Требования к дистанционным средствам космического мониторинга

* минимальный размер объекта наблюдения, который способен устойчиво обнаружить оператор-дешифровщик

Относительно просто реализуются пассивные методы, которые можно разбить на три основные группы:

- методы измерения прозрачности атмосферы для прямого излучения Солнца, Луны, звезд;

- методы измерения отраженного и рассеянного земной поверхностью и атмосферой излучения;

- методы измерения уходящего теплового излучения.

Метод измерения поглощения атмосферой излучения Солнца, Луны или звезд (метод затменного зондирования) эффективно используется для определения профиля озона в диапазоне высот 50–110 км. Указанный метод позволяет устанавливать концентрацию и вертикальное распределение ряда оптически активных компонентов верхней атмосферы. Измерения проводятся в УФ-диапазоне с использованием аппаратуры, имеющей спектральное разрешение около 50 нм; 0,006–0,008 нм; 1 нм и принимающей излучение звезд и Солнца.

Активные спектрально-оптические методы дистанционного мониторинга атмосферы основаны на использовании процессов поглощения, рассеяния и флуоресценции, возникающих при прохождении излучения искусственного источника (лампы или лазера) через атмосферу.

Лазерная система с импульсным источником излучения (лидар) широко используется для зондирования облаков и аэрозолей как в тропосфере, так и в стратосфере. Лидары применяются для экологического мониторинга дымовых шлейфов и аэрозольных дымок, исследования пограничного слоя атмосферы, где аэрозоль играет роль трассера, исследования переноса радиации и физики облаков, мониторинга вулканических эффектов в стратосфере.

Измерения с помощью спутников являются в перспективе наиболее эффективным средством для наблюдения за распространением загрязнений от естественных и антропогенных источников, включая и загрязнения атмосферы в результате эксплуатации ракетно-космической техники. В процессе ее функционирования, а также в случае аварий на некоторых военных объектах в атмосфере и околоземном космическом пространстве образуются техногенные аномалии - газопылевая среда.

В целях дистанционного определения состава горячих газообразных загрязнений от стационарных и подвижных источников, таких, как, например, дымовые трубы или реактивные двигатели, разработан метод гетеродинного обнаружения. Сущность его заключается в следующем: термически возбужденное излучение на колебательных переходах молекул загрязняющих веществ, лежащих в ИК-области, смешивается с излучением гетеродина - перестраиваемого лазера, имеющего такую же частоту. Меняя длину волны лазерного излучения таким образом, чтобы она проходила через спектр линий поглощения загрязняющего вещества, получают частоту биений, когда разность частот этих двух сигналов соответствует полосе пропускания приемника.

Многообразны задачи, которые можно решить с помощью многоцелевых ускорительных средств: экспресс-анализ состава воздуха, воды, почвы; контроль износа и коррозии критических элементов трубопроводов, машин, механизмов и т.д.; таможенный контроль за ввозом и вывозом ядерных делящихся материалов, наркотиков, взрывчатых, токсичных, других биологически опасных веществ и т.д.; контроль ядерного оружия на орбите; прогноз землетрясений, цунами, тайфунов; контроль состава верхних слоев атмосферы и ионосферы; определение состава космических тел (метеоритов, комет и т.д.). Важно подчеркнуть, что малая интенсивность используемого пучка делает такой контроль неразрушающим исследуемый объект.

Космические снимки позволяют создавать блоковые модели истории формирования, динамики и прогноза развития ландшафтных систем на региональном и локальном уровнях; отражают реальную картину загрязнений, распространения процессов опустынивания и т.п. Однако на изображениях не видны многие признаки состояния растительности, которые могут быть получены лишь в результате локальных наземных исследований.

Объединение дистанционных и контактных средств экологического мониторинга в единую систему позволяет повысить оперативность получения и достоверность информации.

Основными законами и нормативными правовыми актами являются:

Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»;

Постановление Правительства Российской Федерации, от 31 марта 2003 года № 177 «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)»;

Наблюдения за качеством окружающей среды организуются и осуществляются с учетом и в соответствии со следующими принципами:

комплексности, т.е. наблюдения должны охватывать всю совокупность объектов окружающей среды, определенную для наблюдения и контроля программой мониторинга, и воздействующих на них природных и антропогенных факторов, а также учитывать различные процессы, происходящие в окружающей среде, физико-географические и др.), использовать результаты наблюдений метеорологических, гидрологических и других служб, которые дают возможность получить необходимую информацию о состоянии окружающей среды;

сопряженности, т.е. наблюдения, по возможности должны проводиться одновременно за качеством всех или нескольких объектов окружающей среды и функционирования объекта инфраструктуры;

обеспечения систематичности слежения (в соответствии с дискретностью, устанавливаемой программой мониторинга) за качеством окружающей среды и оперативности получения и обработки информации, в основном в темпе наступления события (режим реального времени);

репрезентативности наблюдений (представительности) объектов окружающей среды. При этом, при выборе точек взятия проб и постов наблюдения необходимо учитывать типичность (или наоборот, уникальность) физико-географических условий, направления и степени природных и антропогенных воздействий;

сочетания при проведении наблюдений возможностей наземных, морских, авиационных и космических средств и реализуемых на их базе методов наблюдения и оценки качества окружающей среды.

В целях решения задач наблюдения создаются наблюдательные сети системы экологического мониторинга, состоящие из:

постоянной сети пунктов наблюдений для постоянного инструментального контроля качества окружающей среды;

специализированной сети пунктов наблюдений (периодических или постоянных) для специального инструментального контроля качества окружающей среды в зонах, подвергшихся негативным воздействиям конкретных экологических факторов и контроля влияния источников загрязнения на качество окружающей среды;

временной сети пунктов наблюдений для контроля качества окружающей среды в зонах, неохваченных наблюдениями.

Узлами сетей наблюдений являются стационарные и мобильные посты, оснащенные средствами инструментального экологического контроля, средствами отбора пробы, а также средствами первичной обработки, регистрации и передачи информации в центры ее сбора и обработки. Мобильные посты применяются для ведения контроля качества окружающей среды по заданному маршруту или в зонах, где указанный контроль не был предусмотрен в силу каких-то причин.

В общем случае в Системе экологического мониторинга РФ регистрируется по результатам наблюдений и перерабатывается информация:

о реальных и потенциальных источниках экологических факторов природного и антропогенного характера, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, количественных и качественных значениях показателей параметров и характеристик негативного воздействия;

о действующих экологических факторах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, количественных и качественных значениях показателей параметров и характеристик негативных воздействий, а также их соответствия значениям санитарных и экологических нормативов допустимых воздействий;

о количественных и качественных значениях гидрометеорологических (метеорологических) показателей параметров и характеристик воздуха, воды и почвы;

о количественных и качественных значениях показателей параметров и характеристик качества окружающей среды, в том числе о стациально-деструкционных изменениях ландшафта земной поверхности и геоструктуры земли;

об угрозе применения и применении воздействий на окружающую среду средствами, запрещенными нормами международного права;

о деятельности по охране окружающей среды, рациональному природопользованию и сохранению природных ресурсов.

К действующим и потенциальным источникам неблагоприятных экологических факторов природного характера относятся:

– стихийные метеорологические явления, сопровождающиеся такими неблагоприятными экологическими факторами как сильный ветер, атмосферные осадки, гроза, пыльные (песчаные) и снежные бури, гололедно-изморозевые явления, температура;

– стихийные гидрологические явления:

высокие уровни воды,

снижение запасов воды в водных объектах суши, их высыхание, пересыхание,

сход снежных лавин, селей, оползней,

подтопление территории, размывание берегов, заболачивание, заиливание дна;

– стихийные морские гидрометеорологические явления:

штормы и цунами,

сильное волнение в пунктах базирования флота,

быстрое обледенение кораблей флота,

сильный тягун в портах и пунктах базирования флота,

экстремальные ледовые условия (напоры и интенсивный дрейф льдов, вызывающие повреждения кораблей, судов и береговых объектов),

сильные течения, приливы и отливы;

– стихийные геотектонические явления:

землетрясения силой 5 и выше баллов,

извержения вулканов;

природные пожары лесных, степных массивов, на торфяных разработках.

К действующим и потенциальным источникам воздействий неблагоприятных экологических факторов антропогенного, в том числе техногенного характера относятся:

территории, представляющие реальную или потенциальную опасность из-за неблагополучной экологической обстановки или экологического неблагополучия хотя бы одного из компонентов окружающей среды вследствие воздействия неблагоприятных экологических факторов природного или антропогенного характера;

объекты экономики – потенциальные источники чрезвычайных ситуаций;

действующие и потенциально-опасные объекты РФ.

В системе экологического мониторинга потенциально опасного объекта приоритетному выявлению, наблюдению и контролю значений показателей их параметров и характеристик на соответствие нормативам допустимых воздействий подлежат в первую очередь негативные воздействия экологических факторов, специфичных только для этого объекта, а также причины отклонения значений показателей от нормативов допустимых воздействий и возможность возникновения в следствие этого ситуаций с неблагоприятными экологическими последствиями.

Обеспечение органов управления информацией, получаемой в, Системе экологического мониторинга РФ осуществляется органами экологической службы в соответствии с установленным порядком.