Термодинамический подход для дистанционного картографирования уровня антропогенной нагрузки на экосистемы

Выполнен анализ методологий количественной оценки реакции экосистем (ЭС) на антропогенную нагрузку (АН). Показано, что все существующие методики такой оценки базируются на микроскопическом и макроскопическом подходах изучения окружающей действительности. Сделан вывод, что по экономическим причинам микроскопический подход, требующий детального описания множества характеристик состояния ЭС, не реализуем в практике экологического мониторинга. Сделан вывод о необходимости выполнения разработок в направлении макроскопического подхода. В рамках этого методологического направления перспективным является наблюдение за термодинамическим состоянием ЭС. Теоретически этот вопрос наиболее полно разработан С.Йоргенсеном и Ю.Свирежевым (S.Jorgenesen, Yu.Svirezhev), которые показали, что уровень АН на ЭС измеряется темпом прироста энтропии в ЭС. Но оказалось, что без перехода на микроскопический уровень описания термодинамического состояния ЭС использовать, полученные аналитические выражения для дистанционного измерения и картографирования, невозможно.
В связи с этим, исходя из баланса эксергии, поглощенного ЭС солнечного излучения выведен термодинамический индекс антропогенной нагрузки (ТИАН) на ЭС, который представляет собой отношение эксергии, расходуемой ЭС на парирование АН ко всей, поглощенной ЭС эксергии солнечного излучения. Показано, что расчет ТИАН может быть выполнен по результатам дистанционного картографирования скорости испарения влаги с поверхности ЭС и эксергии поглощенного ЭС солнечного излучения. Верификация методики дистанционного картографирования ТИАН выполнена на примере г. Карабаш, Челябинской области – района с высокой АН. Для этого использованы материалы спутников EOS и NOAA. Количественная оценка показала, что ТИАН вдвое чувствительнее к АН, чем вегетационный индекс.