Пункт 4g повестки дня коос

Анализ экологических сфер – потенциальный инструмент СГЭО

Четкие цифровые подходы к экологической классификации впервые стали применяться в конце 1980-х годов в Австралии в результате все большего распространения геоинформационных систем, интерполированных климатических данных и многомерных процедур, обеспечивающих обработку большого количества данных. Новозеландские ученые стали изучать системы экологической классификации в качестве пространственных основ управления биоразнообразием и ресурсами как на региональном, так и на общенациональном уровнях.

Надежной основой для отбора подходящих экологических параметров, которые можно было бы включить в рассматриваемую классификацию, стала зависимость между характером лесов и окружающей средой Новой Зеландии. Для описания химических и физических факторов, стимулирующих и/или ограничивающих рост растений, были отобраны пятнадцать переменных параметров, характеризующих климат, склоны и почвы. Эти параметры были объединены в виде растровых или сетчатых слоев с разрешением 100 м и четырьмя уровнями классификационной детализации, каждый из которых содержит, соответственно, 20, 100, 200 и 500 экологических групп. Такая организация данных позволяет применять эту классификацию к разным пространственным масштабам.

Подобные многомерные классификации имеют значительные преимущества перед традиционными классификациями, основанных на субъективном синтезе многочисленных слоев картирования, поскольку они носят четкий характер, воспроизводимы и допускают масштабирование. Для многомерной классификации основополагающее значение имеет понятие экологического расстояния. Если имеются данные о двух точках, каждая из которых описана определенным рядом переменных экологических параметров, то экологическое расстояние между этими точками прямо пропорционально экологическому различию между ними, усредненному по всем экологическим параметрам. Такой подход является усовершенствованным способом отражения основополагающих экологических параметров (слоев), которые формируют окружающую среду и определяют тип экосистем. Этот подход позволяет, например, прогнозировать местонахождение экосистем и сред обитания так, чтобы это служило целям управления.

Институт «Лэндкэйр Рисерч» будет использовать регион моря Росса для разработки первоначального Анализа экологических сфер (АЭС). Это процесс состоит из трех главных этапов: первоначальная компоновка слоев данных, которые будут задействованы в процессе классификации, проведение классификации как таковой и подготовка документов, сопровождающих классификацию.

Слои данных будут подобраны таким образом, чтобы обеспечить идентификацию и дифференциацию физической среды Антарктики. В состав этих слоев могут войти климатические данные (температура воздуха и почвы, скорость ветра, солнечная радиация, давление воздуха), данные о рельефе и геологии (склоны, топографическая ровность, экспозиция склонов, геология) и данные о ледовом покрове (например, постоянный ледниковый лед, сезонный морской лед, подземный лед). Для этого будут использованы международные базы данных, однако из-за отсутствия цифровых данных некоторые слои (например, климат) будет легче сформировать, чем другие (например, рельеф).

Отправной точкой для определения размера ячеек при проведении АЭС в регионе моря Росса, наверное, будет 200-метровая Цифровая модель высоты над уровнем моря (она уже разработана в рамках проекта антарктического картирования «Радарстат»). Рекомендуется единый размер ячеек (с пространственным разрешением около 200-500 м). При проведении АЭС для всей территории Антарктики приемлемо более низкое разрешение (например, 1-5 км).

Как только будут определены и приведены к единому размеру ячеек основополагающие слои данных, на языке С++ будет составлена системная выборка данных, которая будет проанализирована с помощью многомерной классификационной программы. Мы не думаем, что классификация региона моря Росса вызовет затруднения, поскольку эта схема уже отработана на других (хотя и неполярных) регионах.

В качестве пилотного классификационного участка для отработки методов интерполяции данных, моделей и прочих переменных, используемых для формирования пространственных слоев данных, будет выбран сегмент хорошо изученной части региона моря Росса, протянувшийся от морского льда до ледникового покрова (например, от пролива МакМердо до Восточно-антарктического ледникового покрова, или от залива Терра Нова до ледникового покрова). У нас больше данных о сегменте «МакМердо», однако сегмент «Терра Нова» более репрезентативен.

После того, как будет сформирован классификационный слой, наступит этап разграничения различных уровней классификации, пригодных для целей управления. В этом процессе должны принять участие конечные пользователи данной системы, включая КООС. Вероятно, для Антарктики будет использоваться меньшее количество уровней детализации (может быть, только один, включающий, наверное, 100 разных типов окружающей среды), чем для Новой Зеландии, у которой четыре таких уровня, включающих до 500 разных типов окружающей среды. Желательно, использовать стандартный набор уровней и типов окружающей среды, чтобы создать единый язык для таких видов деятельности, как составление докладов об окружающей среде, и максимально облегчить возможность сравнения или объединения результатов, полученных в разных местах и разными национальными программами, осуществляющими деятельность в Антарктике.

Экспертный анализ

В целях подтверждения того, что выбранные допущения и альтернативы, касающиеся физической среды Антарктики, приемлемы для широкого круга пользователей, необходимо наладить контакты с целым рядом экспертов, работающих в различных областях науки об Антарктике. При том, что мы уже установили множество первоначальных контактов, направляя запросы о пространственных данных, в ходе разработки АЭС будет налажена связь с еще более широким кругом исследователей. Мы проведем консультации с этими экспертами в целях подтверждения правильности выбора первых слоев данных и получения предложений относительно возможных альтернативных переменных, обеспечивающих полный пространственный охват (с учетом определенных пределов погрешности). Новая Зеландия выражает благодарность Австралии и Австралийскому антарктическому отделу за то, что для этой работы был выделен Ли Белбин, специалист по антарктическим данным, обладающий богатым опытом в проведении классификации окружающей среды.

На данном этапе Новая Зеландия не может провести классификацию всего региона моря Росса, не говоря уже о всей территории Антарктики. К классификации региона моря Росса можно будет приступить, когда будет получен исчерпывающий объем данных и обеспечен полный пространственно-временной охват.

Затем, используя знания, полученные в ходе разработки АЭС для региона моря Росса, мы сможем создать систему классификации более высокого уровня (например, АЭС для всей территории Антарктики). Первый уровень этой классификации, возможно, будет ограничен 20-30 разными типами окружающей среды (например, ледники, морской лед, сухие долины, горы, нунатаки и т.д.). Регион моря Росса можно использовать как относительно репрезентативную часть антарктического континента. Уровень детализации, созданный в рамках АЭС региона моря Росса, будет намного выше того, что может дать АЭС всей территории Антарктики, однако он позволит проводить сравнение результатов двух АЭС в той или иной форме. На данном этапе есть возможность расширить классификацию с охватом значительной части морской территории, для чего следует использовать такие слои данных, как морской лед и батиметрия.

Для проведения Анализа экологических сфер необходима информация об окружающей среде. В данном случае это данные о температуре воздуха и почвы, скорости ветра, солнечной радиации, давлении воздуха, склонах, топографической ровности, экспозиции склонов, геологии и ледовом покрове. Новая Зеландия просит членов КООС определить исследователей, у которых могут быть наборы пространственных данных, пригодных для проведения Анализа экологических сфер в Антарктике (особенно в пределах первоначально выбранных сегментов, направленных к западу от пролива МакМердо и залива Терра Нова к ледниковому покрову), и направить их контактные данные в Новую Зеландию [hkeys@doc.govt.nz].

Предварительный график (в зависимости от финансирования)

Первый год (2003-04 гг.)

• 
  Работа с потенциальными конечными пользователями в целях выявления важнейших экологических факторов (климат, геология, топография, лед), определяющих различные физические типы окружающей среды в регионе моря Росса.
  
• 
  Проведение экспериментальной классификации изучаемых участков, охватывающих широкий круг условий (например, морской лед, прибрежные острова, участки суши, свободные от ледникового покрова, горные хребты, нунатаки, ледники, ледниковый покров).
  

Второй год (2004-05 гг.)

• 
  Выпуск отчета с описанием экспериментальной классификации и возможных вариантов рабочей классификации.
  
• 
  Начало компоновки слоев экологических данных, необходимых для составления экологической классификации региона моря Росса.
  
• 
  Оценка возможностей применения данной классификационной методики ко всей территории антарктического континента, включая обращение за финансовой поддержкой в международные организации.
  

Третий год (2005-06 гг.)

• 
  Взаимодействие с конечными пользователями в целях определения приемлемости различных вариантов классификации.
  
• 
  Подготовка рабочей классификации региона моря Росса.
  
• 
  Публикация материалов с описанием классификации региона моря Росса.
  
• 
  Разработка сайта с тем, чтобы конечные пользователи могли получить Интернет-доступ к рабочей классификации региона моря Росса и ее основополагающим данным.
  

Четвертый, пятый и шестой годы (2006-08 гг.)

• 
  Разработка рабочей классификации для всего антарктического континента.
  
• 
  Публикация материалов с описанием классификации антарктического континента.
  
• 
  Разработка сайта с тем, чтобы конечные пользователи могли получить Интернет-доступ к рабочей классификации и ее основополагающим данным.
  

Финансирование

Новая Зеландия выполняет эту работу, во многом, благодаря сотрудничеству с различными национальными ведомствами и институтами. Мы подали заявку на получение финансирования из крупнейшего в Новой Зеландии источника финансирования государственной науки. Если эта заявка будет удовлетворена, станет возможным проведение Анализа экологических сфер в регионе моря Росса (т.е. осуществление описанной выше работы до третьего года, включительно). Кроме того, в Правительство напрямую направлена просьба о дополнительном выделении 40 тысяч новозеландских долларов с тем, чтобы провести работу над сегментом «Терра Нова», изучить возможность проведения АЭС на всей территории Антарктики и приступить к формированию слоев данных для рабочей классификации территории Антарктики в 2004-05 гг. или ранее. Для разработки общеантарктического АЭС и в дальнейшем СГЭО потребуется дополнительное финансирование.

Заключение

Анализ экологических сфер технически возможен и обеспечит формирование научной базы системы геоэкологических основ, которую необходимо создать для Антарктики в соответствии с Приложением V к Протоколу. Такая научно обоснованная классификация окружающей среды Антарктики поможет КООС в провести идентификацию и обеспечить охрану особых районов Антарктики. Кроме того, она поможет интегрировать управление охраняемыми районами, кумулятивные воздействия, экологический мониторинг и отчетность, а также другие меры управления антропогенными воздействиями. Общими рамками для этих потенциальных выгод и направлений использования системной экологической классификации может служить более широкая концепция Системной охраны окружающей среды Антарктики (СООСАН).

Для разработки надежной классификации необходимо накопить и обработать значительный объем данных. Это потребует определенного времени, и в рамках предварительного графика была определена программа работ на период до шести лет. Подана заявка на получение финансирования для проведения Анализа экологических сфер в регионе моря Росса под эгидой правительства Новой Зеландии. Для разработки АЭС, охватывающего всю территорию Антарктики, что должно стать основой системы геоэкологических основ, потребуется дополнительное финансирование.
Тем временем, важнейшим этапом является определение подходящих наборов данных и получение доступа к этим данным. Новая Зеландия надеется, что члены КООС могут оказать содействие в осуществлении этого этапа.
Рекомендации для КООС:

1. 
   КООС рекомендуется учесть возможность применения Анализа экологических сфер (АЭС) для создания системы геоэкологических основ для Антарктики, в рамках которой можно определять районы, требующие особого режима охраны в соответствии с Приложением V к Протоколу.
   
2. 
   КООС рекомендуется учесть, что возможность и успех формирования СГЭО для Антарктики с помощью АЭС будет зависеть от наличия данных, а также возможности получения доступа к известным наборам данных и их экстраполяции.
   
3. 
   Членам КООС рекомендуется определить исследователей, у которых могут быть наборы пространственных данных, подходящих для проведения Анализа экологических сфер в Антарктике (особенно в пределах первоначально выбранных сегментов, направленных к западу от пролива МакМердо и залива Терра Нова к ледниковому покрову), и направить их контактные данные в Новую Зеландию [hkeys@doc.govt.nz].
   
4. 
   КООС рекомендуется обратиться к Новой Зеландии с просьбой о продолжении работы над созданием СГЭО и проинформировать Комитет о ходе этой работы на Седьмом заседании КООС с учетом того, что КООС является одним из главных конечных пользователей любой СГЭО, которая будет разработана
   

Библиография

Leathwick J 2002. Land environments of New Zealand – a tool for integrated management of ecosystems and human activities. In Ross Sea region: the next steps. Proceedings of a workshop to build on the first Antarctic state of the environment report (SM Huston and EJ Waterhouse [editors]). New Zealand Antarctic Institute. Pages 33-34

Waterhouse EJ [editor] 2001. Ross Sea Region 2001:a state of the environment report for the Ross Sea region of Antarctica. New Zealand Antarctic Institute.

жүктеу/скачать 147.85 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: