michael101063 (michael101063) wrote,
michael101063
michael101063

Category:

Прогнозирование стихийных бедствий и техногенных катастроф


Необходимым условием возникновения катастроф являются существование источников риска и воздействие факторов риска на социум и окружающую среду. Формирование этих условий и их трансформация в реальные катастрофы представляют собой причинно-следственную цепь, которая зачастую берет начало от состояния общества.
Катастрофы объективно обусловлены биосоциальной природой человека, его потребностями в пище, воде, одежде. Научно-технический прогресс, как отражение технократического пути развития, обеспечивает удовлетворение растущих материальных и интеллектуальных потребностей общества, но вместе с тем приводит к появлению новых, все более мощных и опасных для здоровья и жизни людей источников риска. Например, при концентрации населения в многомиллионных мегаполисах, одновременно происходит концентрация опасных для здоровья промышленных производств, а вместе с ними увеличивается воздействие всевозможных токсичных и ядовитых веществ. Немаловажную роль в этом процессе играет и автомобильный транспорт, который, к тому же, в условиях мегаполисов из-за большого количества транспортных пробок становится малоэффективным средством передвижения.
Промышленная электроника, электрифицированный транспорт, бытовые приборы, средства связи, объекты энергетики увеличивают концентрацию электромагнитных полей, также негативно влияющих на здоровье людей. Все это увеличивает потенциальные возможности воздействия факторов риска на население.
Катастрофам присущи пространственные и временные закономерности. Пространственные выражаются в привязанности мест возникновения некоторых видов катастроф к определенным геологическим зонам. Так, землетрясения происходят обычно в местах стыка тектонических плит. Временные закономерности проявляются в виде циклов каких-то процессов и явлений, завершением которых становится катастрофа.
Планетарные природные катастрофы зависят от воздействия ряда космических факторов (солнечная активность, гравитационное взаимодействие планет, столкновения с астероидами, падения крупных метеоритов), которые могут носить как предсказуемый цикличный характер, так и обуславливаться факторами случайности. И цикличные, и случайные процессы земного и космического масштаба приводят к кардинальным изменениям условий жизни на планете. Следовательно, все эти процессы должны учитываться при разработке стратегии построения прогнозов для эффективной защиты населения при катастрофах.
Изучение статистических данных позволяет составлять карты наиболее опасных в отношении стихийных бедствий районов для прогнозирования аварий, пожаров и катастроф.
Например, в 2000 г. в России произошло 955 чрезвычайных ситуаций (ЧС), в том числе 503 локальные, 328 местных, 124 территориальные, 4 региональные, 1 федеральная. Из них: техногенного характера – 606, природного – 282, биолого-социального 67. Погибло 1091 человек, пострадало 11 347 человек. Из 282 природных катаклизмов и стихийных бедствий 123 были связаны с бурями, ураганами, смерчами; 13 – с землетрясениями, извержениями вулканов, селями; 41 – с наводнениями и половодьями; 98 – с крупными природными пожарами; 7 – с засухами и заморозками.
Материальный ущерб от ЧС природного и техногенного характера составил 24,7 млрд. рублей. Анализ ЧС показывает, что значительная часть населения РФ проживает в зонах возможного действия поражающих и вредных факторов ЧС. При площади территории России 13580 тыс. км.² зоны возможного действия поражающих и вредных факторов ЧС составляют 32% ее территории. Наибольшая плотность населения в зонах возможного поражения при ЧС наблюдается в Центральном, Уральско-Приволжском и Северо-Западном регионах.
Анализ происходящих на планете Земля стихийных бедствий позволяет сделать однозначный вывод о неизменном росте количества и силы природных катаклизмов, начавшемся со второй половины ХХ века. Землетрясение, произошедшее 26 мая 2006 года на острове Ява, унесло около 5 тысяч жизней, 200 тысяч человек остались без крова. Всего в период с 26 по 28 мая в этом районе произошло около 250 подземных толчков. Незадолго до этого подземные толчки отмечались также в Карякии, Турции и Иране. Конец 2006 года ознаменовался повышением вулканической активности на Камчатке и землетрясением на Тайване. Первые месяцы 2007г были отмечены сейсмической активностью в районе Южных Курил, продолжением вулканической активности на Камчатке и наводнением в Индонезии. Рост вулканической и сейсмической активности, количества наводнений, лесных пожаров, тайфунов и торнадо был отмечен и в последующие годы.
Можно ли избежать большого количества человеческих жертв, если современные, «научные» («инструментальные») методики позволяют прогнозировать землетрясения лишь за несколько часов (а то и минут) до их начала? В условиях большой плотности населения, концентрации опасных производств в мегаполисах и на их окраинах данный вопрос становится для человечества особенно актуальным.
Следует помнить, что, например, в случае землетрясения могут пострадать не только городские здания, но и газопроводы, электрические сети, коммуникационные системы, что вызовет новые разрушения и пожары. При этом, борьба с пожарами значительно осложняется повреждением водопроводных сетей и образованием завалов на проезжей части дорог, улиц. Так, во время землетрясения в Мексике в 1985 году взрыв газопровода повлек за собой многочисленные человеческие жертвы. Многочисленные пожары газовых магистралей были отмечены также во время землетрясения в Сан-Франциско в 1989 году.
Как показывает статистика, вместе с техническим прогрессом возрастает и уязвимость человечества от катастроф, в том числе и природных. Количество пострадавших на них увеличивается до 6% в год. Так, за период с 1962 по 1992 гг. количество катастроф с высоким экономическим ущербом возросло в мире в 4,1 раза, число пострадавших - в 3,5 раза, погибших - в 2,1 раза. С 1965 по 1992 гг. от природных катастроф в мире погибло около 3,6 миллиона человек, экономический ущерб составил около 340 млрд. долларов.
Специалисты ЮНЕСКО считают, что «за историческое время» от цунами погибло не менее 1 млн. человек, а за последнее столетие от наводнений погибло 9 млн. человек, от землетрясений - 2 млн. человек, от ураганов и тайфунов - около 1 млн. человек.
Одной из основных задач управления рисками катастроф являются мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций, которые заключаются в постоянном наблюдении за процессами, происходящими в природе и техносфере с целью научного предвидения возможных опасных явлений, представляющих угрозу для человека и среды его обитания.
Существует несколько видов мониторинга. В России он ведется силами и средствами различных ведомств. Так, система мониторинга Росгидромета включает в себя метеорологические и гидрологические станции, наблюдательные посты, гидрометеорологические обсерватории, авиаметеорологические станции. Для получения необходимого объема информации гидрометеорологического характера осуществляется дистанционное зондирование из космоса с помощью систем «Метеор», «Океан», «Ресурс», «Прогноз», «Ионозонд» и пр. Используются также данные международной системы геостационарных гидрометеорологических спутников.
Сейсмические наблюдения осуществляются Федеральной системой сейсмологических наблюдений, в которую входят наблюдательные сети РАН, Минобороны, Минприроды и др. Наблюдение за опасными геологическими процессами ведут комплексные инженерно-геологические и гидрологические партии Министерства природных ресурсов РФ.
Данные мониторинга и системная информация о различных процессах и явлениях служат основой для прогнозирования.
В 1995 – 2000 гг. в России на основе регистрации среднесрочных и краткосрочных предвестников землетрясений (на примере Камчатской области) разрабатывались организационное, техническое, методическое и программное обеспечение решения задач развития федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений. Также велись и ведутся наблюдения за вулканической активностью.
В интересах решения задач прогноза землетрясений были изготовлены и развернуты в сейсмоопасных районах опытные образцы автоматизированного оборудования, создан мобильный комплекс для оценки реальной сейсмостойкости зданий и сооружений, подготовлен автоматизированный экспериментальный участок для решения задач прогноза землетрясений и оценки их последствий на территории Северного Кавказа. Продолжает функционировать пусковой комплекс федерального центра прогнозирования землетрясений.
Для получения необходимого объема информации о гидрометеорологических процессах приняты меры по увеличению роли дистанционного зондирования из космоса. С этой целью задействованы космические системы: «Метеор», «Океан», «Ресурс», «Прогноз», «Ионозонд» и другие. Используются также данные международной системы геостационарных гидрометеорологических спутников.
Данные мониторинга и системная информация о различных процессах и явлениях служат основой для прогнозирования. При этом в МЧС РФ прогнозирование трактуется как исследовательский процесс, в результате которого получают вероятностные данные о будущем состоянии прогнозируемого объекта. Предсказание же трактуется как искусство суждения о будущем состоянии объекта, основанное на субъективном «взвешивании» большого числа качественных и количественных факторов.
Прогнозы подразделяются на качественные и количественные. Качественный прогноз достигается через цепь логических рассуждений (сегодня безветренно, ярко светит солнце, на небе ни облачка, следовательно, в ближайшие несколько часов дождь не ожидается) и на основании количественного анализа метеоинформации. Количественный прогноз определяется вероятностью, с которой произойдет то или иное событие в будущем, а также некоторыми количественными характеристиками этого события.
В целях прогнозирования производят наблюдения за соответствующим процессом на определенном участке и вычисляют его будущее значение в учрежденной точке. При этом обычно оценивается как математическое ожидание конкретного значения процесса в этой точке (точечный исход), так и величина интервала, в который с заданной вероятностью попадет будущее значение процесса (интервальный прогноз).
Прогнозирующая система, как правило, включает в себя информацию об объекте прогнозирования, раскрывающую его поведение в прошлом и настоящем, а также закономерности этого поведения. Зная их, можно построить математическую модель поведения объекта. Эта математическая модель, в свою очередь, позволяет с использованием того или иного математического аппарата определить ранее неизвестные параметры модели и спрогнозировать состояние интересующего объекта в некоторый будущий момент времени.
Условиями точности прогноза при заданных его цели и интервале упреждения являются: соответствие информации об объекте прогнозирования цели и задачам этого процесса; построение правильной модели поведения объекта и правильный выбор математического аппарата для исследований; наличие в прогнозирующей системе обратной связи с результатами прогнозирования - они должны подвергаться количественному анализу и служить основанием для внесения необходимых поправок и изменений в элементы системы.
Существует много методик, методов и способов прогнозирования, однако, в основе каждого метода лежит эвристический или математический подход.
Суть эвристического подхода состоит в использовании мнений специалистов (экспертный опрос); он практикуется для прогнозирования процессов, формализовать которые до начала прогнозирования нельзя. Математический подход заключается в использовании имеющихся данных о некоторых характеристиках прогнозируемого объекта, их обработке математическими методами, получении зависимости, связывающей указанные характеристики со временем, и вычислении с помощью найденной зависимости характеристик объекта в заданный момент времени. Этот подход предполагает применение методов моделирования процессов и экстраполяции.
Эвристическое прогнозирование связано с формированием приемлемых гипотез. Но поскольку в последнее время для решения задач прогнозирования все шире привлекается компьютерная техника, роль эвристической деятельности в ряде вспомогательных операций снижена. Это позволяет больше времени и сил тратить непосредственно на творческую сторону исследования - выработку взглядов, обобщающих полученные корреляции до уровня открытия законов природы.
В эвристическом прогнозировании важным этапом является анализ экспертами результатов, полученных при количественном исследовании. Он необходим для того, чтобы при обработке экспериментальных данных выявить возможные причины появления некоторых генеральных совокупностей. Обучение эксперта происходит в течение всей его практической деятельности. При этом он проводит для себя факторный анализ, выявляя главное в процессе, составляет представление о взаимосвязи между основными параметрами, на основе чего и получает возможность сделать предположения о развитии системы в будущем.
Процесс математического прогнозирования можно разбить на следующие этапы: сбор и подготовка исходных данных; выбор и обоснование математических моделей по объекту прогнозирования; обработка информации об объекте прогнозирования, ее уточнение, получение дополнительных характеристик, влияющих на его устойчивость к внешним воздействиям; непосредственно прогнозирование, т.е. получение характеристик объекта в данный момент времени.
Основной целью прогнозирования катастрофы является выявление времени ее возникновения, возможного места и возможной мощности. Катастрофы, как известно, происходят в результате ускоренного неуправляемого освобождения энергии при неожиданном нарушении устойчивости в природных, техногенных или смешанных системах. Освобожденная энергия передается от источника через слои сред к объекту воздействия. Для осуществления заблаговременного прогноза необходимо собрать информацию: о возможном источнике катастрофы; об условиях, в которых он пребывает; о среде, в которой он находится и через которую будет передаваться; об объектах воздействия.
Возможный источник катастрофы природного и техногенного происхождения характеризуется: координатами; максимальными, минимальными и средними значениями мощностей катастроф за многолетние периоды наблюдений в данном регионе; состоянием (жидким, газообразным, твердым); механикой освобождения энергии в результате воздействия различных факторов. Эту информацию могут дать карты районирования, каталоги, модели, показывающие механизмы освобождения энергии.
Для источника катастрофы природного характера имеют значение:
- горногеологические условия: мощность породы, трещиноватость, крепость или прочность, наличие разломов, геодинамическая активность;
- местные условия: плотность, высота и тип лесного массива, состояние подстилающей поверхности, толщина снежного покрова, рельеф местности и пр.
Информация о среде, в которой находится источник катастрофы, включает в себя: горногеологические, гидрологические и климатологические сведения, данные о состоянии атмосферы и пр. Объекты воздействия подразделяются на пассивные и активные (потенциально опасные).
Процесс прогнозирования начинается со сбора необходимой информации, который осуществляется в статическом и динамическом режимах. Подготовка объекта прогнозирования к катастрофе проявляется в виде предвестников. Информация об этих предвестниках с помощью систем мониторинга должна поступать в динамическом режиме в центр мониторинга и прогнозирования, который, на основе эвристических и математических методов определяет наиболее значимые виды возможных катастроф, районы с повышенным риском.
Центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций сформирован Агентством по мониторингу и прогнозированию ЧС, в состав которого входят Гидрометцентр, Центр региональных геофизических и геологических исследований «Геон», Сейсмологический центр инженерной геоэкологии РАН, Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения РАН, закрытое акционерное общество НПО «Технологии мониторинга», Центр исследований экстремальных ситуаций, Служба спецконтроля Минобороны РФ, АООТ «Интерсейсмопрогноз» и другие организации.
Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера функционирует с 1 июля 1999г. В его состав вошли 4 управления: мониторинга чрезвычайных ситуаций и лабораторного контроля, прогнозирования чрезвычайных ситуаций; функционирования и развития системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций; организационно-методическое.
Прием мониторинговой и прогностической информации осуществляется специалистами Центра мониторинга и прогнозирования и Центра космических данных. Она поступает к ним ежедневно из Гидрометцентра и один раз в неделю с геофизических полигонов Федеральной службы сейсмологических наблюдений. С полигона, расположенного в г.Минеральные Воды Ставропольского края, по электронной почте передаются данные о напряженно-деформируемом состоянии земной поверхности, из Петропавловска-Камчатского - прогностические заключения о сейсмической опасности в Дальневосточном регионе. Эта информация дополняется сведениями, получаемыми с помощью высокоточной спутниковой аппаратуры.
Для комплексного анализа информации вырабатываются критерии, характеризующие нарушение равновесия в системе возможного источника катастрофы. При этом учитываются подходы теории катастроф и теории риска. Первая рассматривает вопросы равновесия и потери устойчивости, применяя в основном детерминированные подходы. Вторая, сосредотачивает главное внимание на показателях, характеризующих степень опасности объекта прогнозирования, использует, как правило, вероятностные подходы.
Математическое прогнозирование природных катастроф, например, землетрясений, осуществляется на основе комплексного анализа мониторинговой информации по различным геофизическим предвестникам. Среди них одним из наиболее значимых считается деформационный. Для получения таких предвестников созданы опытные геодинамические полигоны МЧС России на Северном Кавказе и Камчатке. Наблюдения проводятся с помощью спутников, оснащенных геодезической аппаратурой.
Прежде чем делается окончательный прогноз по возможным источникам катастроф, результаты математического прогнозирования подкрепляются эвристическим - подвергаются анализу в специальном экспертном совете.
Задача прогнозирования техногенной катастрофы решается проще, чем природной, так как географические координаты техногенных объектов уже известны. Остается только узнать время возможной катастрофы.
Некоторые катастрофы на транспорте и коммуникациях можно упредить при наличии мониторинговой системы, обеспечивающей контроль за состоянием железных и автомобильных дорог, мостов в условиях осложнения гидрометеорологической и сейсмической обстановки. В районах с риском природных катастроф могут возникать и вторичные риски техногенного характера.
При определении степеней опасности территорий, обусловленных ЧС техногенного характера, учитываются: аварийность на промышленных объектах, в жилищно-коммунальной сфере и на транспорте; число потенциально опасных объектов, их техническое состояние, потенциал опасности (запасенная энергия или количество опасных веществ); частота аварийных ситуаций; плотность населения, доля населения, проживающая в зонах возможного действия аварийных факторов и др.
Данные статистики убедительно утверждают, что чаще всего, наиболее опасными оказываются крупные промышленные центры. По данным МЧС России наиболее опасными для жизнедеятельности населения по интегральному риску являются Северо-Кавказский, Центральный и Дальневосточный регионы. Повышенная опасность Северо-Кавказского региона объясняется наличием как природной, так и техногенной опасности; Центрального - повышенной техногенной опасностью, Дальневосточного - повышенной природной опасностью. Наиболее опасными в этом отношении субъектами РФ являются: Чеченская республика, г.Москва, Приморский край, Хабаровский край, Сахалинская, Камчатская, Московская, Кемеровская, Свердловская и Ростовская области.
Статистика показывает, что поджоги и другие преступления становятся особенно частыми в начале первой и четвертой фаз Луны. В такие периоды психика у людей становится менее уравновешенной, в действиях персонала начинают появляться ошибки и срабатывает пресловутый «человеческий фактор», который зачастую приводит к авариям и катастрофам. Большое влияние на увеличение скорости реакции и снижение внимательности оказывают также магнитные бури на Солнце.
Фазы Луны влияют не только на «человеческий фактор», поскольку со стороны Луны (равно как и Солнца) действуют на нашу планету не только прецессионные, но и приливообразующие силы. Их величина и направление не постоянны. Максимальными они бывают в моменты полнолуний и новолуний. В момент максимального приближения Луны к Земле (в перигее) приливообразующие силы на 40% больше, чем при максимальном удалении (апогее).
Как отмечает доктор физико-математических наук А.Елькин, большинство возможных катастроф совпадает со временем новолуний или полнолуний и нахождения Луны вблизи перигея, а также с моментами наибольших значений прецессионных сил. В такие моменты в местах с аномальной энергетикой начинается движение ионизированной магмы, которое порождает магнитные аномалии. В этих условиях происходит выход из строя навигационного оборудования, электрических и электронных приборов, начинается неустойчивая работа средств связи. Все эти факторы приводят к увеличению аварийности технических систем, из которых наиболее уязвимым оказывается воздушный транспорт.
Интерес в этом отношении вызывает гипотеза, предложенная геологом И.Яницким и геофизиком Э.Бородзичем, которые проанализировали изменение атмосферных процессов и геофизических явлений, происходящих перед землетрясениями и другими эндогенными процессами, приводящими к резкому выбросу на поверхность энергии земных недр. Полученные результаты позволили ученым предположить, что гибель трех самолетов, произошедших в последние годы близ Иркутска в зоне Каймоновско-Котуйского разлома, произошла в результате их попадания в выброс из земли эндогенной энергии, что явилось причиной аномальных явлений в атмосфере, гравитационных возмущений, воздействующих как на оборудование самолетов, так и на экипаж. Данное негативное воздействие приводило к отказам в работе двигателей, изменяло траекторию полета, вызывало ошибки в действиях экипажа.
Гипотеза И.Яницкого и Э.Бородзича подтверждается приуроченностью линейно вытянутых облаков, хорошо видимых на космических снимках, к крупным разломам, проявляющим активность. Кандидат геолого-минералогических наук М.Бурлешин в отношении этой гипотезы пишет: «Механизм воздействия выбросов подземной энергии Земли на техногенные объекты, о которых говорит И.Яницкий, до конца не изучен. Возможно, большую роль в катастрофах играет не непосредственное воздействие эндогенных процессов на горные породы и рельеф местности, приводящих к искривлению рельс или деформации газопроводов, и не влияние возникающих при этом аномальных физических полей на технические устройства, а изменение под их воздействием психики человека».
Однако, несомненно, кроме психики человека негативному воздействию в зонах тектонических разломов (особенно за несколько недель и дней до землетрясений) подвергаются и технические устройства и в особенности электроника и средства связи.
Подобный вывод подтверждается исследованиями кандидата геолого-минералогических наук А.Зайцева, выявившими непосредственную связь между техногенными авариями и состоянием геофизических полей на территории Урала. Статистический анализ позволил проанализировать огромный объем информации и выявить места, где наблюдалась корреляционная связь между полями, и участками, где такие связи, обусловленные существованием нормальных геологических систем, были нарушены. Большинство аварий на транспорте и производстве (рудники, шахты, карьеры) оказались в пределах участков с отсутствием нормального соответствия между геофизическими полями. При этом наиболее густо легли аварии и катастрофы на Соликамском, Восточно-Башкирском и Карабахском участках.
К схожим выводам пришел президент Ассоциации инженерной биолокации В.Хлопков в ходе многолетних исследований аварийности автотранспорта на территории Московской области. Оказалось, что в местах пересечения энергоактивных зон (геопатогенные зоны), многие из которых связаны с разломами в горных породах, число аварий резко возрастало. В.Хлопков связывает это с мгновенным «отключением» сознания водителей вследствие негативного воздействия геофизических полей на биологические поля людей. К подобному выводу пришел и инженер-эколог В.Карманов, который считает, что при воздействии интенсивных излучений в организме летчиков происходят сбои, приводящие к неправильной оценке обстановки и в результате - к авиакатастрофам.
Но от подобного воздействия страдает не только автомобильный и авиационный транспорт. По мнению С.Свербиль-Живицкой именно гравитационные аномалии в Цемесской бухте, происходившие за два часа до землетрясения в Румынии, повлияли на режим работы радаров и действия моряков, приведших к столкновению сухогруза «Петр Васичев» и теплохода «Адмирал Нахимов» 31 августа 1986 года. Как отмечает ряд исследователей, под воздействием аномально изменяющихся геофизических полей у командования судов и экипажа возникло временно ограничение умственных способностей, отсутствие воображения, излишняя самоуверенность и благодушие, эмоциональное непостоянство и быстрая утомляемость. Все это привело к гибели более чем 400 человек.
Согласно мнению кандидата технических наук В.Черноброва, влияет на аварийность на транспорте и неправильный график работы, не учитывающий выработанный пилотами, машинистами, водителями режим сна и бодрствования. Каким бы ни было местное время, если по биологическим часам пилотов (машинистов, водителей) сейчас глубокая ночь, усталость неизменно будет повергать их в сон. Поэтому необходимо планировать график работы, в соответствии с работой биологических часов организма.
Данные исследования дают дополнительную информацию при прогнозировании техногенных катастроф, позволяют проводить районирование территорий по степени опасности, как мы это имеем при прогнозировании землетрясений и некоторых других стихийных бедствий. При этом одним из характерных предвестников активности разлома является появление над ними линейно вытянутых облаков.
Выявленная И.Яницким цикличность активности геологических разломов позволяет говорить о наличии фаз штиля, раскачки, экстремума, затухания и нового штиля. При этом, чем тише и спокойнее происходит фаза штиля, тем резче и опаснее проявляет себя фаза экстремума. Таким образом, составление прогнозов в данной области позволяет привязывать их к конкретным точкам пространства и времени.
Однако, существующие методики прогнозирования стихийных бедствий и техногенных катастроф еще далеки от совершенства: точность прогнозов пока еще оставляет желать лучшего.
В связи с этим для оценки нетрадиционных предсказаний под эгидой МЧС России создана отраслевая лаборатория «Экспертные системы по оценке точности и достоверности прогнозирования ЧС», которая выявила возможность получения некоторых «полупрогнозов». К примеру, один прогнозист может предсказать время ЧС, другой - место. Задача ученых - свести все эти данные в единый прогноз чрезвычайной ситуации.

michael101063 ©
Tags: МЧС, Чернобров, Яницкий, катастрофы, мониторинг, наука, прогнозы
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments