РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОЙ БАЗЫ ДАННЫХ НА КРАЕВУЮ ЧАСТЬ АНТАРКТИДЫ

КОТЛЯКОВ В.М.; МОСКАЛЕВСКИЙ М.Ю.; ХРОМОВА Т.Е.

МАТЕРИАЛЫ XIII ГЛЯЦИОЛОГИЧЕСКОГО СИМПОЗИУМА САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, май 2004 года

Разработка и создание цифровой базы данных на краевую часть Антарктиды

В.М. Котляков, М.Ю. Москалевский, Т.Е. Хромова

Институт географии РАН, Москва

Обсуждаются структура, содержание и методы создания базы данных по мониторингу краевой части Антарктического ледникового покрова.

Введение

В проблеме глобальных изменений, крайне актуальной в настоящее время, важное место занимают знания об эволюции и режиме Антарктического ледникового покрова. От его состояния и процессов, происходящих в разных частях ледникового комплекса, зависит уровень Мирового океана. Ледниковый покров Антарктиды играет важную роль в формировании климата Южного полушария и Земли в целом и в то же время отражает климатические изменения, связанные с постоянным взаимодействием ледника с океаном и атмосферой. Наиболее чувствительный индикатор этих изменений — краевая зона Антарктиды, представленная шельфовыми и выводными ледниками, которые находятся на плаву или непосредственно соприкасаются с океаном. В соответствии с современными данными, Антарктический ледниковый покров имеет площадь около 14 млн км2 и объем льда около 25 млн км3 (более 90% всех пресных вод Земли). Длина береговой линии Антарктического материка составляет 13,9 тыс. км. Максимальная толщина льда достигает 4776 м, а средняя толщина ледникового покрова оценивается в 2160 м. Изучение реакции такого значительного по размерам природного объекта на изменения климата невозможно без единовременной оценки его состояния и режима в пределах обширных территорий. Появление и широкое развитие во второй половине ХХ в. технологий и методов дистанционного зондирования, таких как аэро- и космическая фотосъемка, получение изображений в видимом, ИК- и микроволновом диапазонах, позволило накопить значительный объем данных о состоянии ледников периферии Антарктиды. Наличие в пределах краевой части ледникового покрова относительно развитой сети круглогодичных метеостанций позволяет получить ряды фактической информации по изменению климата Южной полярной области в прошлом столетии. Последовательный комплексный анализ этих данных для краевой части основных ледосборных бассейнов Антарктиды даст возможность составить наиболее полную картину реакции Антарктического ледникового покрова на глобальные климатические изменения и оценить его вклад в повышение уровня моря.

Таким образом, одним из основных направлений в исследованиях Антарктиды становится эффективная организация большого объема накопленной информации. В связи с этим была поставлена задача разработать и сформировать базу данных по Антарктиде в целом и отдельным ее бассейнам, в том числе с использованием уникальных материалов, опубликованных в Атласе снежно-ледовых ресурсов мира как основы создания геоинформационной системы, моделирующей такой уникальный природный феномен, каким является Антарктический ледниковый покров.

Структура базы данных

Создаваемая база данных представляет собой интерактивную, иерархическую геоинформационную структуру, содержащую векторную, растровую и табличную информацию на четырех основных уровнях. Первый уровень — обзорный — это вся территория Антарктиды. Он дает возможность показать расположение районов исследования, обеспеченность исходными данными, точки сбора метеоинформации, исследовательские станции, маршруты, покрытость территории изображениями разного типа. Второй уровень — это краевая зона Антарктического ледникового покрова. Третий — основные ле-досборные бассейны и четвертый — отдельные крупные выводные ледники.

Основной массив информации в предлагаемой базе — блок дистанционного зондирования. Он включает данные аэрофотосъемки (начиная с 1946 г.), получившей широкое развитие в 1955—1957 гг. в период Международного геофизического года (МГГ), и, кроме того, информацию, полученную из космоса различными носителями, сенсорами и с помощью технологий в спектре диапазонов от видимого до микроволнового с площадью покрытия от 60x60 км до 185x170 км и разрешением на местности от 10 до 100 м.

Данные дистанционного зондирования краевой части Антарктического ледникового покрова существуют в российских и зарубежных аэрокосмических агентствах в виде картограмм сети покрытия космическими изображениями разного диапазона и каталогов изображений. Для краевой зоны отдельных выводных и шельфовых ледников созданы также более подроб-

- 93 -

-э-

Материалы гляциологических исследований, вып. 102

ные каталоги изображений видимого спектра в ограниченном временном интервале, отражающие главным образом периоды их активных подвижек и обломы гигантских айсбергов. Картограммы космических изображений содержат следующую информацию: координаты и площадь покрытия территории отдельным изображением; дату и время его получения; тип носителя, орбиту и диапазон изображения; полный номер последнего в каталоге агентства, выполнившего съемку; наземную станцию приема изображения; для изображений видимого диапазона указано наличие облачности в баллах в момент проведения съемки.

В базе данных материалы о наличии космических съемок систематизируются по 12 ледосборным бассейнам (рис. 1), трапециям масштаба 1:1000000, типам сенсора, видам изображений и годам проведения съемок. В результате для каждого ледосборного бассейна формируется массив данных обо всех проведенных дистанционных наблюдениях (табл. 1).

Блок картографической информации включает базовые цифровые карты разных масштабных уровней. Это вся Антарктида (1:40000000), ледосборные бассейны (от 1:10000000 до 1:3000000), шельфовые и выводные ледники (от 1:2500000 до 1:500000). Картографическая информация используется для привязки данных, полученных с помощью различных типов зондирования, и организации справочных разделов. Кроме того, топографические и обзорные карты, составлен-

ные в начале и середине ХХ в. на основе прямых инструментальных наблюдений, служат самостоятельным источником информации о положении береговой черты Антарктического ледникового покрова.

Блок метеоинформации. Мониторинг краевой зоны Антарктического ледникового покрова предполагает сравнительный анализ динамики ледников и изменения метеорологической ситуации. Такая информация содержится в архивах национальных антарктических служб и Всемирной метеорологической организации. Будут использованы материалы более чем 30 метеостанций, существующих в краевой части ледникового покрова Антарктиды и на островах Южного океана, причем некоторые из них имеют ряды наблюдений с 1904 г.

Метеорологические данные основных прибрежных станций станут основой для создания цифровой базы. Предполагается, что массивы с такой информацией войдут в базу данных дистанционного зондирования по региональному признаку, т.е. в блоки каждого ледосборного бассейна, что облегчит проведение сравнительного анализа.

Содержание отдельных блоков базы данных

Данные дистанционного зондирования. Наиболее перспективны с точки зрения целей и задач проекта космические изображения микроволнового диапазона, позволяющие независимо от облачности и осве-

Рис. 1. Космические изображения Антарктиды в оптическом (а) и радарном (Radarsat) (б) диапазонах и результаты их дешифрирования (в): каналы стока материкового льда, основные дренажные системы и ледосборные бассейны (обозначены римскими цифрами) Fig. 1. Space images of Antarctica: optical (a), radar (Radarsat) (б). Results of the imagery analysis (в): channels of the land ice run-off, main drainage systems and ice-catchments (Roman numerals)

Таблица 1

Информация о наличии космических снимков, видах, спутниках и годах проведения съемок для краевой части ледосборного бассейна IV (74—146° в.д.)

Номенклатура трапеций масштаба 1 000 000

Диапазоны изображений видимый микроволновый

носитель годы носитель годы

R-43, 44

Q—45

Q—46

Q—47, 48

Q—49

Q-50 Q-50

Q-51

Q—52, 53

Q—54, 55

Космос 1974- ■1980 Kocmoc-1500 1983- ■1984

Метеор 1978- 2000 ERS-1 SAR 1991- 1995