Как сообщает akm.ru, победителями конкурса Минобрнауки России на получение грантов на научные проекты стала 41 организация. Конкурс прошел в рамках подпрограммы «Фундаментальные научные исследования для долгосрочного развития и обеспечения конкурентоспособности общества и государства» программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».

Одним из победителей стал проект «Фундаментальные основы, методы и технологии цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки Байкальской природной территории» консорциума институтов Сибирского отделения РАН во главе с Институтом динамики систем и теории управления имени Матросова СО РАН.

Байкальская природная территория – сложный природный комплекс, на территории которого расположено озеро Байкал, признанное ЮНЕСКО всемирным природным наследием. Байкал считается самым глубоким озером в мире – его наибольшая глубина 1 642 метра – и одновременно крупнейшим естественным резервуаром пресной воды – 19% всех мировых запасов.

В течение нескольких последних лет ученые отмечают негативные изменения как в экосистеме озера Байкал, так и на Байкальской природной территории, многие называют их экологическим кризисом. В частности происходят изменения в растительных ландшафтах мелководной зоны Байкала. Впервые эти изменения в виде массового разрастания нитчатых водорослей были обнаружены водолазной группой Лимнологического института в 2011 году в зоне, прилегающей к поселку Листвянка. Далее количество подобных горячих точек на Байкале быстро увеличивалось. И во многом столь масштабные изменения подводных ландшафтов стали неожиданными, т.е. существующие схемы и методы мониторинга не способствовали заблаговременному обнаружению угрожающих предпосылок к смывам в водоемы биогенных элементов с мелководной зоны озера.

Землетрясения также могут оказать негативное воздействие на экосистему Байкала: например, в озеро селевым потоком, вызванным сейсмическим событием, могут попасть промышленные отходы. Чтобы избежать таких угроз, проект предполагает организацию пилотной системы цифрового мониторинга опасных геологических процессов на тестовых участках интенсивного развития инфраструктуры Прибайкалья. Будут организованы стационарные и временные пункты измерений параметров сейсмического режима, газовых эманаций, перемещений земной поверхности, режима подземных вод и активности инженерно-геологических процессов. Мониторинг послужит основой для прогноза опасных геологических процессов в районе озера и, в конечном итоге, – принятия органами государственной власти научно-обоснованных оперативных решений в случае возникновения угроз как природного, так и техногенного характера.

В рамках проекта ученых Сибирского отделения РАН будут разработаны новые методы и технологии комплексного экологического мониторинга и прогнозирования. «Одним из важных результатов выполнения проекта является создание Цифровой платформы мониторинга, благодаря которой можно будет формировать, в том числе онлайн, информационные ресурсы о состоянии экосистемы Байкальской природной территории, а далее обеспечивать их обработку для анализа и прогнозирования экстремальных природных явлений, гидрологических, геологических и геохимических процессов, экологических рисков для флоры и фауны, а также контролировать медико-экологическую и эпидемиологическую ситуации. В дальнейшем мы рассчитываем, что эта платформа может быть тиражирована на другие объекты Российской Федерации», – объясняет Игорь Бычков, научный руководитель проекта, академик, доктор технических наук, профессор, директор ИДСТУ СО РАН.

В конце июня 2019 года в Иркутской области из-за повышения уровня рек затопило несколько населенных пунктов. После первой волны паводка без жилья остались тысячи людей. Вторая волна обрушилась на область спустя месяц. В результате двух наводнений пострадали около 45 тысяч человек. Чтобы не допустить повторения катастрофы, ученые разработали цифровую платформу гидрологического и гидрофизического онлайн мониторинга озера Байкал и рек, которые в него впадают. Лимнологический институт СО РАН в тестовом режиме запустил станцию онлайн-мониторинга параметров Байкала, расположенную на научном стационаре поселка Большие Коты. Сейчас ведется доработка промышленных прототипов станций мониторинга толщины ледового покрова, которые себя хорошо зарекомендовали на ледовой переправе на острове Ольхон.

Проблему загрязнения Байкала органическими и неорганическими экотоксикантами и радионуклидами, включая вещества первого класса опасности – ртуть и СОЗ, ученые предлагают решить с помощью роботизированных систем плавающего и летающего типа. Системы обеспечивают высокую экономическую эффективность, экологичность и оперативность наблюдений.

Новые методы, которые будут использовать ученые, обеспечат прогнозирование на Байкальской природной территории катастрофических событий – пожаров, наводнений и их последствий. Понять происходящие изменения в региональных климатических режимах позволят новые методы комплексного мониторинга атмосферы на основе современной приборной базы, технологии атмосферной коррекции спутниковых изображений земной поверхности, а также технологий обработки мульти- и гиперспектральных данных дистанционного зондирования Земли.

Для более эффективного мониторинга ученые призывают усилить три составляющие. Во-первых, дополнить существующие схемы сезонного мониторинга технологической компонентой. Она позволит регистрировать гидрофизические, гидрохимические, газовые, видео-ландшафтные параметры водной среды и атмосферы в квазинепрерывном режиме, с онлайн трансляцией информации в единый архивно-информационный центр. Подобные станции нужно установить в местах с высокой антропогенной нагрузкой на прибрежные ландшафты. Станции, регистрирующие параметры глубинного Байкала, должны быть установлены вдоль его осевой части. При таком подходе информация о «пульсе Байкала» будет непрерывно транслироваться в исследовательский центр.

Во-вторых, нужно модернизировать методы мониторинга биоразнообразия Байкала. Помогут в этом современные молекулярно-генетические методы. Например, качественное и количественное определение биологических видов, присутствующих в точке отбора, на основе анализа пула ДНК, содержащихся в пробе воды или донных отложениях. Такой «бесконтактный» вид мониторинга широко применяется в мире, но в исследованиях на Байкале его не используют.

В-третьих, создать единый междисциплинарный центр экологического мониторинга, обеспечивающего координацию межведомственного и межрегионального взаимодействия. На базе этого центра будет осуществляться хранение и обработка данных экологического мониторинга и дешифрирование данных дистанционного зондирования Байкальской природной территории, с возможностью прямого информационного доступа к базе данных центра. Сборка разрозненных междисциплинарных данных в единый центр позволит значительно повысить качество прогнозных моделей по развитию экосистемы Байкала.

Создаваемая в рамках проекта Система лесного мониторинга Байкальской природной территории позволит отслеживать все основные экологические риски – лесные пожары, техногенные повреждения, внедрение чужеродной флоры и оскудение биоразнообразия – на основе дистанционного мониторинга в комплексе с наземным сбором информации.

Консорциум участников проекта состоит из 13 институтов Сибирского отделения РАН: ИДСТУ СО РАН, Лимнологический институт СО РАН, Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Институт земной коры СО РАН, Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований, Институт солнечно-земной физики СО РАН, Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Институт физического материаловедения СО РАН и Байкальский институт природопользования СО РАН.