Пространственная экстраполяция и интерполяция экологических характеристик

Для получения пространственной картины распределения экологических показателей важно знать характер воздействий на экосистемы – точечный, линейный, площадной и др. Необходимо учитывать, что воздействие на экосистему может быть точечным или площадным, фоновым, однократным, многократным или постоянным.

Если воздействие носило площадной характер, то для пространственной интерполяции и экстраполяции можно использовать ландшафтные карты. Необходимо отметить ограниченное использование математической интерполяции и экстраполяции и широкое использование географической интерполяции и экстраполяции.

1.Определение влияния точечного объекта на окружение

Точечный объект – это заводская труба или предприятие или даже целый город (при другом масштабе рассмотрения). При точечном воздействии следует использовать схему распространения воздействия от точечного источника, например ОНД-86 для распространения газовых примесей от трубы.

Перенос газовых примесей можно рассмотреть для трех вариантов: 1.при постоянном направлении ветра; 2.при равномерной (симметричной) розе ветров; 3.при несимметричной розе ветров. Если ветер дует в одном направлении (это может быть по крайней мере в течение нескольких часов, но может быть и подряд несколько дней), то газовый выброс от точечного источника образует конус, расширяющийся по мере удаления от точки (рис.1.22).

Ясно, что ширина конуса и его длина зависят от скорости ветра, турбулентности потока, а также характера примеси (размеров частиц, температуры смеси и др.). Если выброс разовый, то форма распространения будет особой (рис.1.23). Концентрация загрязнения будет убывать по мере удаления от трубы, что объясняется, прежде всего, ростом площади, на которую проецируется выброс. Но играет роль также то обстоятельство, что часть примесей оседает на земную поверхность, и тем самым при удалении от точки выброса концентрация загрязнителя уменьшается.

При симметричной розе ветров концентрация примеси будет значительно меньше, поскольку резко возрастает площадь, на которую проецируется поток.

Рис.1.22. Распространение загрязнений из заводской трубы (залповый выброс)

Рис.1.23. Распространение загрязнений из заводской трубы (постоянные выбросы)

В целом характер изменения концентрации примесей от точки в зависимости от расстояния можно описать следующей зависимостью:

P = ,

P - величина загрязнения, S - расстояние от точки, a и b коэффициенты, зависящие как от характера розы ветров, так и от характера ветра и примесей.

Если учитывать только расстояние от точки выброса (оставив за пределами рассмотрения ветровые характеристики и характеристики газовой смеси), то за счет круговой формы рассеивания выбросов и соответственно быстрого увеличения площади территории, на которой происходит осаждение примесей, имеет место быстрое снижение загрязнения (рис.1.24).

Если нам необходимо построить изолинейную карту по средним данным по загрязнению, полученным в нескольких точках, то необходимо использовать пространственную интерполяцию. Первый и самый простой вариант – предположение о постепенном изменении величин между точками (то есть мы должны быть уверены в том, что между точками имеет место плавное изменение величин). Если есть для этого основания, то можно использовать линейную интерполяцию (рис.1.25). Это может быть в том случае, если между точками нет резких изменений ландшафтных условий: мезорельефа, растительности. Часто это не так (рис.1.26). Если между точками А и В происходит смена леса безлесными участками, то изолиния

Точно также наличие скачка рельефа способствует смещению изолинии в сторону этого скачка (рис.1.27).

Широко используются также методы экстраполяции. Наиболее широкое распространение получил следующая форма экстраполяции. Например, получены данные о величине загрязнения в пределах контура определенного типа ландшафтного комплекса. Если мы уверены в том, что загрязнение имело фоновый характер, то есть распространение шло воздушным путем, то имеется высокая вероятность того, что на всех участках с таким типом ландшафта будет аналогичное загрязнение. Однако, если загрязнение носило пространственно неравномерный характер, то экстраполяция такого типа неточна.

Широко используется метод аналогии, который позволяет значительно сократить число точек, в которых фиксируется экологическая информация.

При составлении экологических карт большое значение имеет также метод индикации.

Выбор точек наблюдений и моментов наблюдений зависит от территориальной и временной структуры анализируемого объекта. Задачи опробывания по-разному решаются для динамичных (транспортирующих загрязнения) и депонирующих (накапливающих загрязнения) компонентов природной среды. Естественная концентрация поллютантов в реках происходит в 70 раз, а в почвах в 1400 раз медленнее, чем в воздухе. Для этих систем характерны различные соотношения балансов поступления и выведения загрязняющих веществ. Характерно, что динамичные компоненты являются непосредственно жизнеобеспечивающими, тогда как депонирующие оказывают на человека влияние опосредованно.

Пробы, взятые в почве, характеризуют ее загрязненность за весь период существования (по крайней мере, за период антропогенного воздействия). Но более поздние отрезки времени вносят более весомый вклад в формирование полученного результата, так как процессы самых ранних периодов частично сглаживаются за счет процессов самоочищения. Пробы древесных тканей и коры отображают явления за ряд лет, снежного покрова и зеленой растительной массы – за год.

Дата добавления: 2015-09-06