Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 7. С. 177-189
Термический режим поверхности водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1 по данным MODIS
А.С. Савельев
1 , О.Г. Морозова
1 , Н.С. Веселкова
1 1 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Одобрена к печати: 07.07.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-7-177-189
Температура поверхности водоема является одним из ведущих факторов эвтрофикации. Сброс отепленной воды от тепловых электростанций является причиной повышения температуры воды в водоемах-охладителях, что может привести к негативным последствиям для экосистемы водоемов. Температура воды контролируется наземными измерениями в рамках мониторинга качества воды. Использование дистанционных методов контроля позволяет расширить временной ряд наблюдений и улучшить их пространственное разрешение. Работа посвящена изучению термического режима поверхности водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1 по данным спектрорадиометра MODIS. Применимость сцен MOD11A2 для построения карт среднемесячных температур и зонирования водоема в крупном масштабе показана путем их наложения на сцены Landsat (TIRS, ETM+), снятые в тот же день. Для однородных поверхностей наблюдается слабая изменчивость температуры на участке водоема, соответствующем пикселю MODIS. Обработка и анализ данных выполнялись при помощи свободной ГИС Quantum GIS. На основе сцен MODIS/Terra Level-3 MOD11A2 за период 2000–2016 гг. построены временные ряды температуры поверхности в различных точках водоема, по которым определены параметры термического режима: минимальная и максимальная температура поверхности, средняя температура и ее стандартное отклонение, средняя продолжительность сезона с температурой выше 20 °С, средние даты начала периода прямой и обратной стратификации. Анализ полученных временных рядов для разных точек выявил пространственные вариации термического режима водоема. Построены карты изолиний среднемесячной температуры поверхности воды, отражающие тепловое воздействие электростанции на водоем. В зимний период влияние теплового сброса БГРЭС-1 на температуру поверхностного слоя значительно сильнее, чем в летний. Выполнено зонирование водоема-охладителя методом агломеративной иерархической кластеризации и вычислены среднемесячные температуры для полученных зон. Циркуляционный поток нагретой воды из сбросного канала к водозабору станции проходит в небольшой по площади зоне, расположенной возле станции, что снижает эффективность охлаждения воды и приводит к риску эвтрофикации водоема.
Ключевые слова: Березовская ГРЭС-1, эвтрофикация, водоем-охладитель, температура поверхности, стратификация, MODIS, продукт MOD11A2, карта, изолинии, зонирование, кластеризация
Полный текстСписок литературы:
- Афонин С.В. Применение физического и регрессионного подходов к измерению температуры поверхности суши по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 1. С. 9–15.
- Буканова Т.В., Стонт Ж.И., Гущин О.А. Изменчивость температуры поверхности моря в юго-восточной Балтике по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 86–96.
- Горбунов М.Ю. Вертикальная стратификация водных масс в малых озерах лесостепного Поволжья // Известия Самарского научного центра РАН. 2007. Т. 9. № 4. С. 973–986.
- Морозова О.Г., Пен Р.З., Репях С.М. Особенности формирования гидрохимического режима водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1: Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 214 с.
- Морозова О.Г., Пен Р.З., Фоменко Ю.П. Принципы оптимизации качества воды водоема-охладителя БГРЭС-1 для технологических целей и аквакультуры: Красноярск: СФУ, 2011. 185 с.
- Топачевский А.В., Пидгайко М.Л. Цели и задачи гидробиологического исследования водоемов-охладителей тепловых электростанций // Гидрохимия и гидробиология водоемов-охладителей тепловых электростанций СССР. Киев: Наукова думка, 1971. С. 6–10.
- Щур Л.А. Фитопланктон как индикатор состояния экосистемы водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1 (Красноярский край) // Водные ресурсы. 2009. Т. 36. № 5. С. 597–605.
- Congedo L. Semi-Automatic Classification Plugin Documentation. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.29474.02242/1
- Kilpatrick K.A., Podestá G., Walsh S., Williams E., Halliwell V., Szczodrak M., Brown O.B., Minnett P.J., Evans R. A decade of sea surface temperature from MODIS // Remote Sensing of Environment. 2015. Vol. 165. P. 27–41.
- Lürling M., Eshetu F., Faassen E.J., Kosten S., Huszar V.L.M. Comparison of cyanobacterial and green algal growth rates at different temperatures // Freshwater Biology. 2013. Vol. 58. P. 552–559.