В качестве первоначальных источников информации здесь выступают радары и оптические системы, которые могут работать как со спутников, так и со стационарных наземных площадок. Также могут использоваться отдельные средства сбора данных в морской среде, которые дают представление о фоновом состоянии акваторий и позволяют провести коррекцию данных дистанционного зондирования. Однако спутники не могут предоставлять данные в каждый момент времени и при любой погоде, а наземные установки нельзя разместить абсолютно на всем морском побережье. Средства морских подводных и надводных измерений также не могут покрыть всю морскую акваторию. И здесь большую пользу может принести общественный мониторинг, когда очевидцы любых загрязнений на море имеют возможность отправить результат своих наблюдений в единый координационный центр. Вне зависимости от того, откуда пришел сигнал о возможном загрязнении (спутники, наземные станции, волонтеры), на место отправляется летающий беспилотник, морской робот или маломерное судно для проведения дополнительных высокоточных контактных измерений. И в случае, если загрязнение подтверждено, вызываются специалисты Росприроднадзора, которые проводят анализ сертифицированными методами, что впоследствии является полноценным основанием для наложения штрафа на нарушителя. Это позволяет существенно сократить время от выявления загрязнения до его официального подтверждения, что важно как для своевременного устранения последствий, так и для поиска виновных.
Рис. 2. Вверху слева – пример спутникового радиолокационного изображения с различными причинами проявления «выглаживаний» (сликов) на морской поверхности. Вверху справа – пример подспутникового эксперимента по наблюдению за сликами на морской поверхности. Внизу – фотографии морской поверхности с загрязняющим пятном, которые были сняты с помощью фотоаппарата с поляризационной насадкой (правый нижний рисунок)
Рис. 3. Верхний рисунок – пример проявления атмосферной пылевой бури над Бохайским заливом на спутниковом RGB-изображении. Нижний рисунок – пример проявления внутренних волн в полях концентрации хлорофилла, оцененных с помощью спутникового оптического радиометра
Чтобы изучить возможности общественного мониторинга для наших исследований, в 2020‒2022 годах мы запустили две активности по привлечению волонтеров. Первая – это помощь в проведении подспутниковых экспериментов по наблюдению за «выглаживаниями» морской поверхности, которые могут быть связаны как с антропогенными загрязнениями (нефтепродукты, сточные воды, угольная пыль), так и с естественными процессами (ветровая тень, особенности подводного рельефа, вода другого происхождения, проявление какого-либо гидродинамического процесса – внутренних волн, вихрей, апвеллинга и др.). Такие «выглаживания» в научном мире называются сликами. Волонтеры делают фотоснимки обнаруженных ими подобных явлений на морской поверхности с помощью обычных смартфонов.
Вторая активность проводится онлайн. Волонтеры анализируют спутниковые изображения земной поверхности и ищут на них пылевые бури или внутренние волны. Так они помогают создать массив данных, на которых будут отмечены эти явления. В дальнейшем это даст возможность разработать алгоритмы автоматического детектирования, а полученные данные будут использоваться как эталонные.
Этот опыт показал, что привлечение волонтеров действительно имеет очень большой потенциал для решения серьезных научных задач. Однако для этого должны выполняться два условия. Первое – это должен быть класс задач, где привлечение волонтеров оправданно и естественно и мы можем получить по-настоящему новый научный результат, недостижимый существующими методами исследований. Второе – должны быть четко организованы и спланированы грамотное получение, хранение и передача данных для дальнейшего анализа, чтобы работа не выполнялась вхолостую. Работа с волонтерами – отдельная задача сама по себе, и ее нужно скрупулезно продумывать.
Осознание необходимости привлечения волонтеров и создание соответствующих методик происходили одновременно. Все началось с того, что ведущий научный сотрудник нашего института кандидат физико-математических наук Олег Григорьевич Константинов разрабатывал оптические поляризационные системы для анализа проявлений различных процессов на водной поверхности. Сначала это были только профессиональные видеосистемы, но массовый рынок стремительно развивался: достаточно хорошие камеры появились в обычных смартфонах, и тогда для них тоже были разработаны специальные модификации. Сегодня смартфон есть практически у каждого человека – так и возникла идея, что будет очень полезно, если у людей появится инструмент для фиксации каких-либо интересных или социально значимых явлений на морской поверхности. Для волонтеров это была бы возможность сообщить о своей находке, а для нас, ученых, появилась бы ценнейшая база данных зарегистрированных природных явлений и антропогенных воздействий на водной поверхности.