Возможности использования средств дистанционного зондирования Земли в промышленном рыболовстве (на примере района Юго-Западной Атлантики)

Согласно Морской Доктрине РФ планируется расширение масштабов рыбохозяйственных исследований и возвращение к промыслу в открытой части Мирового океана (МО), при этом должны решаться вопросы по оптимизации управления рыбопромысловым флотом на основе эффективного прогнозирования пространственного и временного распределения водных биологических ресурсов (ВБР). И как следствие, одной из задач отраслевой науки является постоянное совершенствование методов информационного обеспечения промысла данными, повышающими эффективность добычи ВБР.
В современных экономических условиях организация научно-исследовательских и поисковых экспедиций, которые в свое время были основными источниками океанологической информации, необходимой для ведения широкомасштабного промышленного рыболовства в отдаленные районы МО, не всегда возможна. И современные средства дистанционного зондирования Земли (СДЗЗ), которые в настоящее время обеспечивают высокую степень периодичности и точности измерений основных параметров акваторий МО - температуры поверхности океана, цветности воды, солености, направления и скорости течений, уровня поверхности океана, на данном этапе с успехом выступают в роли технических средств промысловой разведки на ряду с традиционными.
Выявление перспективных промысловых районов, изучение межгодовой изменчивости параметров среды и оценка их влияния на формирование биопродуктивности акваторий и промысел ВБР возможны на базе анализа обширной архивной и оперативной спутниковой информации. Одна из задач, стоящая перед специалистами отрасли, состоит в том, чтобы максимально использовать потенциал спутниковой информации.
На примере промыслового района Юго-Западной Атлантики (ЮЗА), рассмотрим возможности использования СДЗЗ, как технических средств промысловой разведки, для осуществления оперативного управления промыслом и непрерывного мониторинга изменчивости гидрологических условий и оценки их влияния на формирование биопродуктивности района и промысел ВБР, в частности, аргентинского короткоперого кальмара Illex argentinus.
В рамках выполнения календарного плана научно-исследовательских работ, проводимых ФГБНУ «ВНИРО», в 1986-2016 гг. в отделе спутникового мониторинга среды обитания осуществлялись непрерывные наблюдения за изменениями температуры поверхности океана (ТПО), а также за положением и динамикой гидрологических фронтов, концентрацией фитопланктона в поверхностном слое морской воды в районе ЮЗА. Наряду с этим выполнялась оценка влияния изменчивости гидробиологических условий на промысел аргентинского кальмара - основного промыслового объекта данной акватории.
Аргентинский кальмар (АК) - массовый промысловый вид, вылов которого в некоторые годы достигал порядка миллиона тонн. Основными факторами, которые учитываются при прогнозировании начала и хода промысла АК на Патагонском шельфе считаются температура, температурные градиенты и динамика поверхностных вод (Барканова, Глубоковский, 2014, Waluda et al., 2001).
Оценка месячной, сезонной и межгодовой изменчивости ТПО в районе ЮЗА осуществлялась на основе карт ТПО двух временных уровней: первый уровень мониторинга составляли карты недельной дискретности; второй уровень – это карты ТПО месячной, сезонной и годовой дискретности, построенные на суммировании и осреднении карт первого уровня. Карты первого уровня строятся на основании совместного анализа данных ежесуточной инфракрасной съемки с ИСЗ серии "GOES-E", представленных в виде цифровой матрицы с пространственным разрешением от 0,5° и точностью измерения значений ТПО до 0,1°С, и измерений температуры воды "in situ", поступающих с проходящих судов, буев и береговых станций. Второй уровень мониторинга включает в себя создание более полного комплекта аналитических карт, таких как карты аномалий ТПО, тенденций ТПО, карты градиентов ТПО, карты месячной, сезонной и межгодовой разницы ТПО (Ванюшин и др., 2005; 2006). Для осуществления оперативной информационной поддержки ведения промысла возможен выпуск оперативных карт ТПО 3-х-суточного осреднения.
За 28 лет был создан банк данных карт ТПО района ЮЗА, который насчитывает более 3 000 карт различного временного масштаба, при этом каждая карта представлена как в аналоговом, так и в цифровом видах (Барканова и др., 2011).
Анализ изменчивости температурных условий акватории ЮЗА велся как по всему району в целом от 34˚ до 56˚ю.ш. и от 48˚ до 70˚з.д., так и в отдельно взятых промысловых квадратах (например, в основном промысловом квадрате: 46˚-47˚ю.ш. и 60˚-61˚з.д.).
Мониторинг положения и динамики гидрологических фронтов, концентрации фитопланктона в поверхностном слое, органической и неорганической взвеси осуществлялся на базе аналоговой спутниковой информации в видимом, ближнем и дальнем ИК-диапазоне спектра с дискретностью от суток до месяца. В 1988–1996 гг. это были материалы спектрозональных съемок акватории с природно-ресурсных спутников «Ресурс-ОЭ», «Океан-ОЭ», «Космос-1766,1869,1939» в спектральных диапазонах: 0,5-0,6; 0,6-0,7; 07,-0,8; 0,8-1,1 и 10,8–11,2 мкм; в период 1995-2003 гг. - аналоговые изображения в видимом и ИК-диапазонах с метеорологических спутников NOAA, а в 1997-2010 гг. - данные специализированного спутника SeaWiFS. На современном этапе это информация, поступающая через центр EOSDIS (Earth Observing System Data and Information System https://earthdata.nasa.gov/about-eosdis) со спутников серии EOS (Terra (EOS AM-1) и Aqua (EOS PM-1). Оперативная спутниковая информация в видимом диапазоне спектра (http://lance-modis.eosdis.nasa.gov/imagery/subsets/?subset=Patagonia) позволяет вносить уточнения раз в сутки в определение положения основных гидрологических фронтов, течений и динамических образований в приповерхностном слое воды, что особенно важно при принятии оперативных управленческих решений по ведению промысла. Осредненные данные о концентрации фитопланктона получены через интернет-архив: https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/browse.pl?sen=am. За период 1989-2016 гг. при проведении комплексного анализа было построено около 200 карт-схем пространственно-временного распределения полей фитопланктона и динамических образований в районе ЮЗА.
На базе данных, получаемых в процессе непрерывного мониторинга ТПО и динамических образований в районе ЮЗА, был разработан комплект материалов, который может быть использован при информационном обеспечении промысла. Комплект включает в себя: оперативные карты ТПО 3-х суточной дискретности, карты ТПО недельного осреднения, карты анализа ТПО среднемесячного осреднения (карты среднемесячных значений ТПО, карты тенденции ТПО от месяца к месяцу, карты аномалий ТПО, карты отклонений ТПО от среднемноголетних значений и карты градиентов ТПО), карты-схемы пространственного распределения полей фитопланктона и динамических образований с временной дискретностью от суток до месяца.
Полученные в нашей работе результаты могут использоваться в системах рыбохозяйственного экологического мониторинга района ЮЗА. В случае возобновления отечественного промысла АК, есть возможность повысить эффективность промысла за счет внедрения результатов анализа оперативной и архивной спутниковой информации в прогностические модели, создаваемые для принятия решений при управлении промыслом ВБР.
Внедрение и широкомасштабное использование такого информационного ресурса, как оперативная и архивная спутниковая информация в отраслевых системах мониторинга рыболовства улучшает качество информационного обслуживания промысловых судов и, как следствие, повышает эффективность самого промысла. Практика показала, что использование систем дистанционного зондирования акваторий Мирового океана из космоса в качестве технических средств промысловой разведки при информационной поддержке промысла, обеспечивает повышение производительности промысловых судов в 1,2-1,5 раза (Клочков, 2002). Принцип подхода к оценке влияния изменчивости параметров среды на формирование биопродуктивности акватории и на промысел водных биологических ресурсов в районе Юго-Западной Атлантики может использоваться как аналог при изучении других промысловых районов Мирового океана.