Использование космической информации в рыбном хозяйстве страны (Коляда Э.Г., ВНИРО) (УДК 621.396.946.639.2/.3)

Среди методов и средств изучения условий обитания и обнаружения рыбных скоплений особая роль принадлежит гидроакустике и космической информации, которые, дополняя друг друга, могут существенно повысить эффективность работы рыбопромыслового флота.

Многие океанологические параметры в промысловых районах, отображая протекающие в них динамические, физико-химические и биологические процессы, характеризуют промысловую обстановку и являются предметом повышенного внимания аналитиков-прогнозистов.

В настоящее время наибольший интерес для специалистов представляют гидрологические фронты, очаги апвеллингов, вихревые образования различных масштабов, зоны течений и контакта разнонаправленных потоков, аномалии температурных полей, участки повышенных концентраций планктона, формирование и состояние ледового покрова, траектории дрейфа льдов, пути атмосферных циклонов, градиентные зоны атмосферного давления, поля облачности, скорость и повторяемость ветров и др.

Размеры перечисленных явлений варьируют от десятков до сотен километров, а их формы характеризуются большим разнообразием очертаний от обширных полей до узких ленточных полос и отдельных пятен. Причем все океанологические структуры подвержены активной изменчивости.

Необходимо отметить, что уровень сегодняшних знаний взаимосвязей распределения, поведения и состояния популяций гидробионтов с условиями среды явно недостаточен. Во многих случаях он не позволяет даже в общем виде говорить об истинных механизмах воздействия среды на организм. Однажды выявленные и, казалось бы, установленные связи оказываются неустойчивыми и нередко исчезают или меняются на противоположные, их количественные характеристики зачастую носят случайный характер. Низкий уровень знаний в данной области объясняется прежде всего несовершенством методов и средств, обеспечивающих исследователей систематизированной информацией о состоянии среды и объектов промысла во времени и пространстве.

Как известно, традиционное решение прогностических задач осуществляется путем организации поисковых работ с помощью гидроакустических приборов (прямой поиск) и путем выявления элементов гидрологической структуры вод. Эти задачи выполняются как непосредственно добывающими судами, которые в такие периоды теряют потенциальный улов, так и специальными поисковыми судами промысловой разведки, на содержание которых промышленность затрачивает ежегодно более 100 млн руб. Таким образом прямой поиск порождает большие производственные потери и снижает рентабельность флота. Аналогичные поисковые работы ведутся и в ходе научно-исследовательских рыбохозяйственных экспедиций. Поскольку распределение промысловых гидробионтов - основного объекта исследований неравномерно, постольку эффективность экспедиций зависит от способности выхода их на основные концентрации в пределах района исследований. Сделать же это при прямом поиске отдельными судами трудно, так как периоды изменчивости среды и состояния объекта промысла несоизмеримы во времени с фиксацией их параметров и обработкой данных, и размеры изучаемых акваторий крайне ограничены. Все это приводит к большим затратам времени на поисковые работы.

Использование космической информации (КИ) может в какой-то степени заполнить существующие пробелы, тем самым значительно развить методы косвенного поиска гидробионтов, повысить оправдываемость прогнозов, что крайне важно для решения задач управления рыбопромысловым флотом.

Космическая информация обеспечивает: мгновенный охват наблюдениями обширных акваторий промысловых районов (обзорность); получение оперативной и регулярной информации об изменениях и перемещениях выявленных структур во времени (трансформация форм, размеров, траектории перемещений, обострение и размывание градиентных зон, увеличение и уменьшение концентраций измеряемых параметров и пр.); отслеживание динамики океанологических элементов за различные периоды времени (сутки - сезоны).

Работы по использованию КИ в рыбном хозяйстве были начаты во ВНИРО в 1970 г. силами малочисленного сектора космической океанографии. Достигнутые результаты и накопленный опыт явились научной и практической основой создания в системе Минрыбхоза СССР Службы космической информации (СКИ), руководство которой осуществляет Главный научно-исследовательский и методический центр космической информации (Главцентр "Океан"), образованный при ВНИРО в 1980 г. В период с 1981 по 1985 г. при сырьевых НИИ созданы подразделения СКИ во Владивостоке, Мурманске, Калининграде, Керчи.

На настоящем этапе развития службы ведется обработка КИ практически по всем районам Мирового океана. Выдаются карты температуры поверхности океана в недельном режиме, которые корреспондируются потребителям, занимающимся прогностическими задачами (лаборатории НИИ, подразделения промразведок, суда в районе промысла). Кроме того, по космическим данным строятся карты ледовой обстановки по промысловым районам.

Результаты этих работ не представляют полного спектра информации об окружающей среде, необходимой для приложений в области рыбного хозяйства. Однако, используя даже эти данные, уже в настоящее время можно получать сведения о некоторых океанологических условиях и процессах, влияющих на промысловую обстановку. Путем экспертных оценок экономический эффект от использования КИ в рыбном хозяйстве СССР за 1988 г. определен в размере 6 млн руб.

Необходимо отметить, что задачи и методы их решения, реализуемые с использованием КИ, в рыбном хозяйстве достаточно специфичны и значительно отличаются от практики работы в других отраслях страны. Основной особенностью является необходимость оперативного систематического мониторинга удаленных открытых районов Мирового океана. В связи с этим СКИ ориентируется преимущественно на системы искусственных спутников Земли. К сожалению, эти системы по своим техническим характеристикам не удовлетворяют требованиям рыбного хозяйства и не в состоянии в настоящее время обеспечить отрасль нужной КИ как по качеству, так и по своему составу. СКИ вынуждена расплачиваться за это необходимостью организации очень трудоемких работ по анализу синоптических, мезомасштабных особенностей большинства рыбопромысловых районов на ограниченном количестве данных.

Таким образом, без коренных изменений в организации работ по обеспечению КИ рыбного хозяйства имеющийся в отрасли потенциал СКИ не может быть использован в полной мере.

Для повышения эффективности работ по ее использованию в рыбном хозяйстве необходимо решить ряд взаимосвязанных проблем:

• разработку математического аппарата решения прогностических задач на базе косвенного поиска рыбных скоплений. Эта проблема должна решаться учеными сырьевых бассейновых институтов с привлечением сил Академии наук СССР;
• разработку требований к КИ и математических методов усвоения космических данных, их интерпретации в количественные физические параметры, отображающие различные океанологические элементы. Проблема связана с фундаментальными исследованиями в области физики Земли и может быть решена силами академических институтов с участием отраслевых специалистов;
• разработку специальных приборов, устанавливаемых на борту космических аппаратов. Ответственным за эти работы является Госкомгидромет СССР, т. к. штатные и экспериментальные регулярно работающие системы изучения природных ресурсов Земли и Мирового океана функционируют в настоящее время только в его организациях. В данной проблеме должны учитываться целенаправленно и интересы рыбного хозяйства СССР. Отраслевые специалисты должны участвовать в работах на всех стадиях создания приборов, обеспечивающих КИ интересы рыбной отрасли;
• установку приборов на достаточном количестве космических аппаратов, которые должны вести постоянное наблюдение практически за всей акваторией Мирового океана. Регламент работы космических аппаратов, устанавливаемый Госкомгидрометом СССР, должен согласовываться с пользователями КИ из народного хозяйства, в том числе и с рыбным хозяйством СССР;
• создание наземных программно-технических комплексов, объединенных в единую межотраслевую информационно-вычислительную сеть, способную обработать КИ и обеспечить через развитую систему связи доставки космических данных в требуемом режиме до потребителя, расположенного на судах флота и в организациях отрасли, размещенных по всей территории страны; для решения данной проблемы Госкомгидромет СССР, являясь ответственным, должен разработать единый проект с участием организаций Минрыбхоза СССР;
• создание комплексных технологий сбора, контроля, обработки, накопления различных видов информации (космической, судовой, самолетной), обеспечивающих решение отраслевых научно-производственных задач в автоматизированном режиме. Эта проблема может быть решена через разработку и внедрение автоматизированной системы сбора, обработки и использования космической информации (АССОИКИ) силами отраслевых сырьевых институтов, ВНИЭРХ, НПО типа Севрыбосистемотехника, бассейновых информационно-вычислительных центров;
• подготовку специалистов аналитиков-прогнозистов, владеющих математическими методами, средствами связи и вычислительной техникой, используемой в данной предметной области. Такая подготовка должна осуществляться прежде всего через отраслевой институт повышения квалификации путем создания специализированного курса, а также введением специальных дисциплин в вузах, готовящих специалистов для рыбной отрасли.

Как следует из вышеизложенного, реализация эффективного использования КИ в рыбной отрасли зависит не только от работ, проводимых собственными силами, но и от целенаправленных работ, осуществляемых другими министерствами и ведомствами страны. Следовательно, нужна единая межотраслевая целевая программа работ, состоящая из конкретных заданий с указанием сроков выполнения, исполнителей, источников финансирования. Существующие в настоящее время пятилетние программы ГКНТ, к сожалению, не имеют практической направленности, не отражают организацию работ по взаимосвязанной тематике и экономическую ответственность за невыполнение заданий. Для координации работ по программе необходимо создать совет, объединяющий ресурсы заинтересованных организаций, состоящий из высоквалифицированных специалистов в данной предметной области, наделенный правами распределения этих ресурсов и контроля за их использованием. Только при такой организации работ можно сократить сроки исследований и приблизиться к практическому использованию КИ в решении научно-производственных задач в рыбном хозяйстве СССР.

При положительном решении вопросов по интеграции ресурсов, направленных на создание межотраслевой космической системы, и исходя из накопленного опыта в отрасли можно было бы решать следующие комплексы задач с использованием КИ:

• ведение мониторинга динамики вод Мирового океана и рыбопромысловых районов ("Мониторинг");
• определение метеоусловий в рыбопромысловых районах ("Метео");
• определение характеристик биопродуктивности океана ("Цвет");
• построение карт и анализ изменчивости ледовой обстановки ("Лед");
• определение местоположения рыбопромысловых судов в районах Мирового океана ("Дислокация").

Комплекс задач "Мониторинг" должен быть предназначен для определения, анализа и прогнозирования температуры поверхности океана, скорости и направления течений, границ динамических образований, водных масс, фронтальных зон.

В процессе решения комплексных задач "Метео" должно осуществляться изучение метеорологического режима океанических промыслов районов и оцениваться влияние метеоусловий на деятельность промыслового флота. При этом необходимо также определять, анализировать и прогнозировать границы и взаимное расположение облачных систем, ноля приводного ветра, границы зон осадков.

Результаты решения комплекса задач "цвет" в виде определения цвета поверхностного слоя океана и фиксации полей концентрации фитопланктона должны выполнять две функции. Во-первых, данные о цвете, являющиеся косвенным признаком водных масс, должны обеспечить дополнительную информацию при решении задач комплекса "Мониторинг". Во-вторых, выявленные поля повышенной концентрации фитопланктона должны предоставить аналитику-прогнозисту информацию для определения биопродуктивности в наблюдаемом районе.

Необходимо отметить, что комплексы задач "Мониторинг", "Метео" и "Цвет" могут быть наиболее эффективны только в их одновременной реализации, так как результаты решения каждого комплекса дополняют друг друга и тем самым могут дать наиболее объективные косвенные признаки для оценки промысловой обстановки.

Большое значение для рыбного хозяйства представляет реализация комплекса задач "Лед", который позволит определять характеристики ледяного покрова: положение и динамику кромок льда, каналы и разводья в массивах многолетних льдов, полыньи, положение и конфигурацию гигантских ледяных полей, скорость и направление дрейфа льдов. Мониторинг ледовых условий в Гренландском, Норвежском, Баренцевом, Белом, Балтийском, Охотском, Беринговом морях, в северной части Каспийского и северо-западной части Черного морей, а также обширной акватории вокруг Антарктиды - от побережья до 55°-60° южной широты не только может предоставить информацию для решения прогностических задач, но и способствовать принятию рациональных решений по передвижению судов, одновременно обеспечивая безопасность мореплавания.

Регулярная оперативная КИ о ледовых условиях может полностью заменить работу перспективной авиаразведки, занятой на промысле морского зверя.

Кроме того, в результате реализации комплексов задач "Мониторинг", "Метео", "Цвет" и "Лед" можно было бы получать и анализировать режимные характеристики межгодовой и внутрисезонной изменчивости условий в промысловых районах, что имело бы немалое значение для долгосрочного прогнозирования, являющегося основой при планировании распределения ресурсов в отрасли.

Особый интерес могли бы представлять для отрасли результаты решения комплекса задач "Дислокация", позволяющие обнаружить сосредоточение добывающих судов, что является косвенным признаком наличия рыбных скоплений в районах ведения промысла. С другой стороны, такая информация была бы крайне полезна для подразделений, осуществляющих надзор за соблюдением правил рыболовства в экономических зонах СССР, прежде всего Дальнего Востока и Баренцева моря.

В настоящее время обнаружение иностранных судов в шельфовых водах страны проводится при помощи самолетов и судов рыбоохраны и погранвойск, которые не в состоянии полностью обеспечить предотвращение ущерба, наносимого браконьерами и нарушителями иностранного флота, работающего в нашей зоне. Вместе с тем убытки, которые несет страна из-за этих явлений, значительны. Так, по данным Главрыбвода, в акваториях Дальнего Востока только за сентябрь 1988 г. был нанесен фиксированный ущерб в размере 447000 руб., а за весь 1988 г. более 4 млн руб. В то же время на содержание только охранной авиации в этом районе Минрыбхоз СССР тратит около 3,5 млн руб. в год.

Вышесказанное обусловливает необходимость решения комплекса задач "Дислокация" в режиме оперативности, обеспечивающей фиксацию местонахождения судов практически в любой момент времени.

Таким образом, при условии решения комплексов задач "Мониторинг", "Метео", "Цвет", "Лед", "Дислокация" появляется возможность создания системы совершенно нового информационного обеспечения промыслового прогнозирования, основанной на принципе регулярного отслеживания основных параметров среды, влияющих на поведение объектов промысла, что невозможно осуществить без применения методов и средств дистанционного зондирования Земли из космоса.

Экономический эффект от решения описанных выше комплексов задач можно определить, только рассматривая их как составную часть общей проблемы повышения рентабельности работы флота, т. е. по конечным результатам его деятельности за прогнозируемый период в конкретных районах и на конкретных объектах лова.

Исследования показали, что при решении всех комплексов задач в полном объеме годовой экономический эффект от использования КИ мог бы достичь 90 млн руб.

При этом необходимо отметить, что достижение эффективности от решения части каждого комплекса задач не адекватно представленным процентным отношениям возможного состояния разработок.

Только одновременная реализация всех комплексов в полном объеме может дать большие экономические выгоды.