;
— установление гармоничных отношений с природой, со всем живым, как главной ценностью на Земле.
— формирование ключевых компетентностей на содержании экологического образования;
-создание таких педагогических условий, которые обеспечат право каждого школьника на индивидуальное развитие, которое соответствует его психологическому статусу, склонностям, потребностям, интересам, возможностям.
Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая
Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.
Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение
Развития таких ключевых понятий как «качество человека» (ценности, мировоззрение, сознание, мышление), «качество жизни» (уровень жизни, стиль жизни, уклад жизни), «качество окружающей среды» (состояние атмосферы, гидросферы, литосферы (педосферы), животного и растительного мира, вида Homo sapiens sapiens, культуры, образования).
Основные виды мониторинга
Экологическая напряженность в мире требует всестороннего и повседневного анализа состояния окружающей среды. Только на основании точных количественных данных можно принимать решения о проведении необходимых мероприятий, предупреждающих ухудшение состояния окружающей среды.
Первоочередным направлением в системе глобального мониторинга были названы наблюдения над загрязнением окружающей среды на импактном (уровень сильного глобального загрязнения), региональном и фоновом уровнях.
Ю. А. Израэль предложил следующую блок-схему мониторинга:
Из рисунка видно, что мониторинг не включает управление (регулирование) качеством окружающей среды. Однако очевидно, что для организации управления качеством окружающей среды совершенно необходимым условием является организация системы мониторинга.
При проведении мониторинга используются физико-химические, биологические, географические и др. методы, широко внедряются космические методы мониторинга.
По классификации, предложенной академиком И. П. Герасимовым, мониторинг
подразделяют на следующие подсистемы: биоэкологический, геоэкологический и био-
сферный
Первый уровень – биоэкологический (биологический, санитарно-гигиенический,
санитарно-токсикологический) мониторинг включает наблюдение:
за состоянием окружающей среды;
за степенью загрязнения природных объектов вредными веществами;
за воздействием этих –загрязнителей на человека и биоту в целом (совокупность
флоры, фауны и микроорганизмов);
за наличием в окружающей среде аллергенов, патогенных организмов, пыли;
за содержанием в атмосфере оксидов азота и серы, тяжелых металлов;
за качеством водных объектов, степенью их загрязнения и т. д.
Объектами мониторинга являются: приземные слои атмосферы, поверхностные и фунтовые воды, почвы, промышленные и бытовые стоки и выбросы, радиоактивные излучения и отходы
Биоэкологический мониторинг осуществляют различные службы: гидрометеорологическая (метеостанция, гидропосты, обсерватории), санитар-
но-гигиеническая и эпидемио-логическая (санэпидемстанции)
и др. Биоэкологический мониторинг дает экспресс-информацию о состоянии окружаю-
щей среды и очень важен для всех районов, городов, населенных пунктов.
Второй уровень системный геоэкологический (природно хозяйственный) мониторинг. Суть его заключается в наблюдении за изменениями в экологических системах (биогеоценозах), природных комплексах, за их продуктивностью, динамикой запасов полезных ископаемых, водных, земельных и растительных ресурсов.
Объектами геоэкологического мониторинга служат: исчезающие виды растений, животных, микроорганизмов, природные эко-и геосистемы, агросистемы, лесные насаждения, рекреационные системы. Наблюдения ведутся на географических стационарах и специальных полигонах (тестовых участках). Тестовые участки
предназначены для контрольных измерений и наблюдений, на
них разрабатываются тесты (индикаторы) ПДК, ПДВ, ПДУ,
ПДЭН, биологической продуктивности, естественной способности к самоочищению и т. д. Результаты, полученные на тестовых участках, рассматриваются как
типичные, характерные для данной экосистемы. Большую работу в этом направлении выполняют гидрометеорологическая служба, сельскохозяйственные
опытные станции, гидромелиоративные станции и др.
Объектами мониторинга являются: радиационный баланс,
прозрачность атмосферы и ее антропогенное изменение, мировой
водный баланс и загрязнение Мирового океана, крупномасштабные изменения в биогеохимических циклах элементов и веществ (СО2, О2, N. Р, 5, Н2О и др.), энергообмен географической оболочки с космосом, мировая миграция птиц, животных, растений и насекомых, изменение климата на планете и др.
В целях проведения фоновых наблюдений по всему миру создается сеть биосферных заповедников, на территории которых запрещается производственная деятельность, представляющая
опасность для всего живого. В настоящее время в 62 странах мира создано более 230 биосферных заповедников.
Начиная с 1960-х годов, огромную роль в организации глобального мониторинга стали играть методы космической съемки. Дистанционное зондирование Земли включает все работы, связанные с исследованием состояния окружающей среды из космоса. Особенно эффективны космические исследования, когда они сочетаются с аэровизуальными методами и наземными наблюдениями.
Дистанционное зондирование Земли проводится с искусственных спутников «Метеор» и «Космос», пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций. Наблюдения с космических кораблей «Союз-3», «Союз-4», «Союз-5» позволили получить данные о строении Земли, без которых трудно прогнозировать поиски нефти и газа.
Во время полета кораблей «Союз-7» и «Союз-9» была собрана интереснейшая информация о распределении пыли в атмосфере на разных широтах и в различных регионах Земли. С «Союза-9» была проведена съемка высыхающего залива Кара-Богаз-Гол, которая дала возможность не только определить запасы химического сырья, но и зафиксировать состояние залива, уровень воды и др. Космические методы широко используются при проведении экологических исследований в США, Франции и других странах мира.
Создание глобальных мониторинговых систем является качественно новым этапом в развитии мониторинга и требуют больших финансовых затрат.
Успехи информатики и вычислительной техники в последние годы приоткрыли двери в экологию методам моделирования. Модель должна как можно более точно описывать реальный объект, а живые объекты характеризуются множеством параметров, которые к тому же непрерывно меняются. Полную информацию о живом объекте получить практически невозможно, поэтому принципиально невозможно создать идеальную модель. Проблема еще более усложняется, если с помощью модели попытаться описать функционирование отдельных экосистем или биосферы в целом. Однако моделирование в проведении глобального мониторинга имеет большую перспективу.
1.Что называется мониторингом?
2.Включается ли в задачу мониторинга регулирование качества окружающей среды?
3.Какие методы используются при проведении мониторинга?
4.Назовите основные виды мониторинга (по классификации И. П. Герасимова) и дайте им краткую характеристику.
5.Расскажите о применении космических съемок для мониторинговых исследований
6.В чем заключается сложность использования в экологии метода моделирования?
Охрана окружающей среды и экологический мониторинг
Система комплексного мониторинга состояния окружающей среды «КЕДР-М»
Мобильный комплекс мониторинга состояния окружающей среды
Алексеев С. В Экология: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений разных видов.
В связи с чем моделирование в проведении глобального мониторинга имеет большую перспективу
Экологическая напряженность в мире требует всестороннего и повседневного анализа состояния окружающей среды. Только на основании точных количественных данных можно принимать решения о проведении необходимых мероприятий, предупреждающих ухудшение состояния окружающей среды.
На первом межправительственном совещании по мониторингу (Кения, 1974 г.), созванном Советом Программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП), были определены основные цели глобальной системы мониторинга окружающей среды.
Первоочередным направлением в системе глобального мониторинга были названы наблюдения над загрязнением окружающей среды на импактном (уровень сильного глобального загрязнения), региональном и фоновом уровнях.
Ю. А. Израэль предложил следующую блок-схему мониторинга:
Методы мониторинга. 
Из рисунка видно, что мониторинг не включает управление (регулирование) качеством окружающей среды. Однако очевидно, что для организации управле
ния качеством окружающей среды совершенно необходимым условием является организация системы мониторинга.
При проведении мониторинга используются физико-химические, биологические, географические и другие методы, широко внедряются космические методы мониторинга.
По классификации, предложенной академиком И. П. Герасимовым, мониторинг подразделяют на следующие уровни: биоэкологический, геоэкологический и биосферный.
