Мониторинг температурного режима
в районе Семипалатинского испытательного ядерного полигона.
http://unesco.freenet.kz/econet/

Султангазин У.М., Закарин Э.А., Спивак Л.Ф., Архипкин О.П., Муратова Н.Р., Терехов А.Г.
Институт космических исследований Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (ИКИ)
480100, Казахстан, г. Алматы, ул. Шевченко, 15
тел. (8- 327-2 ) 49-28-72, 49-43-55 (факс), 61-68-53
E-mail: remote@astel.kz

С 1996 года ИКИ ведет регулярный мониторинг и оперативное картирование территории Казахстана с использованием данных дистанционного зондирования со спутников серии NOAA. В зимний период формируются карты снежного покрова, а в теплое время года - карты состояния растительности и температуры подстилающей поверхности.
В феврале 1997 года в районе СИЯП на снимках в видимом диапазоне была зафиксирована большая бесснежная зона (см. рис.1). Тепловая съемка полигона в ИК- диапазоне позволила выделить несколько участков, температура в которых более чем на 10^oС превышала общий фон окружающего снежного покрова (см. рис.2). В марте конфигурация тепловых аномалий существенно не изменилась. С дальнейшим повышением температуры воздуха и прогревом поверхности земли выше 25^оС они диссипатируют, сливаясь с фоном. Следует отметить, что в местах повышенных температур в течение всего вегетационного сезона практически полностью отсутствовал растительный покров. Осенью явно выраженных температурных аномалий обнаружить не удалось .

Рис.1-2. Состояние снежного покрова и температурное поле района СИЯП на 17 февраля 1997 года по данным NOAA/AVHRR (каналы 2 и 4)

В 1998 году картину температурных полей в районе СИЯП сильно исказил мощнейший очаг засухи, зародившийся уже в конце февраля, на стыке Павлодарской, Акмолинской и Северо-Казахстанской областей. К середине марта он охватил обширную зону на северо-востоке Казахстана, включая и территорию полигона (см. рис. 3 и 4).

Рис.3-4. Состояние снежного покрова и температурное поле района СИЯП на 12 марта 1998 года по данным NOAA/AVHRR (каналы 2 и 4)

В 1999 году работы по мониторингу температурного режима в районе СИЯП были продолжены. Результаты съемки подтвердили наличие устойчивых температурных аномалий (см. рис.5 и 6).

Рис.5-6. Состояние снежного покрова и температурное поле района СИЯП на 7 марта 1999 года по данным NOAA/AVHRR (каналы 2 и 4)

Бросается в глаза поразительное сходство динамики развития и конфигурации бесснежных зон в 1997 и 1999 годах. Аналогичные контуры просматриваются и на снимке за 14.02.1996 года (см. рис 7). Подобие становиться еще более наглядным при пространственном совмещение границ бесснежных зон, построенных по съемкам 1997, 1998 и 1999 годов.

Рис. 7. Состояние снежного покрова района СИЯП на 14 февраля 1996 года и сравнительная картина контуров бесснежных зон по данным NOAA/AVHH (канал 2) за 1997, 1998 и 1999 годы.

На основе выше изложенных фактов, можно с уверенностью утверждать, что СИЯП находится в зоне повышенной термальной активности. Ранний сход снега и высокая температура на поверхности земли, скорее всего, являются следствием глубинных термальных процессов, возможно, инициированных многочисленными ядерными взрывами). Дело в том, что через территорию полигона проходит несколько глубинных разломов. А, как известно, подземные взрывы способны кардинально изменять    геологическую среду.
К сожалению, мы не располагаем достоверной информацией о температурном режиме в регионе до начала ядерных испытаний. Кроме того, наблюдаются определенные сезонные и межсезонные вариации в интенсивности и масштабах температурных анамалий, причины которых остается не ясными. Поэтому, делать окончательные выводы о причастности полигона к этим явлениям еще рано.

Необходимы дополнительные исследования. ИКИ ищет партнеров, желающих принять участие в комплексном мониторинге температурного режима территории СИЯП и прилегающих к нему районов, а также спонсоров, готовых финансировать эти работы (см. Приложение 1)
ИКИ располагает аппаратно-программными средствами и отлаженными технологиями космического мониторинга и оперативного картирования территории СИЯП с использованием данных спутников NOAA (США) и Ресурс-О1 (Россия). В 1998 году ИКИ совместно с объединением “Изотоп”, институтом геофизических исследований Национального Ядерного Центра и международным институтом прикладного системного анализа (IIASA) принял участие в разработке геоинформационной системы “Семипалатинский испытательный ядерный полигон” (ГИС СИЯП). Кроме того, в ИКИ имеются цифровые базы агрометеорологических данных и космоснимков по территории Казахстана за период с 1985 по 1998 годы. Вся эта информация может быть использована для анализа и количественной оценки причин возникновения температурных аномалий в районе СИЯП.

Приложение 1

Название проекта: Создание комплексной системы мониторинга температурного режима в районе Семипалатинского испытательного ядерного полигона (СИЯП)

Цели проекта

Цель работ - Изучение характера и механизмов воздействия подземных ядерных взрывов  на структуру и режим температурных полей (аномалий).

Территория работ: Район СИЯП и прилегающие территории Восточно-Казахстанской, Карагандинской и Павлодарской областей.

Масштаб исследований: от 1: 100 000 до 1: 1 000 000.

Уровни мониторинга. Предусматривается организовать регулярные трехуровневые наблюдения, включая:

• ежесуточные космические съемки AVHRR NOAA региона в тепловом диапазоне (ch 4 - ch5) в дневное (конец февраля - начало мая) и ночное (конец февраля - начало ноября) время;
• тепловые аэрофотосъемки территории полигона и окрестностей (март - май и сентябрь-октябрь);
• наземные измерения температуры поверхности земли и термокаротаж скважин (март - май и сентябрь-октябрь)

По результатам наблюдений будут формироваться карты температурных полей территории СИЯП и прилегающих районов. Карты позволят анализировать пространственные особенности термальных режимов в районе СИЯП и установить наличие (или отсутствие) зависимости между пунктами проведения подземных ядерных взрывов и температурными аномалиями.
Самостоятельный интерес представляет задача построения математической модели для количественной оценки воздействия подземных ядерных взрывов на процессы теплопереноса (теплообмена) в земной коре.

Для получения объективной картины необходимо рассмотреть три временных периода, соответствующих:

• естественному термальному режиму в районе до начала функционирования СИЯП;
• нарушенному термальному режиму в период испытаний;
• современному термальному режиму (после консервации полигона)

Комплексный анализ эти данных позволит получить информацию для выработки рекомендаций по реабилитации территории СИЯП.

Основные этапы выполнения проекта

Реализация проекта предусматривает выполнение следующих этапов:

1. Сформировать в рамках ГИС “СИЯП” базу данных для анализа температурных режимов региона. Предполагается собрать, оцифровать (записать на машинные носители) и систематизировать по указанным выше временным периодам следующие картографические и атрибутивные данные:

• метеорологические наблюдения (даты установления и схода снежного покрова, декадные и суточные температуры, количество осадков и др.);
• результаты наземных измерений температуры, проводившихся на территории СИЯП до начала его функционирования, в период активной деятельности и после консервации;
• архивные тепловые аэро - и космосъемки территории региона за период 1985-1999 годы.

2. Построить карты и графики, отражающие пространственные и временные вариации температурных полей территории СИЯП и прилегающих районов в различные исторические периоды.

3. Уточнить оптимальные (наиболее информативные) сроки и время для проведения тепловых аэро-космосъемок и пункты синхронных наземных наблюдений,

4. Организовать регулярную тепловую съемку территории СИЯП и разработать технологию оперативного доступа к результатам мониторинга по каналам Интернет.

5. Проанализировать пространственные особенности термальных режимов в районе СИЯП и установить наличие (или отсутствие) зависимости между пунктами проведения подземных ядерных взрывов и температурными аномалиями.