Российская Академия Наук
Сибирское Отделение
 
 Главная
 История
 Дирекция
 Лаборатории
 Службы
 Конференции
 Отчеты института
 Научные достижения
 Проекты РНФ
 Публикации
 Патенты
 СМИ об институте
 Ресурсы библиотеки
 Научный стационар
 Совет молодых ученых
 Семинары
 Соленые озера (ISSLR)
 Коллекция светящихся микроорганизмов
 Конкурсы
 Диссертационный совет
 Вакансии
 Документы для скачивания
 Поиск по сайту
 Контакты


Rambler's Top100

Поддержка сайта - студия "Сертификат публикации"

 

Лаборатории

ЛАБОРАТОРИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАТИКИ

Лаборатория основана в 1994 г.

Заведующий лабораторией: д.т.н., профессор Шевырногов А.П.

Сотрудники лаборатории:


зав.лаб., д.т.н.Шевырногов А.П.249-46-03
с.н.с., к.т.н.Сидько А.Ф.249-44-55
г.н.с., д.б.н.Печуркин Н.С.249-44-55
в.н.с., д.б.н.Сомова Л.А.249-44-55
с.н.с., к.б.н.Письман Т.И.249-44-55
с.н.с., к.ф-м.н.Картушинский А.В.(вн.совм)249-44-55
с.н.с., к.т.н.Высоцкая Г.С.(вн.совм)249-44-55
м.н.с.Ботвич И.Ю.249-44-55
м.н.с.Слюсарь Н.А.249-44-55
ст.математикЛарько А.А.249-44-55

Основные направления НИР:

  • 2007-2009 Принцип наихудшего сценария в построении минимальных теоретических и экспериментальных биосферных моделей, согласованных с данными глобальных наблюдений, включая спутниковые. Рук-ль: Дегерменджи А.Г. Исполнители: Тихомиров А.А., Барцев С.И., Шевырногов А.П.

  • 2010-2012 «Верификация минимальных теоретических биосферных моделей (совместно с малоразмерной моделью климата и спутниковыми данными по динамике хлорофилла) на основе детального моделирования почвенного дыхания и полевых данных». Рук-ль: Дегерменджи А.Г. Исполнители: Тихомиров А.А., Барцев С.И., Шевырногов А.П.

Основные результаты за 2009-2013 гг.:

  • Проведен сравнительный анализ показателей: температура, NDVI, EVI, NPP, с целью определения какие из данных характеристик или их комбинация лучше подходит для оценки многолетней изменчивости лесной растительности. Исследована разница оценки скоростей вегетации, рассчитанных на основе EVI и NDVI. Показано, что в целом NDVI более контрастно выделяет растительные структуры. Показана возможность картирования лесов с использованием особенностей весенней динамики вегетационного периода. Показано, что при анализе динамических характеристик лесной растительности, эффективной является классификация, разделяющая лесную растительность как по породному составу, так и по климатогеографическим условиям.

  • Проведено исследование влияния многолетней динамики климата на фенологические изменения лесной растительности. На основе модифицированной модели Glo-Pem впервые получена оценка ЧПП для территории Красноярского Края по данным сканера MODIS спутника Terra. Проведена корректировка значений полученных спутниковыми методами по различным типам растительности отдельно. Впервые рассмотрены динамические характеристики изменения разных типов растительности (скорость изменения NDVI) в разных природно-климатических условиях роста с применением спутниковых методов. Получены карты скоростей вегетации для территории юга Красноярского края и Хакасии. Найдены зоны с наибольшей весенней изменчивостью (в течение 8 лет). Определенно, что растительность найденных зон в большей степени зависит от изменчивости климата относительно остальной растительности изучаемого участка.

  • Проведена коррекция параметров модели GloPEM для бореальных лесов на основе региональных наземных данных. Реализована коррекция базового алгоритма MODIS-NPP, которая основана на более точном расчете дыхания. Проведено пробное осреднение параметров биосферной модели по широтным поясам и по типам природных зон для выбора наиболее адекватного варианта согласования минимальной биосферной модели с разрабатываемой минимальной моделью климата. Для этого реализовано выделение бореальных лесов северного полушария на основе глобальной классификации типов биомов MODIS MCD12C1 и карты Северной Евразии TerraNorte. Рассчитаны временные ряды NPP для бореальных лесов северного полушария, зоны выше 30° С.Ш., глобальные.

  • Реализована коррекция базового алгоритма MODIS-NPP, основанная на использовании последних литературных данных. Коррекция основана на более точном расчете дыхания с использованием теории Q10 (Ryan, 1991). При проведении пробного осреднения параметров биосферной модели по широтным поясам и по типам природных зон были получены данные о сезонной динамике ЧПП для степей и бореальных лесов выше 30о с.ш. , которые позволили определить параметры минимальной модели, предназначенной для описания глобальной динамики СО2 в атмосфере. Оценки количеств биомассы в бореальных лесах и степях взяты из литературы. Варьируя параметры минимальной модели удалось подобрать параметры почвенного дыхания таким образом, чтобы они максимально соответствовали прямым измерениям глобальной динамики углекислого газа в атмосфере. Это позволило оценить сезонные изменения суммарных потоков углерода от бореальных лесов и степей. Тем самым показано, что суммарный вклад бореальных лесов в амплитуду сезонных колебаний атмосферной концентрации углерода составляет ~40% от вклада степей при шестикратном превышении по биомассе.

  • Разработан новый метод выделения пространственного распределения различных типов растительности по фенологическим характеристикам. Метод основан на линейном преобразовании многомерного пространства состояний растительного покрова. На основе разработанного метода получены районы с подобными многолетними трендами за период 1982-2009 гг. Показано совпадение нелинейного многолетнего тренда NDVI Северной Евразии с аналогичным трендом NDVI Горно-таежного района юга Красноярского края.

  • Найдены районы юга Красноярского края со схожей межгодовой изменчивостью развития лесной растительности на основе классификации межгодового хода аномалий и выделения значимых главных компонент. На многолетних трендовых кривых NDVI и температуры найдены временные интервалы, которые соответствуют прямой и обратной зависимости между NDVI лесов горно-южно-таежного экорегиона и NDVI лесов Северной Евразии.

  • Разработана методика сравнения состояния экосистем (оценка скоростей весеннего роста и осеннего увядания) во время переходных периодов на основе метода угловых коэффициентов. Найдены зоны с наибольшей изменчивостью скоростей весеннего роста (в течение 10 лет). Исследована разница между значениями угловых коэффициентов, рассчитанными на основе EVI и NDVI (рис.1). В результате показана применимость метода для выделения областей с растительностью экосистем разного типа (лесная и травянистая) в зависимости от биомассы. Показана возможность картирования лесной растительности с использованием динамических характеристик (аномалий, угловых коэффициентов, значений главных компонент), полученных различными методами. Показано, при анализе динамических характеристик лесной растительности можно проводить классификацию, как по породному составу, так и по климатогеографическим условиям.

  • Установлено, что повышение температуры Северного полушария сопровождается на территории Сибири более быстрым повышением температуры в зимние и весенние месяцы и не сопровождается статистически значимым повышением температуры в летние месяцы. Для прогноза развития биоценозов это означает, что, если существующие закономерности будут сохраняться, то при реализации тенденций к потеплению будет происходить изменение видового состава за счет видов, не переносящих слишком холодных зим. Показано, что не будет происходить угнетения существующих видов из-за слишком высоких летних температур. Изменение уровня осадков носит локальный характер и, в основном, происходит некоторое увеличение их уровня.

  • Получены нелинейные тренды NDVI Евразии (1983-2006) с помощью сингулярного спектрального анализа (SSA, "Caterpillar"). Показана неоднородность пространственного распределения трендов NDVI Евразии. Выявлены области с ростом и снижением значений трендов NDVI с течением времени.

Законченные разработки, авторские свидетельства, патенты

  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2009614525 Программный комплекс тематической обработки спутниковой информации «Динамические характеристики океанов и лесов» (2009 г.). Правообладатели: Ходяев А.В., Шевырногов А.П., Высоцкая Г.С., Картушинский А.В., Чернецкий М.Ю., Ларько А.А., Пасько И.В., Пугачева И.Ю., Слюсарь Н.А.

  • Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, № 2010611807. Целевая обработка спутниковых изображений (наземная растительность, температура поверхности океана) / Ходяев А.В., Пасько И.В., Шевырногов А.П., Картушинский А.В. - № 2010610449; заявл. 26.01.2010, зарег. 09.03.2010.

Международные контакты в 2009-20013 гг.:

  • The 4th International Conference “Impacts of Climate Change on Natural Resources” Ismailia, Egypt 6 -11 November 2009. (Печуркин Н.С., Сомова Л.А. – 2 устных доклада).

  • The first International Conference of Asian Allelopathy Society. 2009. Guangzhou, China (Письман Т.И. – 2 устных доклада)

  • Участие в совещании по организации проекта Halo в Институте космических исследований Берлинского университета.(Berlin). (Шевырногов А.П.)

  • Участие в совещании по организации проекта Halo в Бременском университете (Бремен, Германия). (Шевырногов А.П.)

  • Участие с докладом в международной конференции в СФУ по организации работ по международному проекту SibLab.(Шевырногов А.П.)

  • Участие в 38-й сессии COSPAR, 2010, Germany (Сомова Л.А., Высоцкая Г.С., Пасько И.В., Печуркин Н.С. – 6 устных докладов)

  • Участие вo Втором Международном географическом симпозиуме"GEOMED 2010", (2 – 5 June, 2010, Kemer, Turkey) (Слюсарь Н.А.)

  • Участие в V Всероссийской конференции с международным участием "Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока", Красноярск, 23-26 мая 2011 г. (Слюсарь Н.А., Ботвич И.Ю.)

  • Участие в SPIE Remote Sensing, 19 - 22 September 2011, Prague, Czech Republic A remote sensing technique for the assessment of stable interannual dynamical patterns of vegetation (Chernetskiy M, Shevyrnogov A. P., Ovchinnikova N.F) и Quasistationary areas of surface chlorophyll concentration as an indicator of the hydrological structure of the ocean based on satellite data (Shevyrnogov A., Vysotskaya G.)

  • Участие в 39th COSPAR Scientific Assembly India, Mysore, July 14-22, 2012 (Shevyrnogov A.P., Kartushinsky A.V)

  • Environment and Global Climate Change. Under the joint German-Russian Project «Central Siberian Laboratory on Global Climate Change – Sib-Lab». Красноярск. Сибирский Федеральный Университет. 2012 (Ботвич И.Ю., Ларько А.А., Шевырногов А.П.)

Гранты за 2009-2013 гг.:

  • РФФИ № 09 – 07 - 00026 (2009 г.) рук. Письман Т.И Оценка возможности прогноза урожайности агрофитоценозов на основе данных полевых исследований, дистанционного зондирования Земли из космоса и математической модели продуктивности растений

  • РФФИ № 09-05-00915-а (2009-2010) рук. Рогозин Д. Оценка значимости фототрофных серных бактерий в трофической структуре меромиктических озер Южной Сибири

  • РФФИ-ККФН (дополнительное соглашение №04/11 от 19 сентября 2011) (2011-2012) рук. Шевырногов А.П. Анализ многолетней динамики чистой первичной продукции на территории Сибири по космическим данным на основе модернизированного алгоритма его определения

  • РФФИ № 12-05-00494-а (2012-2013) рук. Иванова Ю.Д.Мониторинг ЧПП (чистой первичной продукции) лесных экосистем юга Красноярского края с помощью наземных и спутниковых измерений

  • РФФИ № 13-06-00060 А (2013-2014) рук. Печуркин Н.С. Анализ и оценка антропогенной нагрузки с целью повышения экологической безопасности при развитии энергетики России (на примере Красноярского края как представительного региона)

  • Междисциплинарный интеграционный проект № 50 (2009-2011). Координатор проекта академик Ваганов Е.А.; чл.-к. РАН Федотов А.М., ИВТ СО РАН// Модели изменения биосферы на основе баланса углерода (по натурным и спутниковым данным и с учетом вклада бореальных экосистем).

  • Проекты, выполняемые в рамках программ фундаментальных исследований президиума РАН (2009-2011):

    • Подпрограмма № 23: Разнообразие и мониторинг лесных экосистем России

    • Направление исследований в рамках подпрограммы: Разработка методов мониторинга и оценки биоразнообразия лесов России на основе наземных обследований и спутниковой информации

    • Раздел в рамках направления исследований: Динамика биоразнообразия лесных экосистем под влиянием естественных и антропогенных факторов

    • “Разработка методов космического мониторинга лесов Красноярского края с целью оценки динамики биоразнообразия под воздействием естественных и антропогенных факторов”.

Сотрудничество с российскими научными организациями и ВУЗами:

  • На базе лаборатории экологической информатики в 1996 г. в Политехническом институте, ныне СФУ (Институте космической и информационной технологии) организована кафедра экологической информатики: 1996-2008 - зав. кафедрой д.т.н. Шевырногов А.П.; с 2009 – к.т.н. Картушинский А.В.; преподаватели Шевырногов А.П., Картушинский А.В., Печуркин Н.С., Ботвич И.Ю., Письман Т.И., Сидько А.Ф., Ларько А.А.

  • Сотрудничество с СФУ (кафедра биофизики – Печуркин Н.С.)

  • Сотрудничество с СФУ (кафедра биотехнологии – Сомова Л.А.).

Основные публикации лаборатории за 2009-2013 гг.

  1. Somova, L.A., Pechurkin, N.S. The influence of microbial associations on germination of wheat seeds and on the growth of seedlings under impact of Zink salts growth of seedlings under impact of Zink salts. // Adv. in Space Research. 2009. V. 43, № 8. P. 1224-1228.

  2. Chernetsky M., Shevyrnogov A., Shevnina S., Vysotskaya G., Sidko A. Investigations of the Krasnoyarsk Reservoir waters based on the multispectral satellite data // Adv. in Space Research. 2009. V. 43. P. 206–213.

  3. Rogozin D. Y., Zykov V.V., Chernetsky M. Y., Degermendzhy A. G., Gulati R. D. Effect of winter conditions on distributions of anoxic phototrophic bacteria in two meromictic lakes in Siberia, Russia // Aquatic Ecology. 2009. V. 43, Issue 3. P. 661-672.

  4. Pisman T.I. Experimental and mathematical model of the interactions in the mixed culture of links in the “producer-consumer” cycle // Adv. in Space Research. 2009. V. 44, Issue 2. P. 177-183.

  5. Михеева Г.А., Сомова Л.А. Влияние биологических препаратов на рост и развитие растений лука и биологическую активность почвы //Агрохимия. 2009. № 2. С. 60-65.

  6. Письман Т.И., Пугачева И.Ю., Жукова Е.Ю., Шевырногов А.П. Математическая модель сезонной динамики агрофитоценозов с учетом наземных и спутниковых измерений // Доклады академии наук. 2009. Т. 428, № 6. С. 841 – 844.

  7. Слюсарь Н.А., Печуркин Н.С., Зоркина Т.М. Особенности накопления надземной фитомассы растительности галофитных лугов в условиях разной степени засоления почв // ДАН. 2010. Т. 432, № 1. C. 138-141.

  8. Жукова Е.Ю., Шевырногов А.П., Жукова В.М., Зоркина Т.М., Пугачева И.Ю. Сезонная динамика продуктивности агроценозов юга Минусинской котловины // Вестник Томского Государственного университета. 2009. № 323. С. 354 – 357.

  9. Pisman T.I. Specific Features of Mixed Culture of Invertebrates Maintained under Laboratory Conditions // Журнал Сибирского Федерального Университета. Серия «Биология». 2009. № 2.С. 182 -190.

  10. Сидько А.Ф., Пугачева И. Ю., Шевырногов А.П. Многолетняя база данных спектральной яркости посевов сельскохозяйственных культур в период вегетации // Исследование Земли из космоса. 2009. № 4. С. 64 – 70.

  11. Сидько А.Ф., Пугачева И. Ю., Шевырногов А.П. Исследование динамики спектральной яркости посевов на территории Красноярского края // J. of Siberian Federal University. Engineering and Technologies. 2009. Т. 2, № 1. С. 100 – 111.

  12. Рогозин Д.Ю., Зыков В.В., Чернецкий М.Ю., Дегерменджи А.Г. Аноксигенные фототрофные бактерии меромиктических озер южной сибири в подледный период: пространственные распределения и экологические условия // Доклады академии наук. 2009. Т. 424, №5. С.712-715.

  13. Картушинский А. В. Информационные технологии для моделирования и управления процессами в экосистемах: лаб. практикум. 2009. Красноярск: ИПК СФУ. 62 стр. ISBN 978-5-7638-1332-6.

  14. Pugacheva I.Yu., Sid’ko A.F., Shevyrnogov A.P. A study of backscattered spectra dynamics of agricultural crops during growth period on the territory of the Krasnoyarskii Krai // Adv. in Space Research. 2010. Vol. 45. P. 1224–1230.

  15. Somova L.A., Pechurkin N. S., Nelson M. Microbial Ecology of Isolated Life Support Systems // Environmental Biotechnology Series: Handbook of Environmental Engineering. 2010. (Eds.) Hung, Y.-T.; Wang, L.K.; Ivanov, V.; Tay, J.-H. V. 10. Chapter 6. P. 257-286.

  16. Nelson M., Pechurkin N. S., Allen J. P., Somova L. A., and Gitelson J. I. Closed Ecological Systems, Space Life Support and Biospherics // Environmental Biotechnology Series: Handbook of Environmental Engineering. 2010. (Eds.) Hung, Y.-T.; Wang, L.K.; Ivanov, V.; Tay, J.-H. V. 10. Chapter 11. P. 567-622.

  17. Слюсарь Н.А., Печуркин Н.С., Зоркина Т.М. Особенности накопления надземной фитомассы растительности галофитных лугов в условиях разной степени засоления почв // ДАН. 2010. Т. 432, № 1. C. 138-141.

  18. Pugacheva I.Yu., Sid’ko A.F., Shevyrnogov A.P. A study of backscattered spectra dynamics of agricultural crops during growth period on the territory of the Krasnoyarskii Krai // Adv. in Space Research. 2010. Vol. 45. P. 1224–1230.

  19. Печуркин Н.С. Энергетическая направленность развития жизни на планете Земля (Энергия и жизнь на Земле) // Красноярск: СФУ, 2011. 404 с. (25п.л.)

  20. Письман Т.И., Сомова Л.А. Модель взаимодействия корней проростков пшеницы и микробной ассоциации при воздействии солей тяжелых металлов (цинка) // Вестник КрасГАУ. 2011. Т. 8. С. 64 – 68.

  21. Михеева Г.А., Сомова Л.А. Влияние полифункционального биологического препарата на продуктивность Triticum aestivum L. // Агрохимия. 2011. № 9. С. 76-83.

  22. Khodyaev A.V., Shevyrnogov A.P., Vysotskaya G.S., Kozikova O.S. Using Moving Variance Method to Detect Ocean Currents from Space // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2011. Т.4, №.2. P. 179-184.

  23. Kartushinsky, A.V. Dynamic Features of Frontal Zones Structure in the Ocean for Using in the Numerical Models Based on Satellite Data// Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics. 2011. Т. 4, №2. С. 208–216.

  24. Ходяев А.В., Шевырногов А. П., Картушинский А. В. Программное обеспечение тематической обработки спутниковых данных для экологического мониторинга вод Мирового океана // Вестник СибГАУ, 3(36), 2011, С.127-131.

  25. Chernetskiy M., Pasko I., Shevyrnogov A., Slyusar N., Khodyayev A. A study of forest vegetation dynamics in the south of the Krasnoyarskii Krai in spring // Adv. Space Res. 2011. V. 48, № 5. P. 819-825.

  26. N. Pechurkin and L. Somova. The Effect of Anthropogenic Increase on the Earth as a Life-Support System for Mankind // Journal Of Life Sciences. 2012. V. 6. № 3. P. 342 – 347.

  27. Письман Т.И., Ботвич И.Ю., Сидько А.Ф. Оценка влияния уровня культуры земледелия (фактора засорения) на урожайность сельскохозяйственных культур на основе наземных исследований и дистанционного зондирования земли из космоса // Вестник КрасГАУ. 2012. № 7. С. 65-69.

  28. Письман Т.И., Слюсарь Н.А. Динамика сезонного роста растений галофитных лугов с учетом температурного фактора и степени засоления почвы // Известия РАН. Серия биологическая, 2012, № 3, с. 361-366.

  29. Ботвич И.Ю., Сидько А.Ф., Письман Т.И., Шевырногов А.П. Изучение хлорофилльного фотосинтетического потенциала посевов сельскохозяйственных культур Юга Красноярского края и республики Хакасия спутниковыми методами // Исследование Земли из космоса. 2012. № 5. С. 43-52.

  30. Botvich I.Yu., Sidko A.F., Pisman T.I., Shevyrnogov A.P. Determination of chlorophyll photosynthetic potential in vegetation using ground-based and satellite methods // Journal of Siberian Federal University. Engineering and Technologies 1 (2012 5) C. 87-97.

  31. Картушинский А.В. Численное моделирование эффектов гидрофизического воздействия на распределение фитопланктона // Математическая биология и биоинформатика. 2012. Т7, №1.С. 112-124 (электронный журнал).

  32. Шевырногов А.П.,Чернецкий М.Ю., Высоцкая Г.С. Многолетние тренды NDVI и температуры на юге Красноярского края // Исследование Земли из космоса. 2012. № 6. С. 77-87.

  33. Ланкин Ю.П. Мокогон Д.А. Терешин С.В. Адаптивное моделирование планетарных процессов на основе спутниковых данных // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6.

  34. СидькоА.Ф., Ботвич И. Ю., Письман Т.И., Шевырногов А.П. Спектрально-поляризационные характеристики растительных покровов на территории Красноярского края по наземным дистанционным измерениям // Исследование Земли из космоса. 2013. № 2. С.3-11/

  35. Михеева Г.А., Сомова Л.А. Влияние полифункционального биопрепаратана продуктивность овощных культур. //Агрохимия.2013. № 5.С.76-82.

  36. A.F.Sid`ko, I.Yu.Botvich, T.I.Pisman, A.P.Shevyrnogov. A study of spectral – polarization characteristics of plant canopies using land-based remote sensing // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2013. № 129. P. 109 -117.

  37. Печуркин Н.С., Козелепов И.Н., Сомова Л.А. К оценке антропогенного давления энергетики на окружающую среду (на примере Красноярского края как представительного региона России). // Моделирование неравновесных систем – 2013.Материалы 16 Всероссийского семинара 4-6 октября 2013 года. С. 107-113.

  38. Шуваев А.Н., Печуркин Н.С. Особенности логистической аппроксимации при описании роста микроорганизмов. // Моделирование неравновесных систем – 2013.Материалы 16 Всероссийского семинара 4-6 октября 2013 года. С. 192-196.

Учебные пособия

  • Картушинский А. В. Информационные технологии для моделирования и управления процессами в экосистемах: лаб. практикум. 2009. Красноярск: ИПК СФУ. 62 стр. ISBN 978-5-7638-1332-6.

  • Картушинский А.В., Ботвич И.Ю. Программа практик профиля «Информационные системы и технологии в экологии»: учеб.-метод. пособие для прохождения практик / сост. А.В. Картушинский, И.Ю. Ботвич. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – 20 с.