Уникальные явления озера Байкал: нефтепроявления на космических снимках

Байкал — озеро тектонического происхождения в Восточной Сибири, крупнейший природный резервуар пресной воды и самое глубокое озеро на планете. Озеро, его воды и окружающие территории отличаются уникальным разнообразием флоры и фауны. В настоящее время данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) активно используются для его исследования, в частности для анализа температуры воды на поверхности, выявления зон апвеллинга, вихревых образований, термических фронтов, а также ледового покрова.

В архивах Европейского космического агентства (ESA) и NOAA/USGS существует большое количество радиолокационных изображений (РЛИ) и оптических снимков со спутников Sentinel-1A и Landsat, покрывающих Байкал. На них исследователи наблюдают уникальные явления, среди которых – естественные нефтепроявления, местные ветры, кольцевые структуры во льду и другие.

Так, например, нефтепроявление около мыса Горевой Утес было обнаружено на снимке спектрорадиометра MODIS в 2005 году. На месте обнаружения работал ряд экспедиций Лимнологического института СО РАН (ЛИН СО РАН) и Иркутского государственного университета. В июле–сентябре 2008 года в ходе погружения глубоководных обитаемых аппаратов «Мир» Института океанологи им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН) был исследован ряд мест на дне Байкала, из которых в водную толщу озера естественным образом поступает сырая нефть. По оценкам иркутских специалистов, из источника напротив мыса Горевой Утес ежегодно поступает около 4 т нефти, причем считается, что она полностью поглощается микроорганизмами и поэтому не загрязняет озеро.

Исследование этого явления методами ДЗЗ вызывает среди ученых особый интерес. В ходе анализа радиолокационных снимков Байкала со спутников ERS-2 и Envisat в 1998 и 2005 годах была установлена связь пятен нефти, наблюдаемых на поверхности озера, с процессами миграции нефтеуглеводородов в осадочном комплексе озера. Обработка РЛИ в сочетании с применением геоинформационного подхода выявила однозначную связь этих пятен с данным очагом разгрузки нефти на дне озера.

На основе анализа пятен, обнаруженных на разновременных РЛИ (путем измерения площадей пятен, предположений о времени их существования на поверхности озера и толщине пленки), были получены независимые оценки объемов выбросов нефти из подводного источника, расположенного напротив Горевого Утеса. Положение источника было определено по группировке пятен-сликов. Однако оценки объемов выбросов нефти (до 1–1,5 т в день и 400–500 т нефти в год), полученные на основе анализа радиолокационных данных, превышают традиционные оценки на два порядка. Это говорит о том, что исследования данного нефтепроявления контактными и дистанционными методами должны быть продолжены.

В 2015 году пятна были вновь обнаружены в том же месте на РЛИ Sentinel-1A. На рис.1 показаны фрагменты этих РЛИ, на которых нефтепроявления напротив мыса Горевой Утес четко видны в виде темных пятен разнообразной формы.

Рис. 1. Нефтепроявления напротив м. Горевой Утес на фрагментах РЛИ Sentinel-1 A от 18.05, 30.05, 11.06 и 30.06.2015 (площадь пятен от 0,4 до 5 кв. км). © ESA

Размер и форма пятен зависят от гидрометеорологических условий до и во время съемки, в т. ч. от преобладающих течений, а также от «истории» ветра (рис. 2а); одно пятно почти точно повторило форму пятна, обнаруженного 28 мая 1998 г. на РЛИ спутника ERS-2. В условиях ледового покрова и достаточной прозрачности льда нефть, скапливающаяся подо льдом (или в его толще), также видна на оптических снимках высокого разрешения в виде темных пятен (рис. 2б).