Экологический мониторинг нефтяных загрязнений морской поверхности в Лионском заливе

Заказчик

Частная французская экологическая организация*

Цель проекта

Выявление, оценка объема и характера смещения нефтяного загрязнения вблизи морского порта Марселя.

Описание работ

Исходные данные:

Методы дистанционного зондирования Земли, на текущий момент, являются основными для выявления пленочных загрязнений на акваториях, а радиолокационные спутники с синтезированной апертурой — основными приборами для обнаружения нефтяных пленок в любое время суток и вне зависимости от погодных условий. Основная трудность при подобном мониторинге — это отсутствие данных с небольшим временным промежутком между съемками. Это важно для оценки скорости и направления движения нефтяного пятна, точного выявления причины возникновения и оперативного реагирования. Спутниковые данные со спутников Sentinel дают возможность оценки состояния акватории с необходимым временным промежутком, потому что разница между пролетами двух радиолокационных спутников составляет примерно 12 часов.

Объектом исследования являлась акватория Лионского залива – части Средиземного моря у южного побережья Франции. В основном глубина залива составляет 50-100 м. Течения в заливе зависят от ветрового режима, пресноводного стока и сезонного прогрева. Основой циркуляции вод является Северное течение. Город Марсель находится на северо-восточном побережье Лионского залива. Он является крупнейшим портом Средиземноморья и вторым по величине городом во Франции. Основу грузооборота морских перевозок составляют нефть и нефтепродукты, их суммарный годовой оборот превышает 110 млн т. Такая активность способствует образованию пленочных загрязнений на акваториях.

Основой для исследования стали три снимка, полученных со спутников Sentinel: два — с радиолокационных спутников Sentinel-1B, 1A, один — с оптического спутника Sentinel-2A. Преимущество этих данных состояло в том, что они были получены почти ровно через 6 часов один за другим. Все три сцены имели равное пространственное разрешение — 10 м. Вторым важным источником информации для исследования стал портал meteoblue.com. С его помощью были получены данные о скорости и направлении ветра.

Выполненные работы:

На первом снимке со спутника Sentinel-1B, полученном в 05:43 был обнаружен сброс отходов, содержащих нефтепродукты. На радиолокационном снимке отчетливо выявляется судно, с которого проводился сброс и загрязняющий шлейф по ходу его движения. С учетом средней скорости судна можно сделать вывод, что сброс шел почти на протяжении часа. Также имея эту информацию, удалось рассчитать, что первое пятно в начале сброса достигло ширины 682 м, что говорит о скорости в 19 см/с. Примерно через 6 часов был получен снимок в оптическом диапазоне со спутника Sentinel-2. На данном изображении хорошо видно, что сброс осуществлялся в четыре этапа, три из которых не попали на первый радиолокационный снимок. Суммарная протяженность сброса отходов составила почти 35 км.

Рис.1 Пример фрагмента снимка со спутника Sentinel-1B. Начальный этап сброса нефтепродуктов.


Рис.2 Пример фрагмента снимка со спутника Sentinel-2A. Проявление нефтяных пятен спустя 6 часов после начала сброса.

Через 12 часов после первого был получен второй радиолокационный снимок со спутника Sentinel-1A. Обнаруженный сброс на первом снимке все еще был на территории акватории.

Рис. 3 Пример фрагмента снимка со спутника Sentinel-1A. Проявление нефтяных пятен спустя 12 часов после начала сброса.

Для исследования было важно не только выявить загрязнение, но и оценить скорость распространения загрязнения и его сноса морской поверхностью. Для этого на каждом из снимков в автоматическом режиме были выделены участки поверхностных загрязнений. Черным цветом были отмечены области загрязнений на первом снимке (5:43ч.), синим – на втором (10:30), зеленым на третьем (17:43). Сравнивая 1-е и 2-е изображения, в первую очередь стоит обратить внимание на начальную часть загрязнения (область отмечена цифрой 1). За шесть часов эти участки остались на месте, то есть сноса практически не было, видно, что пятна только растекались. А уже во второй области наблюдается резкий снос на 2.5км. Резкое отклонение могло быть вызвано сильным ветром совместно с течениями. По расчетам скорость сноса составила 14 см/с.
Сравнивая третий снимок со вторым, мы видим, что наибольшее пятно в первой области сместилось за 13 часов только на 3 км, в то же время его площадь увеличилась с 0,61 до 2,24 кв. км, средняя скорость сноса составила 7 см/с. Скорость снова остальных частей загрязнения составила 15-19 см/с.

Рис.4 Пример сводной картины распространения загрязнения в Лионском заливе.

Результат

По материалам дистанционного зондирования Земли были составлены векторные и растровые карты нефтяного загрязнения в Лионском заливе. Также были переданы статистические данные о ходе изменений загрязнения. Помимо этого, используя данные автоматической системы идентификации судов, ГЕО "ИННОТЕР" смогли определить судно, виновное в образовании загрязнения по информации о его перемещении. По имеющимся данным была составлена судебная экспертиза*.

*По условиям контракта данные сведения (все результаты работ и заказчик) являются секретными.