О.А. Сусин,
Севастопольский институт
инженерно-экологических и
геоинформационных исследований
Институт "СИНЭКО"
г. Севастополь
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗА ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ КАТАСТРОФ (ИТОГИ, НАПРАВЛЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ)
"Всякое действие должно иметь цель.
Мы должны страдать, должны трудиться,
должны платить за наше место в спектакле,
чтобы видеть, или, по крайней мере,
чтобы другие увидели свет.
...геологическая история показывает нам,
что жизнь есть лишь беглый эпизод между
двумя вечностями смерти и что в этом эпизоде
прошедшая и будущая длительность сознательной
мысли - не более, чем мгновение.
Мысль - только вспышка света посреди долгой ночи.
Но эта вспышка - всё."
Анри Пуанкаре
В 1998 и 1999 г.г. Севастопольским институтом гео-инженерно-технических изысканий, совместно с рядом организаций Госстроя Украины, Академии наук Украины и России, МЧС Украины, Госатомнадзора и МПР России и других организаций проводились I-ый (Стихия -1998) и II-ой (Стихия - 1999) международные семинары под общим названием "Фундаментальные и прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий".
Основными целями семинаров были:
1. Обзор новейших достижений и оценка состояния в области исследования фундаментальных и прикладных проблем прогноза стихийных бедствий.
2. Разработка программ координации исследований и практических мероприятий в области мониторинга и прогноза стихийных бедствий.
Естественно, что стихийные деструктивные процессы и техногенные аварии и катастрофы зачастую имеют тесные, а иногда и парагенетические связи. Но если стихийные явления, особенно космического и эндогенного происхождения (изменения динамики планет и светил, астероидная опасность, землетрясения и пр.) , в принципе, можно прогнозировать, но практически нельзя предупредить, то техногенные аварии и катастрофы в принципе и прогнозируются и предупреждаются. Здесь всё зависит от наличия и качества мониторинговых систем, средств защиты и надёжности персонала, конструкций и объектов. Именно поэтому девизом семинаров "Стихия - 1998, 1999" был и, мы надеемся остаётся в будущем, известный тезис "Не обвиняй природу - она исполнила свой долг. Позаботься об исполнении своего..."
Анализ итогов I-го и II-го семинаров обнаружил достаточно чёткую трансформацию их основных направлений - от фундаментальных исследований физической сущности пространственно-временной изменчивости среды обитания человека до мониторинга, прогноза и методов предупреждения стихийных бедствий и техногенных аварий и катастроф.
По итогам первого семинара был издан сборник трудов, в пресс-релизе которого было заключено, что по многим наблюдаемым параметрам мы стоим на грани природно-социального перелома , границы которого в пространстве и во времени , из-за отсутствия или деградации соответствующих мониторинговых систем, трудно определяемы, но сам факт надвигающегося перелома несомненен. В ряде докладов были сделаны и более конкретные прогнозы, в частности показано, что с августа 1999 года до конца первой трети XXI века начнется фаза интенсивного перехода - значительных гравидинамических резонансов, угрожающих такими формами и последствиями бедствий, которые могут выйти за границы опыта нынешней цивилизации. Как это ни печально, этот угрожающий прогноз начал подтверждаться масштабными сейсмическими событиями, происшедшими недавно в Турции, Греции, на Тайване и в Мексике и в других регионах планеты. Отмечается и резкое нарастание техногенных и социальных катаклизмов.
В процессе работы второго семинара (1999 год) получены конкретные результаты по оценке сейсмической опасности в северном Причерноморье. По имеющимся данным сейсмические события в Турции, Греции, Дагестане и других районах не сняли полностью напряжения в земной коре региона и в целом Черноморский литосферный блок с окружающими его районами вошел в сложный колебательный процесс, что чревато дальнейшими сейсмическими событиями. Начиная с апреля 1998 года по наблюдениям геогидродеформационного режима прошло две крупных деформационных волны, в фазах растяжения которых (октябрь 1998, апрель 1999 года) отмечены сейсмические события в Крыму (район м. Сарыч) и на Кавказском побережье. Сейчас наблюдается третий цикл таких колебаний, начавшийся с 30 мая 1999 года и отличающийся от первых двух более интенсивными ветвями подъема и спада и уменьшением периода колебаний, отражая, возможно, резонансный процесс. Этот цикл к октябрю 1999 года не закончился и следовало ожидать продолжения интенсивных сейсмических толчков, в том числе и в северной части Черного моря в полосе от Тбилиси до Одессы. Все это ставит вопрос о срочной организации синхронных мониторинговых работ в этом регионе, особенно в связи с тем, что по данным участника семинара проф. Никонова А.А. (ОИФЗ РАН) в районе г. Севастополя установлены следы 9-ти балльных разрушительных землетрясений, последние из которых произошли около 350 лет назад ( при предполагаемой их средней повторяемости один раз в 500+100 лет).
Итоги обсуждения этих вопросов на семинарах приводят к мысли о необходимости создания единой сети сейсмопрогнозирующих наблюдений в Северном и Восточном Причерноморье, объединив усилия учёных и практиков региона. Особую роль в такой сети должны играть специализированные сейсмопрогностические центры, объединённые в одну систему. Коммуникационные проблемы сейчас уже не являются существенными. По всей видимости, на семинаре "Стихия - 2000" необходимо обсудить практические шаги и разработать концепцию и конкретный проект её создания на новых научных и технологических принципах.
Семинары проводились как междисциплинарные, не разделяясь на секции и направления, что позволило специалистам и ученым различных специальностей и школ получить информацию и обменяться мнениями по всему спектру вопросов, связанных с мониторингом и прогнозом стихийных бедствий, техногенных аварий и катастроф. Многообразие исходных данных и идей, различие в подходах не позволило ( во временных рамках семинара) выработать общую стройную систему оценок опасности того или иного аномального процесса и выработать (рекомендовать) достоверные критерии прогноза времени, места и интенсивности вероятного бедствия или аварии. В частных случаях, такие оценки сделаны.
В процессе обсуждения стало ясно, что детерминистские подходы еще не имеют достаточных фундаментальных физических основ для однозначного формирования критериев краткосрочного прогноза. Как оказалось, сегодня все явственней недостает руководящей идеи, которая позволила бы с единых позиций объяснить квазипериодичность происходящих и будущих процессов, количественные зависимости между длительностью стадии подготовки процесса и его мощностью, а следовательно и его последствиями. Более того, пока до конца не удается получить ответы на три сакраментальных вопроса:
1. Существует ли какой-либо природный феномен (феномены), чьи четко дешифрируемые, "узнаваемые" характеристики распределения во времени могли бы явиться однозначным предвестником природной катастрофы?
2. Можно ли наблюдать распределение его в пространстве и являются ли его пространственные характеристики прямым указателем места грядущей катастрофы или аварии?
3. Можно ли по пространственно-временным и энергетическим характеристикам этого распределения предугадать (определить) время и интенсивность природной катастрофы и оценить ее последствия?
В этом плане, существенный прорыв видится в развитии новых физических представлений о свойствах пространства-времени, в частности в расшифровке его основных свойств - нестационарности, неоднородности и структурности. Шаги в этом направлении прорисованы в докладах первого семинара и изданной нами монографии В.А. Маркова "Контуры эволюционной физики" и ряде докладов.
Вероятностно-статистические (стохастические) методы прогнозирования стихийных бедствий, техногенных аварий и катастроф, являющиеся в большинстве случаев чисто "феноменологическими" не всегда оправдываются. В попытках выявления связи особенностей распределения "непрямых" факторов, особенно их квазипериодических распределений, с конкретными аномальными событиями и выработки по комплексу этих факторов критериев прогноза, однозначного результата не получается. Это проистекает как из фундаментальных свойств нестационарности и неоднородности пространства - времени ("сколько существует процессов - столько существует и времен"), так и из неопределенности количественного вклада каждого из факторов в вероятность возникновения процесса. Именно поэтому, зачастую вопреки стохастическим прогнозам, аварии и катастрофы происходят не тогда и не там, где их следовало бы ожидать. И, если в плане долгосрочного (десятилетия, годы) прогноза они относительно подтверждаемы, то для сверхдолгосрочных (века) и краткосрочных (месяцы - дни - часы) прогнозов они, мягко говоря, проблематичны. Поиски и доказательства необходимых и достаточных условий наступления катастроф, оптимального числа измеряемых параметров (факторов) - одно из важнейших направлений дальнейшей работы и семинаров , объединяемых общим названием "Стихия".
Нетрадиционные подходы к оценке состояния космо-геосфер рассмотрены на семинарах в широком спектре - от идей о вихревой природе (литосферные геовихри) и кумулятивно-взрывном характере очагов эндогенных катастроф, попыток синтеза и анализа сложных космофизических отношений, отработки интуитивно-локационных, интуитивно-сенсорных, интуитивно-канальных технологий - до идей о наличии энергоинформационных полей, связывающих психофизическое и моральное состояние социума и планеты. В последнем случае, на основе некоторых корреляционных соотношений сделаны выводы о том, что не только и не столько аномальное состояние среды влияет на состояние социума в конкретном регионе и на планете в целом, но и накапливающаяся отрицательная энергия социума может провоцировать стихийные бедствия. Таким образом, в общем случае, материализуется энергия мысли и чувств людей. Не вдаваясь в детальное описание, анализ и критику нетрадиционных подходов отметим лишь одно - ортодоксальность и нетрадиционность это понятия относительные. По мере развития некоторых ортодоксальных подходов они могут становиться нетрадиционными, и наоборот - нетрадиционные идеи со временем, в большинстве случаев, становятся ортодоксальными или умирают. Важно лишь одно - чтобы и те и другие имели возможность развиваться, определяя прогресс .
Как уже указывалось выше, современное состояние и динамика космо - геосфер оценено по многим параметрам как критическое. Причинами этого является не только ход естественных физических процессов в Земле и окружающем ее физическом пространстве, но и масштабы вмешательства человека в геометрию и физическое, а в целом экологическое состояние планеты. Поэтому не только природные процессы, их динамика вызывают катастрофы и аварии в техносфере, но и сами техногенные влияния приводят к такому изменению естественного состояния планеты, которое в последующем катастрофически воздействует на техносферу и социум. Учитывая отсутствие глобального центра по анализу этой опасности, недальновидность и эгоцентричность интересов большинства стран и некоторых политических и промышленно-финансовых групп - этому процессу не видно конца.
Опасные экзогенные и эндогенные процессы, накладываясь на недостаточность, а иногда и полное отсутствие защитных сооружений, несовершенство технологий и устаревание существующих зданий и сооружений, некомпетентность или временное функциональное расстройство обслуживающего персонала могут, вызывают и будут вызывать значительные материальные и социально-экономические потери. Основная задача состоит в минимизации этих потерь.
В рамках семинаров "Стихия" в этом направлении были рассмотрены вопросы изучения, мониторинга и прогнозирования взаимодействия динамически изменяющих свои свойства зданий и сооружений с непрерывно изменяющейся геологической средой с учетом внешних по отношению к ним воздействиям. Были обсуждены методы оценки состояния конструкций особо важных сооружений ( в частности объекта "Укрытие" (НИИСК) , АЭС (НТЦ ЯРБ Атомнадзора России) и ряда других сооружений. Очевидный интерес привлекли новые методы дистанционных наблюдений - аэротепловизорные съёмки высокого разрешения (Аэрокосмическое агентство "Магеллан"), высокоточные микрогравиметрические и биогеофизические исследования (Воронежский ГУ, СИ ГИНТИЗ, Компания "Геоэколог"), ряд других методов и технологий.
Было отмечено (ОИФЗ РАН, СИ ГИНТИЗ), что одним из важных процессов современности является увеличение мощностей постоянно действующих агрегатов и объектов. Это отразилось в том, что техногенные виброшумы уже превышают на 1-2 порядка максимальный естественный микросейсмический фон Земли, изменяя инженерно-геологические и сейсмические параметры ранее "тихих" мест. На одном из объектов АЭС было показано ( по специальным микросейсмическим мониторинговым работам), что количество циклов воздействия на фундамент блока с ускорениями до 10-3 g может на два порядка превышать ( за несколько лет эксплуатации) значение, принятое для испытаний материалов на усталость. Кроме того, изучение пространственного распределения техногенных микросейсм позволяет на "тонких спектральных линиях" исследовать особенности грунтовых условий и их динамики на значительных площадях при "бесплатном" источнике возбуждения, что превращает этот метод в новый инструмент исследования литосферы.
Настоящая эпоха характеризуется существенной и быстрой перестройкой космо-, гео- и техносфер. Темпы её могут значительно опережать возможности адаптации человека и его творений к скорости происходящих изменений. Создание Международного Координационного информационного центра по прогнозу природных и техногенных катастроф, идея которого была высказана в пресс-релизе первого семинара в 1998 году, может стать одним из главнейших итогов семинара "Стихия - 2000", объединяя нас, кристаллизуя "расплавленную магму современной мысли и пепел прошлых идей".
"Los esfuersos en un falso camino solo multiplican los errores"-"Усилия на ложном пути только множат ошибки" (исп.)
