Авиасъемки в восточной и юго-восточной части Баренцева моря с использованием  самолета-лаборатории Ан-26 «Арктика»

ЗАБАВНИКОВ В.Б., ЛИСОВСКИЙ А.С. Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии

ПИНРО на протяжении 10-ти последних лет, в течение третьей декады августа-первой пятидневки сентября, проводит ежегодные комплексные авиасъемки в восточной и юго-восточной части Баренцева моря. В качестве наблюдательной платформы используется двухмоторный самолет-лаборатория Ан-26 «Арктика», который обладает следующими основными техническими характеристиками.

Основные технические характеристики самолета-лаборатории Ан-26

максимальная протяженность полета - 1500 м. миль

максимальная продолжительность полета - 9 часов

средняя скорость во время авиасъемки (высота 150-200м) - 170 узлов

максимальная взлетная масса  - 25 тонн

минимальная допустимая протяженность взлетно-посадочной полосы при максимальной взлетной массе  - 1300 м

Под комплексностью понимается одновременное получение массива исходных данных в реальных координатах и времени, об океанологическом состоянии на морской поверхности и в приповерхностных слоях, распределении и численности морских млекопитающих, птиц и других биологических объектов, которые собираются с помощью дистанционных систем авиазондирования, работающих в различных диапазонах длин электромагнитных волн, а также в процессе визуальных наблюдений. Одним из элементов этих научно-прикладных авиаработ является контроль над загрязнением различного происхождения (пластиковый, древесный и прочий мусор, нефтяные пятна, разливы, пленки и т.д.) и экологической обстановкой на поверхности моря.

Все комплексные авиасъемки проводятся по сетке галсов, ориентированных поперек струй основных течений Баренцева моря. Расстояние между основными съемочными галсами не превышает 45 м. миль, а в местах максимальной изменчивости океанологических параметров 20 м. миль.

Авиасъемки выполняются, если параметров, не хуже указанных, на 60 % акватории наблюдаются следующие метеорологические условия:

- скорость ветра - до 7 м/с,

- отсутствие дымки, тумана, любых видов осадков высокой интенсивности.

- нижняя граница облачности не менее 150 м

При проведении комплексных авиасъемок, включающих мониторинг экологической обстановки, на борту самолета-лаборатории «Арктика» используются следующие системы авиазондирования и вспомогательные технические средства.

1. Комплекс зондирования в инфракрасном (ИК) диапазоне длин электромагнитных волн включает ИК-радиометр АИР-2 и ИК-сканер «Малахит».
- АИР-2 позволяет измерять температуру поверхности океана (ТПО) вдоль маршрута полета самолета-лаборатории практически непрерывно, с точностью не хуже 0.1 °С. По полученным данным восстанавливается пространственная структура ТПО. на основе стандартных методов интерполяции и экстраполяции, с учетом знаний о термических и динамических особенностях акватории авиасъемки.
- «Малахит» позволяет получать сведения о термических условиях на локальных участках морской поверхности вдоль съемочного галса шириной не менее 90 м на основе анализа ИК-изображений, что позволяет идентифицировать положение и структуру термических неоднородностей на поверхности моря (фронты, вихри, меандры и т.д.) а также органические загрязнения в виде пятен, сликов и пленок. Чувствительность ИК-сканера - 0.1°С.

2. Комплекс сверхвысокочастотного авиазондирования (СВЧ-комплекс) представлен радиолокатором с синтезированной апертурой (длина волны излучения 4 см (РСА-4) и пассивным СВЧ-радиометром ("FISH") с принимаемой длиной волны излучения от морской поверхности 5.6 см.

- Главная особенность СВЧ-комплекса состоит в возможности его эффективного, надежного и качественного применения при любых погодных условиях (всепогодность). Комплекс позволяет получать сведения о положении и структуре гидродинамических неоднородностей, границах водных масс различного происхождения на морской поверхности, органических загрязнениях в виде пятен, сликов и пленок.

- При этом РСА-4 дает возможность получать данные в виде радиолокационных изображений (РЛИ) в полосе обзора не менее 2 км, в зависимости от высоты полета самолета-лаборатории, а СВЧ-радиометр - численные значения радиояркостной температуры вдоль трассы авиасъемки, анализ и интерпретация которых позволяют определять положение границ между водными массами различного происхождения и идентифицировать органические загрязнения.

3. Комплекс лазерной локации представлен на борту «Арктики» поляризационным авиационным лидаром - ПАЛ-1, который осуществляет авиазондирование подповерхностных слоев моря в оптическом диапазоне длин электромагнитных волн. Глубина проникновения зондирующего луча в толщу вод зависит от их естественной прозрачности, и для чистых океанических вод составляет 55 м, а в среднем - 30-40 м.
- Использование ПАЛ-1 дает возможность получать не только данные о значениях океанологических параметров на поверхности моря и в подповерхностных слоях (прозрачность, глубина залегания пикноклина, участки повышенной концентрации первичной биопродуктивности), но и регистрировать органические загрязнения на морской поверхности.

4. Помимо использования указанных инструментальных систем авиасъемки с борта самолета-лаборатории «Арктика» проводятся визуальные наблюдения, осуществляемые борт-наблюдателями с обоих бортов. Каждый наблюдатель выполняет визуальную съемку под самолетом и в полосе обзора, равной высоте полета (угол обзора 45°). При этом оценивается численность и видовая принадлежность морских млекопитающих и птиц, других биологических объектов, а также фиксируются любые виды загрязнений на морской поверхности.

Дополнительно борт-наблюдатели проводят фото- и видеосъемки наиболее интересных явлений, эффектов и объектов на поверхности моря с целью их документирования. Фото- и видеосъемка осуществляются цифровыми фотоаппаратами (NIKON D1X), аналоговой и цифровой видеокамерами, соответственно, ТК-880 и PANASONIC NV-MX7D или PANASONIC NV-GX7.

Для привязки всего комплекса данных, собираемых в процессе осуществления авиасъемок, к реальным координатам и времени используется спутниковая навигационная система - GPS типа GARMENT II PLUS.

Вся получаемая информация, как от систем инструментального авиазондирования, так и от борт-наблюдателей, поступает в бортовую самолетную автоматизированную систему сбора, фильтрации, первичной обработки, представления, накопления и хранения данных (БАС) с одновременной записью полного объема голосовой информации наблюдателей в режиме диктофона.

На самолете-лаборатории организована локальная сеть Ethernet, объединяющая все бортовые персональные компьютеры (ПК), что позволяет всем ПК обмениваться данными, получать навигационные данные и проводить синхронизацию времени всех систем через БАС на центральном компьютере.

На борту «Арктики» реализована возможность оперативной передачи и обмена данными с судами и береговыми центрами, что обеспечивается стандартными средствами радиосвязи и современной системой Inmarsat.

По завершении каждой комплексной авиасъемки и/или их серии, когда научно-прикладные авиаработы выполняются на смежных участках последовательно друг за другом, не позднее чем через 3 часа все материалы и данные, после их обработки, анализа и интерпретации, представляются в картированном виде, адаптированном в географическую информационную систему (ГИС) в виде изолиний, условных знаков и символов. Имеется возможность оперативно доводить эту результирующую информацию до любых потребителей, как на берегу, так и в море.

Таким образом, самолет-лаборатория «Арктика» с установленным и эксплуатируемым на нем оборудованием может весьма эффективно использоваться при наблюдениях за загрязнениями и экологическом мониторинге Баренцева моря, что представляется весьма важным в связи ожидаемой промышленной эксплуатацией нефтегазоносных месторождений на его шельфе.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"