14 мая 2009 года

Прогнозы показывают, как изменение окружающей среды может влиять на жизнь

(Спутники дистанционного зондирования, компьютерные модели помогают в изучении биологического мира)

Спутниковые фотографии джунглей Амазонки (Бразилия) в 1995 и 1997 годах

Вашингтон. Ученые совмещают базы данных по изменению климата, информацию спутниковых наблюдений за состоянием Земли и математические модели поведения организмов для прогнозирования воздействия изменений окружающей среды на экосистемы, аналогично тому, как метеорологи прогнозируют погоду и климат.

Экологические прогнозы – разрабатываемые современные инструменты для специалистов по управлению ресурсами на планете, климат которой становится все теплее – предсказывают последствия биологических, химических и физических изменений в окружающей среде для экосистем, без которых невозможна жизнь на Земле.

Экология изучает взаимосвязь между организмами и их средой обитания. Экологические прогнозы делаются с незапамятных времен, когда первый фермер вышел в поле, посмотрел на небо и оценил возможные последствия укороченного сезона дождей на урожай смоковницы. Сегодня развивающаяся область экологических прогнозов представляет собой движимый информацией научный синтез физики, геологии, химии, биологии и психологии.

Научно-исследовательский центр НАСА им. Эймса в Силиконовой долине, штат Калифорния, работает над тем, чтобы сделать инструменты экологического прогнозирования более доступными за счет Системы наземного наблюдения и прогнозирования (TOPS).

TOPS представляет собой систему компьютерных программ для обработки данных и моделирования, которая интегрирует данные спутниковых, воздушных и наземных датчиков с погодными, климатическими и прикладными моделями для составления краткосрочных (от нуля до трех часов) прогнозов и прогнозов экологической обстановки.

“Значительный прогресс в прогнозировании погоды достигнут в 1960-е и 1970-е годы, а прогнозирование климата (климат является усредненным или долгосрочным значением погоды) начало выделяться в отдельную дисциплину в 1980-е и 1990-е годы, - рассказал веб-сайту America.gov Вуди Тернер, ученый программы исследований в области биологического разнообразия и руководитель программы экологического прогнозирования Управления научных полетов НАСА. – Теперь я считаю, что это логичный шаг для включения живых систем в парадигму прогнозирования”.

“Представьте себе, - написал научный сотрудник центра Эймса НАСА Рамакришна Немани вместе с соавторами в недавнем докладе о TOPS, - если бы у нас была возможность точно предсказывать неурожай или рекордный урожай сельскохозяйственных культур, эпидемии инфекционных болезней, таких, как малярия и вирус Западного Нила, или лесные пожары за три-шесть месяцев”.

НА ЗЕМЛЕ

Экологические прогнозы могут быть краткосрочными (от нескольких часов до нескольких дней), среднесрочными или сезонными (например, оценка начала вегетационного периода), а также долгосрочными, в масштабах от десятка до сотни лет.

Дикие лошади в Западной пустыне, штат Юта

Для сотрудников Йосемитского национального парка, расположенного в восточно-центральной части Калифорнии, ученые-геофизики центра им. Эймса подготовили прогноз возможных изменений в регионе на 50 лет. Парк общей площадью 3081 квадратных километров простирается вдоль западных склонов горного хребта Сьерра-Невада.

Согласно прогнозу, сообщил Немани корреспонденту America.gov, - “снежный покров уменьшится почти на 50 процентов, а вегетационный период будет начинаться почти на три недели раньше, чем сейчас. В результате к середине лета растения уже не будут получать достаточного количества воды. Это приведет к увеличению частоты пожаров, а в Йосемитском парке уже сейчас бывает много пожаров. Это приведет к изменению состава флоры парка”.

“Следует помнить, что мы составляем лишь модельные прогнозы, - рассказал America.gov Эдвин Шеффнер, заместитель начальника Отдела геофизики в центре им. Эймса. – Нет уверенности в том, что это произойдет, но таковы наши модельные прогнозы. Задача нашей текущей исследовательской работы – попытаться обеспечить достоверность моделей путем уменьшения погрешностей этих модельных оценок”.

В другом примере использования экологического прогнозирования Отдел науки о Земле НАСА совместно с Геологической службой США разработали Систему для прогнозирования распространения инвазивных видов. Она объединяет экологов, ученых в области теории вычислительных наук и систем, статистиков, специалистов по технологиям дистанционного зондирования, администраторов по управлению природными ресурсами, разработчиков стратегий и других лиц, которые проявляют интерес к ареалу чужеродных видов растений или животных, наносящих вред среде, в которую они вторгаются.

В законченном виде система сможет делать региональные прогнозы тенденций распространения инвазивных видов, выявлять уязвимые районы и составлять карты “горячих точек”, в которых возможны вторжения экзотических видов.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРЕКРЕСТОК

Расположенная на стыке Северной и Южной Америки, Центральная Америка является биологическим перекрестком, где около восьми процентов всего биоразнообразия нашей планеты умещается на площади, которая составляет менее половины одного процента земной суши. У берегов Центральной Америки находится вторая по величине система коралловых рифов на Земле.

В 1997 году лидеры семи государств региона (Белиза, Гватемалы, Гондураса, Коста-Рики, Никарагуа, Панамы и Сальвадора) объявили о начале осуществления многонациональной программы интеграции усилий по охране природы, не связанных государственными границами. Центральноамериканский биологический коридор представляет собой ряд национальных парков и других охраняемых территорий, подлежащих специальному режиму управления, и простирается от южной части Мексики до колумбийской границы.

В рамках этих усилий НАСА, в партнерстве с Агентством США по международному развитию, Всемирным банком и Центральноамериканской комиссией по окружающей среде и развитию, помогает разрабатывать региональную систему визуализации и мониторинга SERVIR (См. статью “U.S. Agencies Unveil New Storm-Prediction Tool for Central America”).

SERVIR совмещает снимки, передаваемые пятью спутниками НАСА, с экологическими и социально-экономическими данными с помощью компьютерной географической информационной системы. Система будет объединять ряд узлов, расположенных в Соединенных Штатах и в каждой из стран Центральной Америки.

С помощью этой системы соответствующие центральноамериканские службы смогут использовать снимки из космоса для обнаружения лесных пожаров и крупных изменений в растительном покрове, отслеживания атмосферных осадков и погодных условий и наблюдения за прибрежной полосой и коралловыми рифами. Модели помогут пользователям осознать, насколько неадекватно изучена связь между изменениями в растительном покрове и изменением климата.