Динамика природной среды и экологический прогноз

Для наблюдения за динамикой природной среды целесообразно использовать регулярную съемку нескольких десятков экологических полигонов ("горячих точек"), где неблагоприятные процессы идут особенно интенсивно и захватывают больше площади. Речь идет в первую очередь о космическом слежении за такими процессами, как:

Ø сокращение площади и падение продуктивности пастбищ в результате опустынивания, перевыпаса, нарушения растительного и почвенного покрова, ветровой эрозии;

Ø сокращение площади лесов, снижение их возраста и продуктивности, ухудшение состава насаждений вследствие вырубок, заболачивания, эрозии почв;

Ø поражение лиственных и хвойных лесов, посевов сельскохозяйственных культур вредителями и инфекциями;

Ø понижение плодородия почв из-за уменьшения содержания гумуса, ухудшения их структуры, водной эрозии;

Ø сокращение площади пашни вследствие отчуждения земель под несельскохозяйственное использование;

Ø подтопление, заболачивание, засоление почв в результате гидротехнического строительства и эксплуатации гидромелиоративных систем;

Ø понижение плодородия и продуктивности земель при осушении болот и пойм;

Ø сокращение площади лесов, пастбищ и полей, загрязнение почв и повреждение растительности в результате геотехнических работ;

Ø абразия (разрушение) берегов, просадочные, оползневые и другие изменения геологической среды;

Ø загрязнение почв и повреждение растительности вокруг городов и промышленных предприятий;

Ø загрязнение их стоками водных экосистем.

Частота аэрокосмической съемки при изучении динамики экосистем должна зависеть от их особенностей. Среди экосистем выделяют четыре класса:

Ø стабильные, требующие обновления детальной информации раз в 10 лет и реже;

Ø слабодинамичные – раз в 6-10 лет;

Ø умеренно динамичные – раз в 3-5 лет;

Ø сильнодинамичные – раз в 1-2 года.
Большой интерес представляет моделирование динамики по результатам многократной (повторенной три раза и более) съемки. По фотографиям разных лет за представительный период прослеживаются тренды (т.е. направленные изменения без учета случайных отклонений год от года). Динамика площадей с антропогенными нарушениями (например, рост площади разбитых песков, смытых почв, засоленных земель, горных выработок, отвалов породы и т.п.) хорошо распознаваема на аэрокосмических снимках. Математическое описание тренда отражает тот факт, что экологические события нарастают лавинообразно и содержат в своей основе экспоненту.

Здесь уместно заметить, что, осуществляя мониторинг и составляя прогнозы, ученые, естественно, не ограничиваются пассивным созерцанием неблагоприятных явлений. Аэрокосмические снимки – документы, в соответствии с которыми разрабатываются рекомендации, поступающие в правительственные органы и учитывающиеся при планировании.

Следующим шагом в аэрокосмическом мониторинге является слежение за развитием простых систем типа ресурс-резерв. Здесь уже по повторным снимкам выявляются два тренда, характеризующие увеличение потребления "ресурса" и сокращение "резерва" Точка пересечения этих трендов соответствует году качественного перелома, когда из-за исчерпания резервов начинают уменьшаться ресурсы.

Наконец, наиболее труден аэрокосмический мониторинг сложных, многоэлементных систем. Для анализа их динамики по повторным фотографиям строятся так называемые матрицы переходов, в которые заносятся все площади, изменившие состояние за период времени между съемками. Такой метод дает возможность, во-первых, составить пространственную балансовую модель динамики сложной системы в ближайшем будущем.