13 Ноября 2018

Какой будет единая система мониторинга Байкала?

Создание Центра цифрового мониторинга озера может обойтись в 3 млрд рублей, и занять пять лет. За образец ученые предлагают взять мощную госструктуру – Национальное управление океаническими и атмосферными исследованиями в США. Сейчас на Байкале более 40 видов мониторинга ведут 30 организацией – и они вообще не обмениваются полученной информацией.

Поделиться в социальных сетях

У семи НИИ озеро без воды

Проект создания Центра цифрового мониторинга озера Байкал представил 7 ноября на общем собрании СО РАН академик, врио ректора Иркутского госуниверситета Игорь Бычков. Предложения ученого укладываются в рамки задачи, поставленной президентским указом №204 от 7 мая 2018 года: правительство РФ при разработке национального проекта в сфере экологии должно исходить из того, что в 2024 году необходимо обеспечить «…сохранение уникальных водных объектов, в том числе реализация проекта по охране озера Байкал». Центр цифрового мониторинга озера Байкала (рискнем предположить, что в сокращенном виде он будет называться именно ЦЦМОБ) в проекте Бычкова рассматривается как инструмент для достижения главной цели – создания глобальной сети мониторинга экосистемы озера и прибрежной территории, позволяющей регистрировать гидрофизические, гидрохимические, гидрологические, газовые, геодинамические, видео-ландшафтные параметры водной среды; состояние лесных экосистем; атмосферы; земной поверхности и земной коры, геомагнитного поля, а также эколого-эпидемиологические характеристики прибрежных ландшафтов. В последнем случае – с участием специалистов «слитой» с РАН медицинской академии наук.

«В последнее время мы столкнулись на Байкале с рядом негативных явлений – эвтрофикация, падение уровня, развитие цианобактерий, гибель нерп… Возникает вопрос: почему это происходит? Чтобы понять, нужна информация, а тот набор данных, который у нас есть, не позволяет это сделать. Мы не могли рассчитать, что происходит с экосистемой при понижении уровня – какие виды чувствуют себя лучше, какие хуже? Что будет дальше? Какая часть антропогенного происхождения, а какая – природного?», - пояснил академик. То, что происходит сегодня с изучением Байкала, сторонний наблюдатель и правда охарактеризует как суету. На озере и вокруг него работают многочисленные исследовательские группы не только из разных НИИ в России, но даже из-за рубежа, при этом цельной картины происходящего, пригодной для принятия государственных решений, как не было, так и нет. Для изучения такой острой проблемы как эвтрофикация и сопровождающий ее рост водорослей ни один НИИ не выделяет отдельных профессиональных групп. Общественным же мониторингом занимаются лишь немногочисленные энтузиасты. 

«В настоящее время исследования и мониторинг ведут структуры Минприроды, академические институты РАН, университеты Министерства образования. Всего же более 30 государственных структур ведут более 40 видов мониторинга, при этом не обмениваясь полученной информацией. Каждая организация придерживается своей схемы мониторинга, при этом полноценный государственный мониторинг по всей акватории озера не ведется, есть только сезонные наблюдения. Большая часть мелководья озера, отягощенная высокой антропогенной нагрузкой, вообще остается вне системных наблюдений. Существующая система наблюдений не позволяет оперативно реагировать на изменения в экосистеме и выявлять ее компоненты. Например, в районе Северобайкальска в воду сбрасывают 6 тонн фосфора, которые продуцируют 126 тонн спирогиры. Водоросль поглощает весь фосфор, поэтому гидрохимический анализ покажет благополучную ситуацию, в то время как с точки зрения гидробиологии она совершенно иная», - заявил Бычков. 

«К счастью, изменились технологии и мы сегодня можем обрабатывать большие объемы данных, совмещать данные разных исследований с точки зрения времени, пространства и методологии», - добавил академик. Последнее достижение – действительно ключевое. Современные технологии, по оценке Бычкова, позволяют получать информацию в «квазинепрерывном режиме», с онлайн-трансляцией в единый информационный центр. Помимо прочего, подобный центр гарантирует и широкий доступ к этой информации, что позволит получить новые результаты фундаментальных междисциплинарных исследований, за счет для комплексной обработки различных данных и выделения значимых связей и трендов. При этом для получения первичной информации Центр может опираться на уже существующую систему научных станций.

Академик РАН Игорь Бычков: «В настоящее время более 30 государственных структур ведут более 40 видов мониторинга на Байкале, при этом не обмениваясь полученной информацией».

Ориентир – в США

Накануне общего собрания СО РАН состоялось заседание Научного совета, где академик Бычков также представил свой проект и сравнил его с работой Национального управления океаническими и атмосферными исследованиями, входящего в структуру Министерства торговли США (NOAA) и созданного еще в 1970 году. Под крылом этого федерального ведомства работает Национальная служба по исследованию океана, со всеми своими исследовательскими станциями, Национальная метеорологическая служба и Национальная служба морского рыболовства. NOAA занимается различными видами метеорологических и геодезических исследований, изучением мирового океана и атмосферы, а также предупреждает рядовых граждан о возможных разрушительных природных катастрофах. Едва ли ЦЦМОБ когда-нибудь достигнет подобных масштабов, тем более что он будет замкнут локально на один Байкал, но хорошо, что есть на кого ориентироваться. 

«Каждый из институтов ИНЦ СО РАН предлагает для включения в ЦЦМОБ собственные системы мониторинга, которые уже существуют или находятся в высокой степени готовности, - отметил Игорь Бычков. – В частности, Институт систем энергетики предлагает мониторинг стока рек, чтобы оценить перспективы использования гидроресурсов озера для выработки электроэнергии. Есть интересные предложения по мониторингу состояния почв на Байкальской природной территории. Лимнологический институт получает интересную информацию о загрязнении атмосферы, что позволяет оценить воздушные потоки и количество СО2 в нижних бьефах ГЭС».

Академик Бычков привел в своем выступлении пример с мониторингом водной экосистемы: исследования в районе пос. Листвянка, проводимые ЛИН СО РАН, позволили выявить несколько зон загрязненных подземных стоков, которые в перспективе могут окончательно погубить район нерестилища нескольких видов рыб. А Институт геохимии СО РАН в ходе многолетних исследований установил неизменность ионного и цикличность микроэлементного состава воды Ангары. Исследования в районе пос. Большие Коты ведутся непрерывно с 1945 года и позволили установить тренд на повышение температуры поверхностного слоя воды. 

Для того, чтобы подобная информация поступала непрерывно и оперативно, Игорь Бычков предлагает создать сеть мониторинга, в которую войдут автономные долговременные измерительные станции, установленные на Байкале, а также необитаемые подводные аппараты. Особенно перспективными представляются мини-аппараты размером 5-10 см, способные работать как автоматически, так и на телеуправлении. В сеть можно включить автоматические судовые комплексы и летающие беспилотники. Внедрение такой системы позволит, например, провести учет численности байкальской нерпы методом тепловизионной съемки; создать базу данных о геохимии донных отложений Байкала и озера Хубсугул; провести мониторинг стойких органических загрязнителей и радиационной обстановки. 

А сеть станций мониторинга воды, расположенная в устьях главных притоков Байкала и в зоне смешения речных вод с озерными, позволит определять качество воды и размеры поступления загрязняющих веществ, прогнозировать изменения химического состава и риски как для населения, так и для всей экосистемы. 

Для обслуживания этой многомерной системы и калибровки датчиков потребуется строительство научно-исследовательского судна, оснащенного системами навигации, средствами связи, оборудованием для установки буйковых и придонных измерительных систем. Спущенное на воду 6 ноября судно Росгидромета «Профессор Вознесенский» (у службы есть и другие станции мониторинга разных сред на Байкале), посетовал академик Бычков, не сможет выполнить задачу по обслуживанию единой сети, поскольку проектировалось и строилось для решения других, не менее важных, вопросов: «Судно, о котором я говорил, это будет плавучий институт с мощной энергетической установкой и передовым оснащением».

Национальное управление океаническими и атмосферными исследованиями (NOAA) входит в структуру Министерства торговли США и работает с 1970 года.

Фундаментальная наука для практических решений

Весь массив данных будет поступать в центр сбора, хранения и высокопроизводительной обработки данных, созданный на базе существующих «Интегрированной информационно-вычислительной сети ИНЦ СО РАН и Иркутского суперкомпьютерного центра. На базе этой инфраструктуры академик Бычков предлагает создать информационно-сервисные программные платформы, которые повысят доступность данных мониторинга для органов власти, бизнеса, ученых и населения. Что позволит, прежде всего, принимать решения по проблемам озера и прилегающей территории. В своем докладе Игорь Бычков в списке возможных достижений будущего Центра поставил на первое место «цифровую экономику и государственное управление», однако мы бы выделили предупреждение чрезвычайных ситуаций, управление рисками и технологии эффективного энергосбережения. 

В реализации проекта, по оценке академика, прямо заинтересовано Минприроды РФ, Росприроднадзор, Росводресурсы, правительство Иркутской области (в полном составе и ряд ведомств – особенно), предприятия реального сектора (от компаний Группы En+ до «Восточно-Сибирского речного пароходства») и многочисленные научные коллективы и университеты. Всего – до 2,5 тыс. исследователей, уже участвующих в экспериментах, и до 5 тыс., которые получат доступ к Центру обработки данных. Если вложить в проект, рассчитанный на 2019-2024 годы, не менее 3 млрд рублей, через пятилетку российская и мировая наука смогут узнать о Байкале во много раз больше, чем сегодня. 

«Наш проект получил широкий отклик от самых разных структур и специалистов. Казалось бы, вот Байкал, но при чем тут изучение мерзлых грунтов? Оказалось, все просто: у нас очень много селеопасных зон на побережье озера. И если их не учесть, огромные массы породы попадут в озеро. Сегодня наш проект должен быть а) междисциплинарным, и б) учитывающим изменения в технологиях. На выходе должен появиться орган для управления ситуацией на Байкале, подобный NOAA – и государственный, и научный, способный и хранить данные, и обрабатывать их с помощью искусственного интеллекта, и выдавать прогнозы на будущее. Мы должны суметь при возникновении новой или возвращении старой проблемы определить, что случилось и что нужно делать. Мы должны научиться действовать так, чтобы это не приводило к критическим последствиям для природы. Центр цифрового мониторинга сможет определять такие воздействия, которые приводят к таким последствиям», - подвел итог академик Бычков. 

Председатель СО РАН академик Валентин Пармон оценил проект как хорошо проработанный, но отметил, что по многим параметрам он выходит за рамки национального проекта «Наука». А потому должен быть включен в национальный проект «Экология». «Концентрация усилий на работе с Министерством природных ресурсов и нацпроектом «Экология», где сосредоточено гораздо больше денег, чем в нацпроекте «Наука», должна дать результаты», - дал рекомендацию академик Пармон.

Председатель СО РАН академик Валентин Пармон: «Концентрация усилий на работе с Минприроды РФ и нацпроектом «Экология», где сосредоточено гораздо больше денег, чем в нацпроекте «Наука», должна дать результаты».
Константин Зверев Независимый журналист