ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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 текст

Список литературы:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Горбунов М.Ю. Вертикальная стратификация водных масс в малых озерах лесостепного Поволжья // Известия Самарского научного центра РАН. 2007. Т. 9. № 4. С. 973–986.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Щур Л.А. Фитопланктон как индикатор состояния экосистемы водоема-охладителя Березовской ГРЭС-1 (Красноярский край) // Водные ресурсы. 2009. Т. 36. № 5. С. 597–605.
  8. Congedo L. Semi-Automatic Classification Plugin Documentation. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.29474.02242/1
  9. 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.
  10. 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.