Мониторинг нефтяных загрязнений
Прогноз дрейфа нефтяных пятен
Независимость от облачности, тумана и дыма. Микроволновое излучение используемых в космической радиолокации частот (3.1 см (X-диапазон) – 23.5 см (L-диапазон)) обладает высокой проникающей способностью. В частности, радиолокационная съёмка используется для обнаружения подземных коммуникаций и прочих погребённых структур.
Утечка нефти в море с платформ в акватории Апшеронского п-ва. Стрелкой отмечены метеоданные по облачности на момент съёмки
Независимость от времени суток (условий освещенности). Радиолокационная съёмка использует автономный источник излучения, что позволяет получать космические снимки в тёмное время суток. Это свойство радиолокационной съёмки, в сочетании со всепогодностью, позволяет многократно увеличить объём извлекаемой информации и обеспечить регулярный мониторинг акватории интереса.
Возможность извлечения из космоснимка дополнительной информации. Из радиолокационного изображения, кроме информации о нефтяном загрязнении, извлекается информация о судовой обстановке на момент разлива, ледовой обстановке, а также возможно извлечение полей скорости и направления приводного ветра на момент съёмки (см. рис ниже), который оказывает непосредственное влияние на динамику распространения загрязнения.
Извлечение поля приповерхностного ветра. Извлекается не только направление, но и скорость ветра на каждом из локальных участков
Технологии спутникового радиолокационного мониторинга нефтяных загрязнений широко применяются во многих странах в составе систем оперативного реагирования. Существует несколько подходов к осуществлению мониторинга акваторий с использованием данных радиолокации, однако их можно разделить на 2 основные группы:
1) Оперативный мониторинг
2) Создание комплексных ГИС-систем мониторинга
Примером первой группы могут служить национальные системы оперативного
контроля нефтяных загрязнений прибрежных акваторий и территориальных вод,
созданные в Норвегии, США, Канаде и др.
В Норвегии государственная система оперативного контроля аварийного
загрязнения территориальных вод организована на основе скоординированного
спутникового и авиационного мониторинга. В автоматизированном режиме
осуществляется приём, обработка и анализ радиолокационной информации, а также сопоставление обнаруженных загрязнений с данными автоматизированной идентификации судов (АИС). Выявленные загрязнения интерпретируются со степенью достоверности обнаружения (высокая, средняя, низкая), результаты обработки посредством WEB-сервисов в оперативном режиме передаются в организацию Norwegian Pollution Control Authority (SFT), функционирующую при министерстве окружающей среды. Береговая служба Норвегии в район аварии направляет патрульный самолёт, наблюдения с которого позволяют уточнить масштаб загрязнения и установить виновника.
В Канаде и США аналогичная система функционирует в рамках государственной программы Integrated Satellite Tracking of Oil Pollution (ISTOP).
К недостаткам такого подхода относится относительно высокая стоимость системы, вероятность получения ложных тревог / упущения реальных разливов (в результате автоматизированной обработки, направленной на оперативность). Также, в рамках концепции оперативного мониторинга, как правило, непосредственно не предусматривается возможность моделирования динамики распространения загрязнения.
Осуществлять данную задачу, а также сбор статистики разливов с целью
прогнозирования, призваны методики второй группы, в основе которых лежит создание комплексных ГИС-систем мониторинга.
В рамках подобных систем, также распространённых в странах Евросоюза (программы CleanSeaNet, PRIMI и др.) и зачастую дополняющих системы оперативного мониторинга, лежит сбор и объединение архивных и новых радиолокационных снимков с дополнительными источниками информации в рамках единой геоинформационной системы. Цель: получение наиболее полной информации по конкретному загрязнению, анализ его источника и прогнозирование / восстановление динамики распространения.
Общая схема методики, как правило, состоит из следующих этапов:
- Предварительная обработка радиолокационного снимка (радиометрическая коррекция, ортотрансформирование и т.п.)
- Обнаружение и извлечение основной информации о разливах нефти (оконтуривание площадей разливов, присвоение атрибутов и т.п.).
Оконтуривание утечек нефтяных платформ. Используется функционал ERDAS IMAGINE
Источник
Нефтяное пятно с космоса
Поздно ночью 20 апреля на нефтяной вышке «Transocean Deepwater Horizon» у берегов Луизианы разразился пожар. На вышке находилось 126 человек. После сильного взрыва спастись удалось практически всем, кроме 11 членов компании. Вышка была охвачена огнем, затем развалилась и утонула 22 апреля после 36-часового пожара в водах Мексиканского залива. Береговая охрана, посланная на место катастрофы, чтобы устранить утечку нефти, не справилась с задачей, и теперь в Мексиканский залив каждый день попадает около 5000 баррелей неочищенной нефти. Это может продолжаться несколько месяцев, пока ведутся активные работы по устранению утечки. Спутники NASA Terra и Aqua помогают в мониторинге за ситуацией по сбору нефти и ликвидации огромного нефтяного пятна в Мексиканском заливе. С помощью спутников делаются высококачественные снимки залива, что позволяет оценивать степень угрозы и дальнейшее направление деятельности по устранению последствий экологической катастрофы.
Авария в Мексиканском заливе повлияет на интенсивность разработки месторождений на шельфе, а также стратегию развития нефтяной отрасли, считает министр природных ресурсов и экологии Юрий Трутнев. «Очень сильно отразится на отрасли, потому что такие уроки для человечества бесследно не проходят, и совершенно точно будет изменение стратегии в нефтяной отрасли, будет изменение отношения к этим вопросам, будет больше внимания, будут больше спрашивать за соблюдение всех норм и правил, больше будут думать о механизмах гарантирования ущерба, поэтому и в этой связи очевидны будут изменения и на рынке совершенно точно», — сказал он РИА Новости, отвечая на вопрос о влиянии ситуации на нефтяную отрасль в ситуации в Мексиканском заливе.
Разлив нефти в Мексиканском заливе со спутника НАСА и Aqua, эти спутники помогают Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA) следить за степенью нефтяного пятна в Мексиканском заливе, после взрыва на нефтяной платформе Deepwater Horizon, нефть по-прежнему продолжает разливаться со дна Мексиканского залива.
Фото из космоса сделано со спутника НАСА, отчётливо виден огромный «хвост» нефтяного пятна, который протянулся на сотни километров в юго-восточном направлении от места аварии. 17 мая в 16:40 UTC (12:40 вечера EDT). (NASA)
Фотография со спутника НАСА на момент снимка нефтяное пятно в Мексиканском заливе напоминает лебедя. Форма пятна разлитой нефти в Мексиканском заливе продолжает меняться с движением воды. Фото со спутника – нефтяное пятно на 11 мая в 18:55 UTC (2:55 вечера EDT). (NASA Goddard / MODIS Rapid Response Team)
Снимок со спутника НАСА разлив нефти превратился в букву «J ‘.
Спутник НАСА передал снимок Мексиканского залива и пятно нефти Horizon на 10 мая в 16:35 UTC (12:35 вечера EDT). Нефтяное пятно к юго-востоку от Миссисипи, Делта, в форме буквы «J». (NASA/Goddard/MODIS Rapid Response Team)
Со спутника НАСА следят за ликвидации аварийного разлива нефти.
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) астронавт Соичи Ногучи, с экспедиции 23 бортинженер, сфотографировали нефтяное пятно образовавшееся в результате разлива нефти в Мексиканском заливе 4 мая 2010. Солнечный свет улучшает идентификацию нефтяных разливов которая создает различные текстуры воды (и, следовательно, контраст) между загрязненной водой отражающей поверхности океана. (NASA)
Американская береговая охрана и другие спасательные команды пытаются потушить пожар на нефтяной установке «Deepwater Horizon» 20 апреля. (Otto Candies/US Coast Guard Press / CC BY)
Cпециальная система отсасывает нефть из Мексиканского залива. (AP Photo/US Coast Guard, Petty Officer 2nd Class Prentice Danner)
Ураганы могут усугубить экологическую катастрофу в Мексиканском заливе
Сезон ураганов в Атлантическом океане начался 1 июня. Тропический ураган «Алекс», который сейчас формируется у побережья мексиканского полуострова Юкатан, может изменить траекторию своего движения и накрыть место спасательной операции BP в северной части Мексиканского залива.
По предварительным оценкам, «Алекс» должен двигаться вдоль побережья Юкатана на север. Однако многие метеорологи опасаются, что тропический шторм может легко изменить маршрут своего движения. По мнению метеоролога Джека Бивинса из Национального центра ураганов в Майами (Флорида, США), подобное изменение не является чем-то уникальным — тропические ураганы в Карибском море постоянно меняют направление своего движения.
По данным Национального управления по океану и атмосфере США (NOAA), ожидается от 14 до 23 штормов, 8-14 из которых могут стать ураганами. Предстоящий сезон ураганов может нанести серьезный ущерб подводным нефтепроводам в Мексиканском заливе и в других, подверженных тропическим циклонам, регионах, и вызвать новые крупномасштабные утечки нефтепродуктов, предупреждают ученые из Космического центра имени Стенниса (США).
В статье, которая будет опубликована 10 июня в журнале Geophysical Research Letters, исследователи отмечают, что хотя морские трубопроводы для нефтедобывающих платформ рассчитаны на нагрузки от ураганов, но в расчетах не учитывались мощные подводные течения, которые вызывают тропические штормы.
Известно, что такие штормы могут вызывать волны высотой более 20 метров, однако о том, что происходит в этот момент под поверхностью океана, было понятно мало.
Авторы исследования с помощью прямых измерений и компьютерного моделирования впервые показали, что ураганы могут вызывать подводные течения настолько мощные, что они могут «выкапывать» даже те трубопроводы, которые находятся под поверхностью дна. Такие течения могут вызывать подводные оползни, повреждающие трубопроводы и другие устройства нефтедобывающих платформ.
В настоящее время суммарная длина трубопроводов в Мексиканском заливе составляет по меньшей мере 50 тысяч километров. Ураганы могут привести к появлению множества мелких повреждений, трещин, которые станут источниками огромного количества малых утечек нефти. Все они вместе приведут к масштабной экологической катастрофе, справиться с которой будет значительно тяжелее: множество мелких повреждений трудно обнаружить и очень трудно ликвидировать.
«Многочисленные утечки нефти из поврежденных трубопроводов могут нанести непоправимый ущерб экологии океана», — предупреждают авторы статьи.
Они проанализировали данные, полученные от сети сенсоров на океанском дне во время прохождения урагана «Иван» в 2004 году и установили, что у дна в этот период возникали мощные течения, которые буквально «вспахивали» дно на глубинах до 90 метров. Кроме того, эти течения поднимали вверх отложения на высоту до 25 метров.
Исследователи были удивлены тем, как долго разрушительные течения сохранялись уже после того, как ураган прошел. Сенсоры фиксировали их присутствие еще неделю после того, как ураган закончился.
Сезон ураганов в Атлантике в 2010 году, по прогнозам американских метеорологов, будет значительно сильнее обычного. Ожидается «экстремально большое» количество штормов и ураганов. По всей Атлантике за шесть месяцев, начиная с 1 июня будет от 14 до 23 тропических штормов, которым присваивается собственное имя (со скоростью ветра более 39 миль в час — более 62 километров в час), в том числе от восьми до 14 ураганов (скорость ветра от 74 миль в час — 119 километров в час), из них от трех до семи могут стать большими ураганами (скорость ветра, по меньшей мере, 111 миль в час — более 178 километров в час).
Ураган в Мексиканском заливе. Вид из космоса
Стая пеликанов не сможет оправиться после того, как попала в нефтяное пятно
Спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений
Технологии обнаружения нефтяных пятен на поверхности воды с помощью спутников появились довольно давно; в настоящее время самым надежным считается метод, базирующийся на использовании радара с синтезированной апертурой. К сожалению, распространение указанного способа сдерживается высокой стоимостью работ.
По заявлению авторов оригинальной технологии, представленной группой ученых из Университета Южной Флориды, Национального управления океанических и атмосферных исследований и Массачусетского университета в Дартмуте (все — США), в ближайшем будущем такого рода исследования станут значительно доступнее. Предложенный метод основывается на анализе данных, которые ежедневно поступают со спутников Terra и Aqua и выкладываются в общий доступ.
Ключевую роль в появлении новой технологии сыграл случай: команда ученых, возглавляемая Чуаньминем Ху, просматривала снимки акватории Мексиканского залива, сделанные с помощью установленных на двух спутниках спектрорадиометров MODIS, пытаясь отыскать следы вредных быстрорастущих водорослей. В ходе работы исследователям часто попадались «испорченные» фотографии с бликами (на таких изображениях гладкая поверхность воды напоминает зеркало, а остальные участки, напротив, затемняются). «Эти снимки принято считать бракованными, — объясняет Ху. — Однако они оказались настоящим сокровищем».
На засвеченных участках фотографий ученые обнаружили темные полосы, оставленные сочащейся со дна залива нефтью. Образование таких полос специалисты объясняют тем, что покрытый нефтью участок поверхности становится более ровным и резко выделяется на снимке как более светлый или темный.
Применять новую методику можно лишь для обнаружения достаточно больших нефтяных пятен (как минимум несколько сот метров в поперечнике); ее использование могут также ограничивать облачность и недостаток солнечного света. Тем не менее технология позволяет регулярно осматривать водную поверхность на предмет появления разливов нефти и обнаруживать участки ее естественного выхода, причем экономическая эффективность такого исследования намного превосходит показатели РЛС с синтезированной апертурой.
Современные спутниковые технологии обнаружения загрязнений акватории проходят апробацию в морском порту Новороссийска
В последние годы юг России превратился в один из крупнейших узлов экспорта нефти, что обеспечивает мощный приток инвестиций и стремительное экономическое развитие региона. Но рост объемов транспортировки через черноморские порты сопровождается растущей угрозой загрязнения морских акваторий, эффективные механизмы контроля и оперативного обнаружения которых ещё не созданы.
Европа с 2007 года специальной директивой ЕС ввела штрафные санкции за загрязнение акваторий судовыми сбросами. В качестве инструмента мониторинга используются данные со спутников RadarSat-1 и EnviSat-1, объединенные в сервис оперативной обработки CleanSeaNet.
Размер налагаемых на нарушителей штрафов очень внушителен. По данным печати, например, Франция в августе предъявила капитану российского сухогруза «Скульптор Аникушин» иск на €1 млн. за сброс топлива в проливе Ла-Манш. Судно после задержания было отпущено под залог.
Аналогичные спутниковые технологии начинают использоваться для контроля чистоты портовой зоны Новороссийска и акватории Черного моря. Администрация морского порта (АМП) Новороссийск объявила об обнадеживающих результатах первого этапа демонстрационного проекта по комплексному мониторингу нефтяных загрязнений Черного моря с помощью спутниковых, судовых и береговых средств.
Целью проекта является отработка отечественных технологий оперативного обнаружения нефтяных загрязнений и контроля экологической обстановки в районах интенсивного судоходства в Керченском проливе, акватории порта Новороссийск и на подходных путях к нему.
На первом этапе проекта ИТЦ «СканЭкс» разработал автоматизированный интерфейс «Космоснимки-Черное море» для оперативного доведения спутниковых данных из приемного центра в Москве оперативным службам порта Новороссийск. Новый интерфейс, созданный на базе геопортала Космоснимки.ру, работает в закрытом режиме и позволяет отображать обстановку в зоне контроля с указанием координат нахождения судов и позиционирования нефтяных сликов, обнаруживаемых при обработке данных спутниковой съемки.
Во время тестовых съемок Керченского пролива в июле 2008 года специалисты «СканЭкс» обнаружили дрейф шлейфа загрязнения от затонувшей носовой части корпуса танкера «Волгонефть-139». 14 августа была завершена операция по подъему и транспортировке к месту утилизации носовой части танкера, из которой откачали 30 тонн остающегося в танках мазута. Тем самым был ликвидирован источник загрязнения.
С 20 августа 2008 года начались регулярные съемки акватории порта Новороссийск и подходных путей к нему в оперативном режиме с доведением информации портовым службам через автоматизированный геоинтерфейс «Космоснимки-Черное море». Одновременно во время спутниковой съемки портовые службы Новороссийска документируют обстановку в акватории с помощью береговых и судовых средств, идентифицируют суда, причастные к обнаруженным загрязнениям и проводят расследования, предусмотренные международными конвенциями.
На первых же космоснимках на поверхности моря были обнаружены нефтесодержащие пятна. Комплексный анализ данных позволил выявить виновников. Одним из них стал следовавший в Новороссийск под флагом Панамы танкер «Расим Акар». В результате досмотра судна выявлена неисправность водоочистного оборудования. Судовладелец понес серьезные убытки из-за незапланированного вынужденного простоя судна в Новороссийске.
По мнению капитана морского порта Новороссийск Владимира Ерыгина, всепогодный космический мониторинг значительно расширил возможности и радиус зоны обнаружения нефтяных загрязнений. «Испытываемые современные космические технологии позволят улучшить экологическую обстановку не только в порту Новороссийска, но и во всем Российском секторе Черного моря, — отметил он. – Уже сам факт возможного космического контроля заставит капитанов судов более ответственно подходить к вопросам экологической безопасности мореплавания».
Совместный проект демонстрирует, что в России созданы и доведены до эксплуатационного уровня космические технологии, позволяющие повысить эффективность оперативного мониторинга экологической безопасности судоходных трасс и портов.
Комментарий вице-президента ИТЦ «СканЭкс»Ольги Гершензон
В ходе совместного проекта с АМП Новороссийск удалось впервые продемонстрировать практическую значимость технологий спутникового мониторинга для работы оперативных портовых служб. Особо стоить отметить, что используемые технологии основаны на отечественных программно-аппаратных решениях ИТЦ «СканЭкс». Хочется надеятся, что передовой опыт будет использован в работе других крупных портов России.
Источник
➤ Adblockdetector