Цель исследования

Цель исследования - выявление закономерностей и прогнозирование физических, химических и биологических процессов Белого моря на основе данных наблюдений и моделирования, оценки трансформации экосистем, под влиянием климатических и антропогенных изменений.

Важно разработать фундаментальные основы комплексной оценки современного состояния, мониторинга экосистем для экологического прогноза. Выполнить комплексные исследования морской среды и биоты стратегически важных районов с целью оценки их современного состояния, естественной изменчивости природных систем и их биологической продуктивности, разработки принципов и методов, направленных на снижение антропогенной нагрузки на экосистемы. Выполнить разработку научных и практических основ оценки основных природных и техногенных георисков, связанных с природными катастрофическими явлениями, а также с добычей и транспортировкой сырья на акваториях (волны, колебания уровня моря, ледовая обстановка). Выполнить разработку новых регионально адаптированных системных критериев оценки последствий техногенной активности на акваториях, мониторинга и прогноза изменений морских экосистем под воздействием антропогенной нагрузки. Оценить минеральные, биологические, транспортные, энергетические, рекреационные и другие ресурсы. Провести специализированные морские подспутниковые эксперименты с калибрацией и верификацией аппаратуры для дистанционных исследований и моделирования экосистем моря.

Актуальность проблемы

В Морской доктрине и решениях Морской коллегии при Правительстве Российской Федерации отмечается как наиболее значимая и перспективная задача - "комплексное исследование и мониторинг морей Российской Федерации с целью оценки их ресурсного потенциала". Важнейшими задачами экономической деятельности в регионе является обеспечение формирования условий для устойчивого социального и экономического развития региона. Знание закономерностей изменений природно-ресурсного потенциала прибрежных систем необходимо для совершенствования механизма государственного управления в Арктике, повышения транспортной, энергетической, экономической независимости северных территорий. Здесь имеются условия для достаточно полного определения и документирования рисков, которые включают описание деградации и загрязнения наземных и водных экосистем, поверхностных и подземных вод, местных фауны и флоры, влияния окружающей среды на здоровье населения. Происходящие социо-природные явления в регионе можно рассматривать как модель арктических побережий для калибрации и верификации разрабатываемых информационных систем, атласов, математических моделей, для оценки изменений и прогноза влияния климатических изменений при усиливающихся антропогенных воздействиях, связанных с освоением ресурсов. Поэтому требуется проведение комплексных системных исследований, которые необходимо выполнить на примере достаточно хорошо изученного региона, в контролируемых условиях.

Описание задач, предлагаемых к решению

Обновить созданную ранее ИВПС (2012-1017 гг.) базу данных о комплексе гидрологических, химико-биологических процессов и явлений Белого моря и водосбора и на этой основе:
Выполнить вероятностный анализ процессов и явлений (климатические характеристики, сток рек, температура воды, ледовые характеристики) по данным анализа данных длительных наблюдений, а также с использованием моделирования и дистанционных измерений.
Выделить, классифицировать районы и интервалы времени с недостаточной плотностью информации и провести специальные исследования для мало изученных районов, процессов и явлений.

Изучить закономерности пространственно-временной изменчивости стока рек, оценить современное и прогнозируемое поступление загрязнений, биогенных элементов от точечных и диффузных источников. Разработать сценарии изменений климата региона при использовании этих сведений для прогностических оценок на моделях экосистем.

Получить системные сведения о химическом и водном стоке рек, выявить основные источники загрязнения моря. Эти данные будут использоваться для численного моделирования прибрежных, эстуарных экосистем, выполнения прогностических расчетов и планирования деятельности на водосборе для сбалансированного режима природопользования.
Создать базу данных и картировать районы опасных явлений и процессов на море и водосборе. Выполнить классификации этих процессов и явлений по степени опасности для экосистем моря, гидротехнических сооружений, здоровья населения, ресурсов моря и водосбора.

Провести прогностические расчеты изменения экосистем моря с помощью разных математических моделей (JASMINE, SPBEM), основанных на откалиброванных и верифицированных моделях для разных временных масштабов. Выполнить типизацию акватории Белого моря по особенностям проявлений внутрисезонных, синоптических и мезомасштабных процессов в различные по климатическому индексу годы. Дать интерпретацию происходящих физических и биогеохимических процессов, происходящих при разном комплексе условий. Выполнить прогностические расчеты изменения экосистем при разных сценариях изменений климата и экономической деятельности. Оценить роль, вклад, характер, направленность климатических и антропогенных факторов в формирование и изменение экосистем и определить возможности социально–экономического развития региона.
Выявить потребности в природных ресурсах существующих природопользователей, провести анализ и выполнить прогноз экономических и социальных последствий изменений.

Оценить водообмен между Баренцевым и Белым морем, выполнить расчеты водообмена между Воронкой и Бассейном через Горло Белого моря по данным моделирования и спутниковых измерений.

Оценить теплозапас Белого моря, используя новые данные по стоку рек, метеорологическим параметрам, температурному режиму Белого моря.