Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2011. Т. 8. №2. С. 179-194

Термодинамический подход для дистанционного картографирования нарушенности экосистем

В.И. Горный , С.Г. Крицук , И.Ш. Латыпов 
Учреждение Российской академии наук Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, 197110 Санкт-Петербург, ул. Корпусная, д.18
Выполнен анализ методологий количественной оценки реакции экосистем (ЭС) на антропогенную нагрузку
(АН). Показано, что все существующие методики такой оценки базируются на микроскопическом и макро-
скопическом подходах изучения окружающей действительности. Сделан вывод, что по экономическим при-
чинам микроскопический подход, требующий детального описания множества характеристик состояния ЭС,
не реализуем в практике экологического мониторинга. Сделан вывод о необходимости выполнения разрабо-
ток в направлении макроскопического подхода. В рамках этого методологического направления перспектив-
ным является изучение реакции термодинамических характеристик ЭС на АН. Теоретически этот вопрос наи-
более полно разработан С.Йоргенсеном и Ю.Свирежевым, которые показали, что уровень АН на ЭС измеря-
ется темпом прироста энтропии в ЭС. Оказалось, что эти аналитические выражения без перехода на микро-
скопический уровень невозможно использовать для дистанционного картографирования термодинамической
реакции ЭС на АН.
В связи с этим, исходя из баланса эксергии1, поглощенного ЭС солнечного излучения выведен термо-
динамический индекс нарушенности экосистем (ТИНЭ), который представляет собой: IT=Exa / Exo - отноше-
ние эксергии, расходуемой ЭС на парирование АН (Exa) ко всей, поглощенной ЭС эксергии солнечного излу-
чения (Exo). Показано, что расчет ТИНЭ может быть выполнен по результатам дистанционного картографи-
рования скорости испарения влаги с поверхности ЭС и эксергии поглощенного ЭС солнечного излучения. Ве-
рификация методики дистанционного картографирования ТИНЭ выполнена на примере г. Карабаш, Челябин-
ской области - района с высокой АН. Для этого использованы материалы спутников EOS и NOAA. Количе-
ственная оценка показала, что ТИНЭ вдвое чувствительнее к АН, чем вегетационный индекс.
Ключевые слова: экосистема, антропогенное воздействие, термодинамика, эксергия, энтропия, баланс, индекс, спутник, картографирование
Полный текст

Список литературы:

  1. Берлянд Т.Г. Распределение солнечной радиации на континентах // Гидрометеоиздат, 1961. 227 с.
  2. Горный В.И., Шилин Б.В., Ясинский Г.И. Тепловая аэрокосмическая съемка // М.: Недра, 1993. 128 с.
  3. Горный В.И., Крицук С.Г. О возможности картографирования физико-географических зон те- пловой космической съемкой // ДАН, 2006. Т.411, №5. C.684-686.
  4. Левит А.И. Южный Урал: gгеография, экология, природопользование // Челябинск: Южно- Уральское издательство. 2005. 246 с.
  5. Achten W. M. J., Mathijs E., Muys B. Proposing a life cycle land use impact calculation methodology // Proc. of the 6th Int. Conf. on LCA in the Agri-Food Sector. Zurich. November 12-14, 2008. P.22-33.
  6. Boulet G., Chehbouni A., Braud I., Vauclin M., Haverkamp R., Zammit C. A simple water and energy balance model designed for regionalization and remote sensing data utilization // Agricultural and Forest Meteorology, 2000. Vol. 105, No. 1-3. P. 117 - 132.
  7. Cracknell A. P. and Xue Y. Thermal inertia de-termination from space - a tutorial review // International Journal of Remote Sensing, 1996, Vol.17, No. 3. P. 431 - 461.
  8. Gornyy V. I., Kritsuk S.G., Latypov I. Sh. Remote Mapping of Thermodynamic Index of Ecosystem Health Disturbance // Journal of Environmental Protection, 2010. No 1. P. 242-250. 9. Handbook of Ecological Indicators for Assessment of Ecosystem Health // Editors: Jorgensen S. E.,
  9. Costanza R., Xu F. L. Taylor & Frances, 2005. 126 p.
  10. Jackson R. D. The Crop Water Stress Index: A second look // Proceedings of International Conference on Measurment of Soil and Plant Water Stress, Utah State Univ., July, 1987. P. 87-92. 11. Jorgensen J S., Svirezhev Yu. M. Towards a Thermodynamic Theory for Ecological Systems // Oxford: Elsever, 2004. 366 p.
  11. Luvall J. C., and Holbo H. R. Measurements of Short Term Thermal Response of Coniferous Forest Canopies Using Thermal Scanner Data // Remote Sensing of Environment, 1989. Vol. 27. P. 1-10.
  12. Moran S. М. Chapter 8. Thermal infrared measurements as indicator of plant ecosystem health // In:
  13. Ed: Quatochi D. A. and Luvall J. C. Thermal Remote Sensing in Land Surface Processes. London: Tailor and Frances, 2004. P.257-282.
  14. Price J. C. On the use of satellite data to infer surface fluxes at meteorological scales // Journal of Applied Meteorology, 1982. Vol. 21. P. 1111-1122.
  15. Schnider E. D., Kay J. J. Life as a Manifestation of the Second Law of Thermodynamics // Mathematical and Computer Modeling, 1994. Vol. 19, No. 6-8. P.25-48.
  16. Thunnissen H. A. M. and Nieuwenhuis G. J. A. A Simplified Method to Estimate Regional 24-h Evapotranspiration from Thermal Infrared Data // Remote Sensing of Environment, 1990. Vol. 31. P. 211-225.
  17. Vidal A. and Perrier A. Analysis of a Simplified Relation for Estimating Daily Evapotranspiration from Satellite Thermal IR Data // International Journal of Remote Sensing, 1989. Vol. 10, No.8. P.1327- 1337. 194
  18. Wagendorp T., Gulinck H., Coppin P., Muys B. Land use impact evaluation in life cycle assessment based on ecosystem thermodynamics // Energy, 2006. Vol. 31. P.112-125.
  19. Watson K., Rowan L. C., Offield T. V. Application of Thermal Modeling in Geologic Interpretation of IR Images // Proceedings of 7-th International Sympo-sium on Remote Sensing of Environmen. Ann Arbor, Michigan. 1971. P. 2017- 2041.
  20. Weidema B. P. Physical impacts of land use in product life cycle assessment, 2001. Internet available: http://www.lca-net.com/publications/older/
  21. Xue Y. and Cracknell A. P. Advanced thermal inertia modeling // International Journal of Remote Sensing, 1995. Vol. 16, No. 3. pp. 431-446.