Оптимизация сети экологического мониторинга Белого моря

  • О. П. Нецветаева Национальный парк «Русская Арктика»
  • В. Б. Коробов Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • Е. О. Антипов Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова УрО РАН
  • А. Г. Тутыгин Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова УрО РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2020.48(1).5
Ключевые слова: мониторинг, Белое море, районирование, задача коммивояжёра, оптимизация

Аннотация

Для морских акваторий, характеризующихся высокой изрезанностью береговой черты, значительным количеством островов и отмелей, большое значение имеет порядок выполнения станций научно-исследовательскими судами при производстве экологического мониторинга. В статье предложена методология, основанная на предварительном районировании акватории с целью уменьшения количества гидрохимических станций, с последующей оптимизацией пути их прохождения научно-исследовательскими судами. Оптимизация выполнена при помощи усовершенствованного применительно к данному случаю алгоритма известной задачи коммивояжёра. На примере наблюдения за степенью насыщения кислородом Белого моря показано, что такой подход позволяет сократить время одной съёмки на 15–20%.

Литература


  1. Алекин О.А., Ляхин Ю.И. Химия океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 344 с.

  2. Антипов Е.О., Тутыгин А.Г., Коробов В.Б. Проблемы осуществления транспортировки грузов в Арктической зоне Российской Федерации морским путём // Управленческое консультирование. 2017. № 11. С. 72–79.

  3. Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983. 366 с.

  4. Воробьёв Ю.Л., Акимов В.А., Соколов Ю.И. Системные аварии и катастрофы в техносфере России. МЧС России. М.: ФБГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2012. 308 с.

  5. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том II: Белое море. Вып. 1: Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 241 с.

  6. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том II: Белое море. Вып. 2: Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биологической продуктивности. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 193 с.

  7. Гордеева Н.М., Самойлова И.А. Корректное использование математической модели, называемой задачей коммивояжёра // Актуальные проблемы преподавания математики в техническом ВУЗе. 2018. Т. 6. С. 86–91.

  8. Губайдуллин М.Г., Коробов В.Б. Экологический мониторинг нефтегазодобывающих объектов Европейского Севера России: учебное пособие. Архангельск: ИПЦ С(А) ФУ, 2012. 236 с.

  9. Ежегодные данные о режиме и качестве вод морей и морских устьев рек. Том 2. Часть 1: Белое море. 1979–2014.

  10. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближённых решений. М.: Мир, 1976. 165 с.

  11. Залогин Б.С., Косарев А.Н. Моря. М.: Мысль, 1999. 400 с.

  12. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.

  13. Каплин П.А., Леонтьев О.К., Лукьянова С.А., Никифоров Л.Г. Берега. М.: Мысль, 1991. 479 с.

  14. Клювиткин А.А., Политова Н.В., Здоровеннов Р.Э., Кравчишина М.Д., Новигатский А.Н., Филиппов А.С., Чульцова А.Л., Будько Д.Ф. Комплексные исследования Белого моря в июле–августе 2014 г. в экспедиции научно-исследовательского судна «Эколог» // Океанология. 2015. Т. 55. № 3. С. 492–494.

  15. Коновалова Н.В., Коробов В.Б., Васильев Л.Ю. Интерполирование климатических данных при помощи ГИС-технологий // Метеорология и гидрология. 2006. № 5. С. 46–53.

  16. Коробов В.Б., Середкин К.А., Лохов А.С., Нецветаева О.П., Кошелева В.П. Проблемы интерполяции пространственно-неоднородных данных на нерегулярных сетках в Белом море // Геология морей и океанов. Материалы XХI Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. М.: ГЕОС, 2015. Т. 3. С. 203–205.

  17. Лисицын А.П., Шевченко В.П., Немировская И.А., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Новигатский А.Н., Новичкова Е.А., Политова Н.В., Филиппов А.С. Развитие четырехмерной океанологии и создание фундаментальных основ комплексного мониторинга морских экосистем (на примере Белого моря) // Физические, геологические и биологические исследования океанов и морей / Отв. ред. С.М. Шаповалов. М.: Научный мир, 2010. С. 559–597.

  18. Лоция Белого моря. СПб.: ГУНиО МО РФ, 1995. 335 с.

  19. Ляхин Ю.И. О взаимосвязи между растворенным кислородом и карбонатной системой в водах океана // Обмен химическими элементами на границах раздела морской среды. М.: Изд-во Института океанологии АН СССР, 1981. С. 63–82.

  20. Маккавеев П.Н. Особенности связи величины pH и растворённого кислорода на полигоне Чистая Банка в Северном Каспии // Океанология. 2009. Т. 49. № 4. С. 508–515.

  21. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. М.: ВНИРО, 1988. 119 с.

  22. Нецветаева О.П., Змётная М.И., Коробов В.Б. Особенности кислородонасыщения вод Белого моря в начале XXI века // Геология морей и океанов. Материалы XХII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. М.: ГЕОС, 2017. Т. 3. С. 254–258.

  23. Нецветаева О.П., Македонская И.Ю., Коробов В.Б., Змётная М.И. Зависимость кислородонасыщения от содержания хлорофилла «а» в поверхностном слое вод Белого моря // Арктика: экология и экономика. 2018. № 3 (31). С. 31–41.

  24. Политова Н.В., Филиппов А.С., Володин В.Д., Здоровеннов Р.Э., Зуйкова М.В., Зыкова О.А., Кравчишина М.Д., Потапова И.Ю., Таскаев В.Р., Толстиков А.В., Яковлев А.Е. Комплексные исследования системы Белого моря в рейсе научно-исследовательского судна «Эколог» летом 2013 г. // Океанология. 2014. Т. 54. № 6. С. 855–858.

  25. РД 52.10.243-92. Руководство по химическому анализу морских вод. СПб: Гидрометеоиздат, 1993. 128 с.

  26. РД 52.10.736-2010. Объёмная концентрация растворённого кислорода в морских водах. Методика измерений йодометрическим методом. М.: ФГУ ГОИН, 2010. 21 с.

  27. Романкевич Е.А., Ветров А.А., Пересыпкин В.И. Органическое вещество Мирового океана // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. №. 4. С. 401–411.

  28. <Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. М., 2016. 537 с.

  29. Стюарт И. Величайшие математические задачи: Пер. с англ. М.: Альпина нон-фикшн, 2019. 586 с.

  30. Diaz R.J., Rosenber R. Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems // Science. 2008. Vol. 321. P. 926–929.

  31. Doods W.K. Nutrients and the “dead zone”: The link between nutrient ratios and dissolved oxygen in the northern Gulf of Mexico // Frontiers in Ecology and the Environment. 2006. Vol.4 (4). P. 211–217.

  32. Frieder C.A., Nam S.N., Martz T.R., Levin L.A. High temporal and spatial variability of dissolved oxygen and pH in a nearshore California kelp forest // Biogeosciences. 2012. Vol. 9 (10). P. 3917–3930.

  33. Manasrah R., Raheed M., Badran M. Relationships between water temperature, nutrients and dissolved oxygen in the northern Gulf of Aqaba, Red Sea // Oceanologia. 2006. Vol. 48 (2). P. 237–253.

  34. Zhu Z., Zhang J., Wu Y., Zhang Y., Lin J., Liu S. Hypoxia off the Changjiang (Yangtze River) Estuary: Oxygen depletion and organic matter decomposition // Marine Chemistry. 2011. Vol. 125 (1–4). P. 108–116.
Опубликован
2020-05-13
Выпуск
Том 48 № 1 (2020): Океанологические исследования
Раздел
Биоокеанология

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)