Диагноз состояния и изменений экосистемы Онежского озера и водосбора на основе информационно-аналитической системы

Представлены результаты диагноза состояния и изменений экосистемы Онежского озера и водосбора с использованием информационно-аналитической системы «Онежское озеро-водосбор» (ИАС), состоящей из комплексной объединённой базы данных измерений Росгидромета и Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН по поступлению биогенных веществ с речным стоком за 1995–2022 гг., математической модели ILLM для оценки формирования биогенной нагрузки на озеро и 3D-математической модели SPLEM, разработанной для Онежского озера. Рассчитан вклад различных источников биогенных веществ, поступающих со стоком рек, от диффузных источников, городских сбросов и от форелевых хозяйств для озера в целом и для его основных лимнических районов. По данным натурных экспериментов за последние 30 лет и результатам расчетов на модели SPLEM с разрешением сетки 1 км показано, что экосистема озера не только не восстановилась после уменьшения антропогенной нагрузки после 1991 г., но и продолжается эвтрофирование вод в губах и заливах из-за влияния промышленных и сельскохозяйственных предприятий, форелевых хозяйств и заметного потепления климата. Разработан функционал для ИАС «Онежское озеро-водосбор» для визуализации данных контактных и дистанционных наблюдений и результатов моделирования, создан интерфейс веб-приложения ИАС.

1. Jenny J.-Ph., Anneville O., Arnaud F. et al. Scientists’ warning to humanity: Rapid degradation of the world’s large lakes // Journal Great Lakes Research. 2020. Vol. 46, iss. 4. P. 686–702. doi:10.1016/j.jglr.2020.05.0068

2. Диагноз и прогноз термогидродинамики и экосистем великих озер России //под ред. Н.Н. Филатова: Коллективная монография. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2020. 255 с.

3. Kalinkina N., Tekanova E., Korosov A., Zobkov M., Ryzhakov A. What is the extent of water brownification in Lake Onego, Russia? // Journal of Great Lakes Research. 2020. Vol. 46, iss. 4. P. 850–861. doi:10.1016/j.jglr.2020.02.008

4. Никитин В.М., Абасов Н.В., Бычков И.В., Осипчук Е.Н. Уровенный режим озера Байкал: проблемы и противоречия // География и природные ресурсы. 2019. № 4. C .74–83. doi:10.21782/GIPR0206-1619-2019-4(74-83)

5. Зоркальцев В.И., Калихман А.Д., Калихман Т.П., Синюкович В.Н. Проблема регулирования уровня озера Байкал // ЭКО. 2022. № 8. С. 24–43. doi:10.30680/ECO0131-7652-2022-8-24-43

6. Филатов Н.Н., Баклагин В.Н., Исаев А.В., Кондратьев С.А., Савчук О.П. Разработка информационно-аналитической системы «озеро — водосбор» как метода фундаментальных исследований и инструмента обоснования управленческих решений (на примере Онежского озера) // Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 6. С. 161–172. doi:10.17076/lim1683

7. Wulf F., Sokolov A., Savchuk O.P. Nest — a decision support system for management of the Baltic Sea. A user manual // Baltic Nest Institute, Stockholm University Baltic Sea Centre, Technical Report No. 10. 2013.

8. Онежское озеро. Атлас. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2010. 151 с.

9. Кондратьев С.А., Шмакова М.В. Математическое моделирование массопереноса в системе водосбор — водоток — водоем. СПб.: Нестор-История, 2019. 246 с.

10. Исаев А.В., Савчук О.П., Филатов Н.Н. Трехмерная ретроспективная оценка биогеохимической динамики азота и фосфора в экосистеме Онежского озера за период с 1985 по 2015 гг. Часть I: Межгодовая изменчивость и пространственное распределение // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15, № 2. С. 76–97. doi:10.59887/fpg/e1m2-63b5-rhvg

11. Савчук О.П., Исаев А.В., Филатов Н.Н. Трехмерная ретроспективная оценка биогеохимической динамики азота и фосфора в экосистеме Онежского озера за период с 1985 по 2015 гг. Часть II: Сезонная динамика и пространственные особенности; интегральные потоки // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15, № 2. С. 98–109. doi:10.59887/fpg/9mg5-run6-4zr8

12. Калинкина Н.М., Теканова Е.В., Сярки М.Т. Экосистема Онежского озера: реакция водных сообществ на антропогенные факторы и климатические изменения // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2017. № 1. С. 4–18. doi:10.35567/19994508201711

13. Галахина Н.Е., Зобков М.Б. Гидрохимические исследования в районе расположения форелевых хозяйств в Кондопожской губе Онежского озера в зимний период 2022 года // Труды Карельского научного центра РАН. 2022. № 6. С. 76–87. doi:10.17076/lim1599

14. Теканова Е.В., Калинкина Н.М., Макарова Е.М., Смирнова В.С. Современное трофическое состояние и качество воды Онежского озера // Биология внутренних вод. 2023. № 6. С. 740–746. doi:10.31857/S0320965223060335

15. Сабылина А.В., Лозовик П.А., Зобков М.Б. Химический состав воды Онежского озера и его притоков // Водные ресурсы. 2010. Т. 37, № 6. С. 717–729.

16. Баклагин В.Н. Формирование структуры единой базы данных гидробиологических и гидрохимических измерений Онежского озера // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Девятая международная научная конференция-школа молодых ученых; 18–20 октября 2023 г., Москва: Материалы конференции. М.: ИПМех РАН, C. 38–41.

17. Швецова А.А., Звягинцева А.В. Информационно-аналитическая система поддержки принятия решений для стратегического планирования развития регионов и городов // Мягкие измерения и вычисления. 2020. Т. 36, № 11. С. 55–66. doi:10.36871/26189976.2020.11.005

18. VolpeG., Colella S., Brando V., Forneris V., LaPadula F., DiCicco A., Sammartino M., Bracaglia M., Artuso F., Santoleri R. The Mediterranean Ocean Colour Level 3 Operational Multi-Sensor Processing // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 1. P. 127–146. doi:10.5194/os‑15–127–2019

19. Bland, J.M., Altman, D.G. Applying the Right Statistics: Analyses of Measurement Studies // Ultrasound Obstetrics & Gynecology. 2003. Vol. 22, iss. 1. P. 85–93. doi:10.1002/uog.122

20. Брюханов А.Ю., Кондратьев С.А., Обломкова Н.С., Огуздин А.С., Субботин И.А. Методика определения биогенной нагрузки сельскохозяйственного производства на водные объекты // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 89. С. 175–183.

21. Kondrat’ev S.A., Bryukhanov A. Yu., Shmakova M.V., Rasulova A.M. Assessment of Possible Changes in the Biogenic Load onto Lake Onegо under the Effect of Anthropogenic and Climatic Factors // Water Resources. 2024. Vol. 51, No. 3, pp. 241–251. doi:10.1134/S0097807824700751

22. Marshall J., Hill C., Perelman L., et al. Hydrostatic, quasi-hydrostatic, and nonhydrostatic ocean modeling // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1997. Vol. 102(C3). P. 5733–5752. doi:10.1029/96JC02776

23. Аналитические, кинетические и расчетные методы в гидрохимической практике // Под. ред. Лозовика П.А., Н.Е. Ефременко. СПб.: Нестор-История, 2017. 272 c.

24. РД 52.24.382–2019 Массовая концентрация фосфатного фосфора в водах. Методика измерений фотометрическим методом // Сост. Ю.А. Андреев, Е.С. Килейнова, И.А. Рязанцева, А.А. Назарова. Ростов-на-Дону.: Росгидромет, Изд-во Гидрохимического института, 2019. 24 с.

25. Intercomparison 1630: pH, conductivity, alkalinity, NO3-N, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, K, TOC, Al, Fe, Mn, Cd, Pb, Cu, Ni and Zn. Oslo (Norway): Norwegian Institute for Water Research. 2016. Report N. 7081 // ICP Waters report 129/2016. URL: https://niva.brage.unit.no/niva-xmlui/handle/11250/2426546

26. Лозовик П.А., Бородулина Г.С., Карпечко Ю.В., Кондратьев С.А.,. Литвиненко А. В, Литвинова И.А. Биогенная нагрузка на Онежское озеро по данным натурных наблюдений. // Труды Карельского научного центра РАН. 2016. № 5. С. 35–52. doi:10.17076/lim303

27. Назарова Л.Е., Исакова К.В., Калинкина Н.М., Балаганский А.Ф. Влияние потепления климата на зимний сток реки Шуя и последствия для зообентоса Онежского озера // Известия Русского географического общества. 2022. Т. 154, № 1. С. 28–36. doi:10.31857/S0869607122010086

28. Galakhina N., Zobkov M., Zobkova M. Current chemistry of Lake Onego and its spatial and temporal changes for the last three decades with special reference to nutrient concentrations // Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2022. Vol. 17. P. 100619. doi:10.1016/j.enmm.2021.100619

29. Калинкина Н.М., Теканова Е.В., Ефремова Т.В., Пальшин Н.И., Назарова Л.Е., Баклагин В.Н., Здоровеннов Р.Э., Смирнова В.С. Реакция экосистемы Онежского озера в весенне-летний период на аномально высокую температуру воздуха зимы 2019/2020 годов // Известия РАН. Серия географическая. 2021. Т. 85, № 6. С. 888–899. doi:10.31857/S2587556621060078

30. Баклагин В.Н., Новикова Ю.С. Динамика концентрации хлорофилла а в поверхностных водах Онежского озера по спутниковым наблюдениям за 1998–2022 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 289–302. doi:10.21046/2070-7401-2023-20-6-289-302

31. Смирнова В.С., Теканова Е.В., Калинкина Н.М. Фитопланктон как индикатор состояния экосистемы Кондопожской губы Онежского озера в условиях садкового выращивания форели // Трансформация экосистем. 2024. Т. 7, № 1 (24). С. 177–195. doi:10.23859/estr‑220822

32. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2020 г. // Под ред. А.Н. Громцева. Петрозаводск: Министерство природных ресурсов и экологии Республики Карелия, 2021. 277 с.

33. Стерлигова О.П., Ильмаст Н.В., Кучко Я.А., Комулайнен С.Ф., Савосин Е.С., Барышев И.А. Состояние пресноводных водоемов Карелии с товарным выращиванием радужной форели в садках. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2018. 127 с.

34. Китаев С.П., Ильмаст Н.В., Стелигова О.П. Методы оценки биогенной нагрузки от форелевых ферм на водные экосистемы. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2006. 40 с.