Мониторинг и прогнозирование природных катастроф

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОСИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ (СГУГиТ) Кафедра Экологии и природопользования ЛЕКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ КАТАСТРОФ Направление подготовки Профиль подготовки Экологическая безопасность Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Новосибирск, 2020 Оглавление Раздел I. Краткая характеристика природных катастроф 3 Ранжирование и классификация природных катастроф; динамика природных катастроф; роль антропогенных факторов в динамике природных катастроф; оценка масштабности природных катастроф и их последствий; пространственно-временные характеристики природных катастроф 3 Раздел II. Оценка риска от природных катастроф 18 Критерии оценки опасности природных катастроф; показатели эффективности управления риском от природных катастроф; социальное и человеческое измерение риска; принятие решений при оценке риска 18 Раздел III. Воздействия на динамику природных катастроф 28 Закономерности в развитии системы природа-общество; роль антропогенной составляющей при возникновении стрессовых состояний в окружающей среде; техногенные источники природных катастроф; экономический ущерб от природных катастроф; стратегические аспекты предотвращения природных катастроф 28 Раздел IV. Мониторинг и выявление признаков возникновения природных катастроф 37 Мониторинг природных катастроф; некоторые современные технические средства мониторинга окружающей среды; экспертный уровень систем принятия решений о возникновении природных катастроф 37 Раздел V. Природные катастрофы как компонент глобальной экодинамики 46 Эволюция биосферы и природные катастрофы; проблемы загрязнения высокоширотной окружающей среды; природные катастрофы и сценарии глобальной экодинамики 46 Раздел I. Краткая характеристика природных катастроф Ранжирование и классификация природных катастроф; динамика природных катастроф; роль антропогенных факторов в динамике природных катастроф; оценка масштабности природных катастроф и их последствий; пространственно-временные характеристики природных катастроф Природные чрезвычайные ситуации – обстановка на определенной территории или акватории в результате возникновения источника природных ЧС, которые могут повлечь или повлекут за собой за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. Природные ЧС различают по характеру источника и масштабности. Сами по себе чрезвычайные ситуации природного характера весьма разнообразны. Поэтому, исходя из причин (условий) возникновения, их делят на группы. Классификация природных ЧС по происхождению: 1. Опасные геологические процессы 2. Опасные гидрологические явления и процессы 3. Опасные метеорологические явления и процессы 4. Природные пожары Опасное геологическое явление: Событие геологического происхождения или результат деятельности геологических процессов, возникающих в земной коре под действием различных природных или геодинамических факторов или их сочетаний, оказывающих или могущих оказать поражающие воздействия на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду. Опасное гидрологическое явление: Событие гидрологического происхождения или результат гидрологических процессов, возникающих под действием различных природных или гидродинамических факторов или их сочетаний, оказывающих поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду. Опасное метеорологическое явление: Природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду. Природный пожар: Неконтролируемый процесс горения, стихийно возникающий и распространяющийся в природной среде. Событие геологического происхождения или результат деятельности геологических процессов, возникающих в земной коре под действием различных природных или геодинамических факторов или их сочетаний, оказывающих или могущих оказать поражающие воздействия на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду. К ним относят: • Землетрясение • Вулканическое извержение • Оползень/Обвал • Карст (карстово-суффозионный процесс) • Просадка в лессовых грунтах • Переработка берегов Землетрясения — это подземные толчки и колебания земной поверхности, вызванные в основном геофизическими причинами. В недрах земли постоянно происходят сложные процессы. Под действием глубинных тектонических сил возникают напряжения, слои земных пород деформируются, сжимаются в складки и с наступлением критических перегрузок смещаются и рвутся, образуя разломы земной коры. Разрыв совершается мгновенным толчком или серией толчков, имеющих характер удара. При землетрясении происходит разрядка энергии, накопившейся в недрах. Энергия, выделившаяся на глубине, передается посредством упругих волн в толще земной коры и достигает поверхности Земли, где и происходят разрушения. Известны два главных сейсмических пояса: Среднеземноморско-Азиатский и Тихоокеанский. Основные параметры, характеризующие землетрясение — их интенсивность и глубина очага. Интенсивность проявления землетрясения на поверхности Земли оценивается в баллах. Землетрясения классифицируются также и по причине их возникновения. Они могут возникать в результате тектонических и вулканических проявлений, обвалов (горные удары, оползни) и, наконец, в результате деятельности человека (заполнение водохранилищ, закачка воды в скважины). Причины землетрясений: По характеру процессов в их очагах выделяют несколько типов землетрясений, основными из которых являются тектонические, вулканические и техногенные. Тектонические землетрясения возникают вследствие внезапного снятия напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре. Иногда глубинные разломы выходят на поверхность. Максимальная зарегистрированная величина сейсмогенных смещений по разлому 15 м. Вулканические землетрясения происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений. Техногенные землетрясения могут быть вызваны подземными ядерными испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов пещер или горных выработок. Шкала магнитуд Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Интенсивность землетрясений оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах. Шкала интенсивности Интенсивность оценивается в баллах при обследовании района по величине вызванных ими разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности. В США оценка интенсивности обычно проводится по модифицированной 12-балльной шкале Меркалли. 1 балл. Ощущается немногими особо чувствительными людьми в особенно благоприятных для этого обстоятельствах. 3 балла. Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика. 4 балла. Дребезжат посуда и оконные стекла, скрипят двери и стены. 5 баллов. Ощущается почти всеми; многие спящие просыпаются. Незакрепленные предметы падают. 6 баллов. Ощущается всеми. Небольшие повреждения. 8 баллов. Падают дымовые трубы, памятники, рушатся стены. Меняется уровень воды в колодцах. Сильно повреждаются капитальные здания. 10 баллов. Разрушаются кирпичные постройки и каркасные сооружения. Деформируются рельсы, возникают оползни. 12 баллов. Полное разрушение. На земной поверхности видны волны. Немалый интерес представляет классификация землетрясений не только по балльности, но и по численности (частоте повторяемости) в течение года на нашей планете. Вулканическая деятельность возникает в результате постоянных активных процессов, происходящих в глубинах Земли. Ведь внутренняя часть постоянно находится в разогретом состоянии. При тектонических процессах в земной коре образуются трещины. Магма устремляется по ним к поверхности. Процесс сопровождается выделением паров воды и газов, которые создают огромное давление, устраняя преграды на своем пути. При выходе на поверхность часть магмы превращается в шлак, а другая часть изливается в виде лавы. Из выброшенных в атмосферу паров и газов выседают на землю вулканические породы, именуемые тефрой. По степени активности вулканы классифицируют на действующие, дремлющие и потухшие. К действующим относят те, что извергались в историческое время. Потухшие, наоборот, не извергались. Дремлющие характеризуются тем, что они периодически проявляют себя, но до извержения дело не доходит. Наиболее опасные явления, сопровождающие извержения вулканов, — это лавовые потоки, выпадение тефры, вулканические грязевые потоки, вулканические наводнения, палящая вулканическая туча и вулканические газы. Лавовые потоки — это расплавленные горные породы с температурой 900 — 1000°. Скорость потока зависит от уклона конуса вулкана, степени вязкости лавы и ее количества. Диапазон скоростей довольно широк: от нескольких сантиметров до нескольких километров в час. В отдельных и наиболее опасных случаях она доходит до 100 км, но чаще всегоне превышает 1 км/ч. Тефра состоит из обломков застывшей лавы. Наиболее крупные именуются вулканическими бомбами, те, что помельче — вулканическим песком, а мельчайшие — пеплом. Грязевые потоки — это мощные слои пепла на склонах вулкана, которые находятся в неустойчивом положении. Когда на них ложатся новые порции пепла, они соскальзывают по склону Вулканические наводнения. При таянии ледников во время извержений может очень быстро образоваться огромное количество воды, что и приводит к наводнениям. Палящая вулканическая туча представляет собой смесь раскаленных газов и тефры. Поражающее действие ее обусловлено возникновением ударной волны (сильным ветром), распространяющейся со скоростью до 40 км/ч, и валом жара с температурой до 1000°. Вулканические газы. Извержение всегда сопровождается выделением газов в смеси с водяными парами — смесью сернистого и серного окислов, сероводорода, хлористоводородной и фтористоводородной кислот в газообразном состоянии, а также углекислого и угарного газов в больших концентрациях, смертельно опасных для человека. Классификация вулканов производится по условиям их возникновения и по характеру деятельности. По первому признаку различаются четыре типа. 1) Вулканы в зонах субдукции или зонах поддвига океанической плиты под материковую. За счет тепловой концентрации в недрах. 2) Вулканы в рифтовых зонах. Они возникают в связи с ослаблением земной коры и выпучиванием границы между корой и мантией Земли. Образование вулканов здесь связано с тектоническими явлениями. 3) Вулканы в зонах крупных разломов. Во многих местах земной коры имеются разрывы (разломы). Там происходит медленное накопление тектонических сил, которые могут превратиться во внезапный сейсмический взрыв с вулканическими проявлениями. 4) Вулканы зон "горячих точек". В отдельных районах под океаническим дном в земной коре образуются "горячие точки", где сосредотачивается особенно высокая тепловая энергия. В этих местах горные породы расплавляются и в виде базальтовой лавы выходят на поверхность. Оползни— это скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Образуются они в различных породах в результате нарушения их равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и искусственными (антропогенными) причинами. К естественным относятся: увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственными являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно международной статистике, до 80% современных оползней связано с деятельностью человека. Сходят они в любое время года, но большей часть в весенне-летний период. Классифицируются оползни по масштабам явления, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования. По масштабам оползни классифицируются на крупные, средние и мелкомасштабные. Крупные вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10 — 20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность. Средние и мелкомасштабные имеют меньшие размеры и характерны для антропогенных процессов. Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площадью. По скорости движения весьма разнообразны. По активности оползни подразделяются на активные и неактивные. Главными факторами здесь являются породы склонов и наличие влаги. В зависимости от количества влаги они делятся на сухие, слабо влажные, влажные и очень влажные. По механизму процесса подразделяются: на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические, гидродинамического выноса, внезапного разжижения. Часто имеют признаки комбинированного механизма. По месту образования они подразделяются на горные, подводные, смежные и искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород). Обвал (горный обвал) – это отрыв и катастрофическое падение больших масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание на крутых и обрывистых склонах. Происходят в результате ослабления связанности горных пород под воздействием процессов выветривания, подмыва, растворения и действия сил тяжести. Образованию обвалов способствуют: геологическое строение местности, наличие на склонах трещин и зон дробления горных пород. 80% обвалов сегодня происходит по антропогенным причинам Карст — совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами - гипсом, известняком, мрамором, доломитом и  каменной солью. Суффозия — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Одна из характеристик размываемости грунтов. Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа.  Интенсивность процесса зависит от: - способности пород растворяться в воде - наличии проточных вод - геологического строения участков - размера трещин в породе - климата района Причины карста: Природные Одной из главных причин карстового процесса является воздействие воды – атмосферной, речной, подземной. Наиболее интенсивное воздействие на растворимые породы оказывает слабоминерализированная вода и водные растворы, содержащие СО2.  Действие воды значительно усиливается при повышении ее температуры. Антропогенные Изменение гидродинамической обстановки, которая активизирует карстовые процессы: а) создании высоконапорных плотин и водохранилищ; б) интенсивных длительных эксплуатационных откачках подземных вод с большими понижениями из шахт и карьеров, а также, но в меньшей степени, из строительных котлованов и подземных выемок; в) нагнетании промышленных и хозяйственных вод, обычно агрессивных; г) длительных утечках из каналов различного назначения и водопроводных сетей. Просадка в лессовых грунтах — уплотнение и деформирование при увлажнении (замачивании) лессов с образованием просадочных деформаций (провалов, трещин проседания, воронок) Просадки делятся на естественные, порождаемые природным замачиванием лессовой толщи, и антропогенные, возникающие и активизирующие при техногенезе.  По интенсивности и масштабам проявления просадки часто являются катастрофическими. Переработка берегов — геологическое явление, связанное с размывом и разрушением горных пород в береговой зоне морей (абразия), рек, озер, водохранилищ (береговая эрозия) под влиянием волно прибойной деятельности, колебания уровня воды и других. Опасное метеорологическое явление 1. Сильный ветер. Шторм. Шквал. Ураган. 2. Смерч. Вихрь. 3. Пыльная буря 4. Сильные осадки 4.1 Продолжительный дождь (ливень) 4.2 Сильный снегопад 4.3 Сильная метель. 4.4 Гололед 4.5 Град 5. Туман 6. Заморозок 7. Засуха 8. Суховей 9. Гроза Эти природные явления, кроме смерчей, града и шквалов, приводят к стихийным бедствиям, как правило, в трех случаях: когда они происходят на одной трети территории области (края, республики), охватывают несколько административных районов и продолжаются не менее 6 часов. Неблагоприятные метеорологические явления — атмосферные явления, которые по своим характеристикам (интенсивности и продолжительности) не достигают критериев опасного, но значительно осложняют жизнедеятельность. Штормовое предупреждение — прогноз неблагоприятных и опасных явлений погоды. Уровни опасности метеорологических явлений: • Зеленый – погода неопасна, опасных и неблагоприятных явлений погоды не ожидается; • Желтый – погода потенциально опасна, "желтый уровень опасности", ожидаемые неблагоприятные явления погоды (осадки, грозы, порывы ветра, высокие или низкие температуры и др.) обычны для территории страны, но временами могут представлять опасность для отдельных видов социально-экономической деятельности; • Оранжевый – погода опасна, "оранжевый уровень опасности", на большей части территории ожидаются неблагоприятные явления, местами – опасные явления (шквалы, ливни,грозы, град, жара, морозы, снегопады, метелии др.), которые могут негативно повлиять на социально-экономическую деятельность и привести к значительному материальному ущербу, а также возможны человеческие жертвы; • Красный – погода очень опасна, "красный уровень опасности", ожидаются метеорологические явления экстремальной интенсивности (очень сильные дожди и снегопады, крупный град, очень сильный ветер, чрезвычайная пожарная опасность и др.), которые могут вызвать серьезный материальный ущерб и человеческие жертвы. Сильный ветер: Движение воздуха относительно земной поверхности со скоростью или горизонтальной составляющей свыше 14 м/с. Шторм: Длительный очень сильный ветер со скоростью свыше 20 м/с, вызывающий сильные волнения на море и разрушения на суше. Шквал: Резкое кратковременное усиление ветра до 20-30 м/с и выше, сопровождающееся изменением его направления, связанное с конвективными процессами. Ураган: Ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого превышает 32 м/с. Шкала Бофорта — это двенадцатибалльная шкала, принятая Всемирной метеорологической организацией в 1963 г. для приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению в открытом море. Средняя скорость ветра указывается на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью. Разработана английским адмиралом Ф.Бофортом в 1806г. С 1874 г. принята для использования в международной синоптической практике. Первоначально в ней не указывалась скорость ветра (добавлена в 1926г.). В 1955 г., чтобы различать ураганные ветры разной силы, Бюро погоды США расширило шкалу до 17 баллов. Шкалу Бофорта изучить самостоятельно. Циклон: Атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха и ураганными скоростями ветра, возникающее в тропических широтах и вызывающее огромные разрушения и гибель людей. Циклон – это подвижный атмосферный вихрь диаметром примерно 500—1000 км и высотой в 10—12 км. Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в Северном полушарии Земли и по часовой стрелке – в Южном. Строение: Центральная часть циклона, с наиболее низким давлением, слабой облачностью и слабыми ветрами, - «глаз» бури (D - 10-30 км); внешняя часть, с максимальным давлением и ураганной скоростью вращения воздушных масс, – стена циклона. Сопровождается мощной облачностью, сильными ливнями, грозами и градом. Циклоны широко распространены на Земле, их называют по-разному: в Китае и Японии — тайфунами, на Филиппинах — бэгвиз, в Австралии — вилли-вилли, вблизи побережья Северной Америки — ураганами.  По разрушительной силе тропические циклоны могут соперничать с землетрясениями или извержениями вулканов. За один час один такой вихрь диаметром в 700 км выделяет энергию, равную 36 водородным бомбам средней мощности.   Скорость перемещения циклонов значительно различается. Среднее значение для тропических циклонов составляет 50-60 км/ч, а максимальное – 150-200 км/ч. Шкала ураганов Саффира — Симпсона — шкала для измерения потенциального ущерба от  ураганов Минимальный — повреждены деревья и кустарники. Небольшие повреждения пирсов, некоторые небольшие суда на стоянке сорваны с якорей. Умеренный — значительные повреждения деревьев и кустарников; некоторые деревья повалены, сильно повреждены сборные домики. Значительные повреждения пирсов и пристаней для яхт, небольшие суда на стоянке сорваны с якорей. Значительный — повалены большие деревья, сборные домики разрушены, у отдельных небольших зданий повреждены окна, двери и крыши. Сильные наводнения вдоль береговой линии; небольшие здания на берегу разрушены. Огромный — деревья, кустарники и рекламные щиты повалены, сборные домики разрушены до основания, сильно повреждены окна, двери и крыши. Затоплены участки, находящиеся на высоте до 3 м над уровнем моря; наводнения распространяются на 10 км вглубь суши; ущерб от волн и переносимых ими обломков. Катастрофический — все деревья, кустарники и рекламные щиты повалены, многие здания серьёзно повреждены; некоторые здания разрушены полностью; сборные домики снесены. Сильный ущерб причинён нижним этажам зданий на высоте до 4,6 м над уровнем моря в зоне, простирающейся на 45,7 км вглубь суши; необходимы массовые эвакуации населения с прибрежных территорий. Вихрь: Атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси. Смерч: Сильный маломасштабный атмосферный вихрь диаметром до 1000 м, в котором воздух вращается со скоростью до 100 м/с, обладающий большой разрушительной силой. Пыльная буря: Перенос больших количеств пыли или песка сильным ветром, сопровождающийся ухудшением видимости, выдуванием верхнего слоя почвы вместе с семенами и молодыми растениями, засыпанием посевов и транспортных магистралей. Часто возникают в тёплое время года в пустынных и полупустынных регионах (Сахара, пустыни Аравийского полуострова, Каракумы, Кызылкум) Большая повторяемость: Приаралье, Прибалхашье (юг Казахстана), побережье Каспийского моря, Западно-Казахстанская область, Туркменистан. В России чаще всего: Астраханская область, восток Волгоградской области, Калмыкия, Тыва, Алтайский край, Забайкалье Сильные осадки: Продолжительный дождь: Жидкие атмосферные осадки, выпадающие непрерывно или почти непрерывно в течение нескольких суток, могущие вызвать паводки, затопление и подтопление. Ливень: Кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя или снега. Снег: Твердые атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов или снежинок различной формы, выпадающих из облаков при температуре воздуха ниже 0 °С. Сильный снегопад: Продолжительное интенсивное выпадение снега из облаков, приводящее к значительному ухудшению видимости и затруднению движения транспорта. Сильная метель: Перенос снега над поверхностью земли сильным ветром, возможно в сочетании с выпадением снега, приводящий к ухудшению видимости и заносу транспортных магистралей. Гололед: Слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлажденных капель дождя или тумана. Град: Атмосферные осадки, выпадающие в теплое время года, в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, обычно вместе с ливневым дождем при грозе. Туман: Скопление продуктов конденсации в виде капель или кристаллов, взвешенных в воздухе непосредственно над поверхностью земли, сопровождающееся значительным ухудшением видимости. Заморозок – понижение температуры воздуха на поверхности почвы до нуля и ниже при положительной средней суточной температуре воздуха Засуха: Комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель. Атмосферная засуха – повышенная испаряемость в связи с обилием солнечного тепла; Почвенная засуха – истощение запасов почвенной влаги без пополнения дождями; Гидрологическая засуха – пересыхание прудов, рек, озёр, родников. Сухове́й: тип погоды, характеризуемый высокой температурой воздуха и низкой относительной влажностью воздуха, часто в сочетании с умеренным (6-9 м/с) или сильным (10 м/с и более) ветром. Гроза: Атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковыми явлениями, сильными осадками, нередко с градом. 80% всех происходящих на Земле гроз сосредоточено в зоне тропиков и субтропиков. Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 100 молний в секунду. Опасные гидрологические процессы 1. Подтопление 2. Русловая эрозия 3. Цунами. Штормовой нагон воды 4. Сель 5. Наводнение. Половодье. Паводок. Катастрофический паводок 6. Затор. Зажор 7. Лавина снежная Наводнения - это затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей. Если затопление не сопровождается ущербом, это есть разлив реки, озера, водохранилища. Особенно опасные наводнения наблюдаются на реках дождевого и ледникового питания или при сочетании этих двух факторов. Половодье - это ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон значительный и довольно длительный подъем уровня воды в реке. Обычно половодье вызывается весенним таянием снега на равнинах или дождевыми осадками. Паводок - это интенсивный, сравнительно кратковременный подъем уровня воды. Формируется сильными дождями, иногда таянием снега при зимних оттепелях. Важнейшими основными характеристиками являются максимальный уровень и максимальный расход воды за время наводнения. С максимальным уровнем связаны площадь, слой и продолжительность затопления местности. К одной из основных характеристик относится и скорость подъема уровня воды. Для крупных речных бассейнов немаловажным фактором является то или иное сочетание волн половодий отдельных притоков. Для случаев паводка к факторам, влияющим на величины основных характеристик, относятся: количество осадков, их интенсивность, продолжительность, площадь охвата, предшествующая выпадению осадков, увлажненность бассейна, водопроницаемость почвы, рельеф бассейна, величины уклонов рек, наличие и глубина мерзлоты. В зависимости от причин возникновения наводнения подразделяются на четыре группы: 1-я — наводнения, связанные с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Они отличаются значительным и довольно длительным подъемом уровня воды в реке и называются половодьем. 2-я — наводнения, формируемые интенсивными дождями. Они характеризуются интенсивными, сравнительно кратковременными подъемами уровнями воды и называются паводками. 3-я — наводнения, вызванные в основном большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Происходит такое, большей частью, в начале или в конце зимы при зажорах и заторах льда. 4-я — наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а также в морских устьях рек. По размерам и масштабам убытка они также делятся на четыре группы. Первая — низкие (малые) наводнения. Наблюдаются в основном на равнинных реках и имеют повторяемость примерно 1 раз в 5 — 10 лет. Затопляется при этом менее 10% сельхозугодий, расположенных в низинных местах. Они наносят незначительный материальный ущерб и почти не нарушают ритма жизни населения. Вторая — высокие наводнения. Сопровождаются значительным затоплением, охватывают сравнительно большие участки местности, существенно нарушают хозяйственную деятельность и установленный ритм жизни. Иногда приходится временно эвакуировать население. Материальный и моральный ущерб значительны. Происходят 1 раз в 20 — 25 лет. Третья — выдающиеся наводнения. Они охватывают целые речные бассейны. Парализуют хозяйственную деятельность, наносят большой материальный и моральный ущерб. Очень часто приходится прибегать к массовой эвакуации населения и материальных ценностей. Повторяются примерно один раз в 50 — 100 лет. Четвертая — катастрофические наводнения. Вызывают затопления громадных территорий в пределах одной или нескольких речных систем. Хозяйственная деятельность полностью парализуется. Резко изменяется жизненный уклад населения. Материальный ущерб огромен. Наблюдаются случаи гибели людей. Случаются один раз в 100 — 200 лет и реже. Заторы и зажоры льда на реках Затор — это скопление льда в русле, ограничивающее течение реки. В результате происходит подъем воды и ее разлив. Затор образуется обычно в конце зимы и в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного покрова. Состоит он из крупных и мелких льдин. Зажор — явление, сходное с затором льда. Однако, во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого льда (шуга, небольшие льдинки), тогда как затор есть скопление крупных и в меньшей степени небольших льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор — в конце зимы и весной. Главной причиной образования затора является задержка вскрытия льда на тех реках, где кромка ледяного покрова весной смещается сверху вниз по течению. При этом движущийся сверху раздробленный лед встречает на своём пути еще не нарушенный ледяной покров. Последовательность вскрытия реки сверху вниз по течению является необходимым, но недостаточным условием возникновения затора. Основное условие создается только тогда, когда поверхностная скорость течения воды при вскрытии довольно значительна. Зажоры образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутриводного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Решающее значение при этом имеет поверхностная скорость течения, а также температура воздуха в период замерзания Классификация заторов и зажоров. Главным критерием является мощность затора или зажора. Поэтому они подразделяются на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые. Катастрофически мощный затор или зажор определяется так: к рассчитанному максимальному уровню весеннего половодья приплюсовывается 5 и более метров; для сильных — от 3 до 5 м, средних — 3 м и меньше. При слабых заторах и зажорах в величины наивысших уровней воды весеннего половодья поправки не вводятся. Нагоны — это подъем уровня воды, вызванный воздействием ветра на водную поверхность. Такие явления случаются в морских устьях крупных рек, а также на больших озерах и водохранилищах. Главным условием возникновения служит сильный и продолжительный ветер, который характерен для глубоких циклонов. Сель (селевой поток) — бурный грязевый или грязе-каменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Характеризуется резким подъемом уровня воды, волновым движением, кратковременностью действия (в среднем от одного до трех часов), значительным эрозионно-аккумулятивным разрушительным эффектом. Непосредственными причинами зарождения седей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов. Все сели по механизму зарождения подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый. При эрозионном вначале идет насыщение водного потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта и затем уже формируется селевая волна. При обвально-оползневом происходит срыв массы до насыщенных горных пород (включая снег и лед). Насыщенность потока в этом случае близка к максимальной. В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились техногенные факторы: нарушение правил и норм работы горнодобывающих предприятий, взрывы при прокладке дорог и строительстве других сооружений, порубки леса, неправильное ведение сельхозработ и нарушение почвенно-растительного покрова. При движении сель представляет собой сплошной поток грязи, камней и воды. На основе главных факторов возникновения сели классифицируются следующим образом; - зонального проявления. Главным фактором формирования являются климатические условия (осадки). Носят они зональный характер. Сход происходит систематически. Пути движения относительно постоянны; - регионального проявления. Главный фактор формирования — геологические процессы. Сход происходит эпизодически, а пути движения непостоянны; — антропогенные. Это результат хозяйственной деятельности человека. Происходят там, где наибольшая нагрузка на горный ландшафт. Образуются новые селевые бассейны. Сход — эпизодический. Классификация по мощности (по перенесенной твердой массе): 1. Мощные (сильной мощности), с выносом более 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 5 — 10 лет. 2. Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 2-3 года. 3. Слабой мощности (маломощные), с выносом менее 10 тыс. м3 материалов. Бывают ежегодно, иногда несколько раз в году. Классификация селевых бассейнов по повторяемости селей характеризует интенсивность развития или его селеактивность: — высокой селевой активности (с повторяемостью один раз в 3 — 5 лет и чаще); — средней селевой активности (с повторяемостью один раз в 6 —15 лет); — низкой селевой активности (с повторяемостью один раз в 16 лет и реже). Классифицируются сели также и по их воздействию на сооружения: 1. Маломощный — небольшие размывы, частичная забивка отверстий водопропускных сооружений, 2. Среднемощный — сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос бесфундаментных строений. 3. Мощный — большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог. 4. Катастрофический — полное разрушение строений, участков дорог вместе с полотном и сооружениями, погребение сооружений под наносами. Иногда применяется классификация бассейнов по высоте истоков селевых потоков: - высокогорные. Истоки лежат выше 2500 м, объем выносов с 1 кмі составляет 15 — 25 тыс. м3 за один сель; - среднегорные. Истоки лежат в пределах 1000 — 2500 м, объем выноса с 1 км2 составляет 5 — 15 тыс. м3 за один сель; - низкогорные. Истоки лежат ниже 1000 м, объем выносов с 1 км2 менее 5 тыс. м3 за один сель. Снежные лавины - низвергающиеся со склонов гор под воздействием силы тяжести снежные массы. Снег, накапливающийся на склонах гор, под влиянием тяжести и ослабления структурных связей внутри снежной толщи, соскальзывает или осыпается со склона. Начав свое движение, он быстро набирает скорость, захватывая по пути все новые снежные массы, камни и другие предметы. Движение продолжается до более пологих участков или дна долины, где тормозится и останавливается. Формирование лавин происходит в пределах лавинного очага. Лавинный очаг — это участок склона и его подножья, в пределах которого движется лавина. Каждый очаг состоит из 3 зон: зарождения (лавиносбор), транзита (лоток), остановки лавины (конус выноса). К лавинообразующим факторам относятся: высота старого снега, состояние подстилающей поверхности, прирост свежевыпавщего снега, плотность снега, интенсивность снегопада, оседание снежного покрова, метелевое перераспределение снежного покрова, температура воздуха и снежного покрова. Дальность выброса важна для оценки возможности поражения объектов, расположенных в лавиноопасных зонах. Различают максимальную дальность выброса и наиболее вероятную, или среднемноголетнюю. Наиболее вероятную дальность выброса определяют непосредственно на местности. Ее оценивают при необходимости размещения сооружений в зоне действия лавин на длительный период. Она совпадает с границей конуса выноса лавинного очага. Повторяемость схода лавин является важной временной характеристикой лавинной деятельности. Различают среднемноголетнюю и внутригодовую повторяемость схода. Плотность лавинного снега является одним из важнейших физических параметров, от которого зависит сила удара снежной массы, трудозатраты на ее расчистку или возможность движения по ней. Классификация: • По характеру движения и в зависимости от строения лавинного очага различают следующие три типа: лотковые (движется по определенному каналу стока или лавинному лотку), осовые (снежный оползень, не имеет определенного канала стока и скользит по всей ширине участка), прыгающие (возникает из лотковых там, где в канале стока имеются отвесные стены или участки с резковозрастающей крутизной). • В зависимости от свойств снега лавины могут быть сухими, влажными и мокрыми. • По характеру поверхности скольжения выделяют следующие типы: пластовые, когда движение осуществляется по поверхности нижележащего слоя снега; грунтовые — движение происходит непосредственно по поверхности грунта. • В зависимости от факторов лавинообразования делятся на четыре класса: 1. Непосредственная причина возникновения — метеорологические факторы. 2. Возникающие в результате совокупного действия метеорологических факторов и процессов, происходящих внутри снежной толщи при таянии. 3. Возникают исключительно в результате процессов, происходящих внутри снежной толщи. 4. В результате землетрясения, деятельности человека (взрывы, полет реактивных самолетов на малой высоте и др.). • По степени воздействия на хозяйственную деятельность и природную среду лавины подразделяются на: — стихийные (особо опасные), когда их сход наносит значительный материальный ущерб населенным пунктам и т.п; — опасные явления — сход лавин, затрудняющих деятельность предприятий и т.п. • По степени повторяемости делятся на два класса — систематические и спародическис. Систематические сходят каждый год или один раз в 2-3 года. Спародические — 1-2 раза в 100 лет. Место их определить заранее довольно трудно. Цунами — это длинные волны, возникающие в результате подводных землетрясений, а также вулканических извержений или оползней на морском дне. Их источник находится на дне океана, В 90% случаев цунами возникают из-за подводных землетрясений. Часто перед началом цунами вода отступает далеко от берега, обнажая морское дно. Затем становится видна надвигающаяся. При этом слышны громоподобные звуки, создаваемые воздушной волной, которую водная масса несет перед собой. Возможные масштабы последствий классифицируются балльностью: 1 балл — цунами очень слабое (волна фиксируется лишь приборами); 2 балла — слабое (может затопить плоское побережье. Его замечают лишь специалисты); 3 балла — среднее (отмечается всеми. Плоское побережье затопляется. Легкие суда могут оказаться выброшенными на берег. Портовые сооружения могут получить слабые повреждения); 4 балла — сильное (побережье затопляется. Прибрежные постройки повреждаются. Крупные парусные и небольшие моторные суда могут быть выброшены на берег, а затем снова смыты в море. Возможны человеческие жертвы); 5 баллов — очень сильное (прибрежные территории затоплены. Волноломы и молы сильно повреждены, Крупные суда выброшены на берег. Имеются человеческие жертвы. Велик материальный ущерб). Природные пожары • Пожар: Неконтролируемое горение, развивающееся во времени и пространстве • Ландшафтный пожар: Пожар, охватывающий различные компоненты географического ландшафта. Лесной пожар: Пожар, распространяющийся по лесной площади. • Торфяной пожар: Лесной пожар, при котором горит торфяной слой заболоченных и болотных почв • Степной пожар: Естественно возникающие или искусственно вызываемые палы в степях . Классификация лесных пожаров В зависимости от характера возгорания и состава леса пожары подразделяются на низовые, верховые, почвенные. Почти все они в начале своего развития носят характер низовых и, если создаются определенные условия, переходят в верховые или почвенные. Важнейшими характеристиками являются скорость распространения низовых и верховых пожаров, глубина прогорания подземных. Поэтому они делятся на слабые, средние и сильные. По скорости распространения огня низовые и верховые подразделяются на устойчивые и беглые. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и особенно силы ветра. Антропогенные катастрофы, вызванные непродуманной деятельностью человека, в настоящее время представляют весьма грозную силу. Достаточно вспомнить о грандиозных пожарах, произошедших по вине и небрежности человека, и уничтожении миллионов гектаров леса, являющегося легкими планеты. Это и истребление животных, многие виды которых уже перестали существовать. Это и войны, унесшие десятки миллионов человеческих жизней, что самым серьезным образом отразилось на демографической ситуации многих стран. Добавим к этому и тотальное разрушение экономики побежденных стран. Чернобыльская атомная катастрофа сделала невозможной жизнь сотен деревень и целых городов. Тысячи и тысячи гектаров плодороднейших черноземов оказались радиоактивно зараженными. Беда и в том, что нежизнеспособность такой территории продлится на сотни лет. Коснемся нескольких примеров накопления отрицательного экоантропологического воздействия, обернувшегося печальными катастрофами, в результате которых исчезли и исчезают моря с уникальными природными богатствами, восстановить которые уже человеку неподвластно. В изданном в 1970 г. 2-м томе Большой Советской энциклопедии об Аральском море сказано, что это бессточное соленое озеро расположено на абсолютной высоте 53,0 м, имеет площадь с островами – 64,5 тыс. км2, наибольшую длину 428 км, ширину – 235 км, объем воды около 1000 км3. Соленость воды – 10–11‰, увеличивающаяся у юго-западных берегов до 14‰, многолетние колебания уровня около 3,0 м. В конце 50-х годов уровень моря стал заметно падать из-за развития в его бассейне орошения. Поскольку площади орошаемого земледелия все увеличиваются, возможно, в следующем издании энциклопедии про Арал придется писать, что он представляет собой небольшой остаточный горько-соленый водоем, образовавшийся в процессе стихийного усыхания Аральского моря, расположенный среди обширной песчано-солончаковой пустыни. В начале нашего столетия видный русский ученый А.И. Воейков полагал, что развитие орошения повлечет за собой почти полное прекращение притока речных вод к Аралу и, как следствие, его усыхание. В таком будущем Арала А.И. Воейкову виделась определенная справедливость, поскольку существование моря в пустыне, где воды всегда не хватает, представлялось неоправданным. У этой точки зрения появилось много сторонников, когда в начале 60-х годов уровень Аральского моря начал снижаться. Опираясь на авторитет А.И. Воейкова, некоторые специалисты полагали, что влияние Арала на природную среду невелико. А поскольку использование питающих море речных вод для орошения сулило, на первый взгляд, несравненно больший экономический эффект, чем поступление этих вод в Арал, где за их счет развивалось рыболовство и судоходство, то стихийное усыхание Арала представлялось оправданным. Одновременно возникла и противоположная точка зрения: влияние моря на природу прилегающих к нему территорий весьма существенно, следует ожидать значительных, вызванных снижением уровня Аральского моря изменений природных комплексов и их компонентов в Приаралье, что повлечет за собой довольно ощутимые экономические потери. Поскольку падение уровня моря в ближайшей перспективе неизбежно, то необходимо принять меры, чтобы предотвратить возможные негативные экологические изменения в Приаралье и уменьшить нежелательные социально-экономические последствия снижения уровня Арала. В данном случае речь шла о провидении системы мероприятий, которая позволила бы управлять режимом моря вместо стихийного его усыхания. Поскольку Аральское море состоит из трех частей, имеющих разные площади, объемы, глубинами, подводный рельеф, то и снижение уровня моря сказалось на них по-разному. Арал состоит из северо-восточной части, называемой «Малым морем», западной и восточной, объединяемых общим названием «Большое море». Их разделяют о-в Кокарал и подводная возвышенность, протягивающаяся в меридиональном направлении. Малое море – сравнительно небольшой и мелководный район Арала. На него падает всего 9% площади, средняя глубина 13 м. Западная часть Большого моря – самая глубоководная область Арала. Наибольшая ее глубина, являющаяся одновременно наибольшей глубиной Арала, равна 69 м, средняя глубина – 22 м. На долю глубоководной западной части Арала приходится более 2/3% общего объема вод моря. Самая большая по площади часть Арала – восточная. Площадь ее составляет более 70% общей площади моря, объем водной массы примерно ⅔ объема моря. Известно, что с 1960 г. наблюдается неуклонное снижение уровня моря. К 1979 г. он понизился на 6,8 м и достиг отметки около 46 м абс. высоты, самой низкой за последние 200 лет. Такое интенсивное снижение уровня Арала, связанное, прежде всего, с ростом потребления воды в бассейнах рек Сырдарьи и Амударьи, привело к значительному сокращению площади водной поверхности моря, уменьшению объема водных масс и глубин, к существенному изменению конфигурации береговой линии. В результате снижения уровня акватория Арала сократилась более чем на 16 тыс. км2, а объем водных масс уменьшился на 370 км3, соленость морских вод возросла с 9,6-10,3‰ до 15,2‰, а в отдельных заливах превысила 17‰. Значительное сокращение площади моря произошло за счет обсыхания мелководий Большого моря. Расположенный у юго-восточного берега обширный архипелаг с его многочисленными островами и островками, мелкими и извилистыми заливами в настоящее время почти полностью присоединился к материку, обсохли далеко проникающие когда-то в сушу заливы. Присоединились к суше и расположенные вблизи восточного берега отдельные цепочки и группы островов. Все это привело к значительному выпрямлению береговой линии восточного и юго-восточного побережий Арала. При дальнейшем снижении уровня в морфометрии Арала произойдут весьма значительные изменения. Когда уровень моря понизится до отметки 40 м абс. высоты, площадь водного зеркала будет равна 36,5 км2, а объем водных масс составит всего лишь 380 км3. Уменьшение акватории моря составит почти 22 тыс. км2, или 37% современной его поверхности. Объем водных масс моря сократится более чем на 57%. Снижение уровня моря (на 13 м по сравнению с уровнем 1960-х годов) приведет к большим изменениям в топографии Арала. Полностью исчезнут заливы на юге моря. В центральной части открытого моря появится значительное пространство суши, острова, расположенные здесь, соединятся в один остров с общей площадью в 380 км2. К югу появится значительный по площади остров. Будет продолжаться отмеченный выше процесс обособления как отдельных заливов и лагун Малого моря, так и самого Малого моря от Большого. При отметках уровня моря 41 м абс. высоты произойдет полная изоляция Малого моря от Большого и отчленение от Малого моря его заливов. И, наконец, при понижении уровня моря до отметок ниже 33 м абс. высоты общая площадь водного зеркала составит всего лишь 22 тыс. км2, а объем водных масс примерно 150 км3. При этом сохранятся два небольших по площади водоема (около 6 и 16 тыс. км2), соединенных между собой неглубоким проливом (2–3,5 м). При отметках уровня ниже 30 м абс. произойдет полное разделение акватории моря на два самостоятельных водоема. Таким образом, в случае сохранения направленного процесса снижения уровня Арала можно наметить 4 основные стадии в жизни моря, каждой из которой будут соответствовать не только специфические гидроло-морфометрические показатели Арала, но и переломные моменты в развитии природных процессов на обсыхающей площади дна моря и изменении природной среды в Приаралье. Первая – в пределах произошедшего за последние годы снижения уровня Аральского моря, равного по своей величине вековым его колебаниям (в пределах 3 м – от 53 до 50 м абс.). Вторая при понижении уровня моря от 50 до 40 м абс., когда в конце стадии Малое море отделится от Большого. Третья – при понижении уровня с 40 до 30 м абс., когда западная глубоководная часть Большого моря почти полностью отделится от восточной. Четвертая – при понижении уровня моря ниже 30 м абс., когда будет наблюдаться постепенное усыхание западного и, вероятно, относительно стабильное положение восточного водоема, подпитываемого сбросными и возвратными водами среднеазиатских рек. Снижение уровня моря и увеличение минерализации аральской воды повлекло за собой перестройку всей жизни в водоеме. Если до начала 60-х годов приток речных вод к морю в среднем оценивался в 54,8 км3 в год, то за 1961–1977 гг. он составил только 32,8 км3/год, а в отдельные маловодные годы сырдарьинские воды вообще не достигали моря. Уменьшение притока вод к Аралу и увеличение его солености сопровождалось снижением продуктивности фитопланктона и зоопланктона, обеднением видового состава и заменой видов, свойственных солоноватым водам. Среди фитопланктона доминантами стали диатомовые водоросли, в зоопланктоне полностью или почти полностью выпали ранее доминировавшие виды, зато акклиматизировались виды, которые сейчас составляют подавляющую часть биомассы зоопланктона при общем уменьшении ее примерно в 4 раза. Значительные изменения характерны и для зообентоса, которые связаны как со снижением уровня, так и с интродукцией беспозвоночных. В море отсутствуют многие группы организмов, которые водились здесь ранее. Промысловые стада рыб Аральского моря естественно реагировали на все эти условия. Первоначальная ихтиофауна моря исчислялась всего 20 видами рыб, из которых 12 имели промысловое значение. В их число входили такие ценные, как лещ, сазан, усач и некоторые другие. Однако перечисленные рыбы сейчас почти потеряли промысловое значение, уловы в Аральском море упали, и оно теряет свое рыболовное значение. Вначале это было связано с тем, что снижение уровня моря сопровождалось гибелью нерестилищ, а в последнее время на пресноводные виды рыб и, особенно, на их молодь угнетающе действует и увеличение минерализации морской воды до величин близких допустимым для многих видов рыб. Но интересно отметить, что вследствие акклиматизации солевыносливых рыб (правда, с ними попали и некоторые внеплановые поселенцы, вроде бычков), которые натурализовались в Аральском море, в конце 70-х годов насчитывалось уже 34 вида рыб. Все это наглядно подтверждает иногда забываемую истину, что между средой и населяющими ее организмами устанавливается сложное и тонкое равновесие, складывающееся в течение длительного времени. Вмешательство же хозяйственной деятельности человека, образно говоря, отнимает у природы не больше, ни меньше, как время, необходимое для создания такого равновесия. Антропогенное опустынивание Приаралья Для достижения саксаулом максимального роста нужны десятилетия. Это говорит и о ранимости пустынных ландшафтов Приаралья. Прекратилась фильтрация вод в русло Сырдарьи, а за ним и пополнение запасов подземных вод, залегавший на глубине 7-15 м, и черносаксауловый лес оказался под угрозой гибели. А лес – это сложная экосистема, тесно связанная с другими экосистемами. Уменьшение продуктивности экосистем, деградация зональных пустынных ландшафтов и азональных высокопродуктивных экосистем в долинах и дельтах Амударьи и Сырдарьи наблюдается и в Приаралье. Антропогенное опустынивание выражается: 1) понижение уровня грунтовых вод и увеличение их минерализации; 2) в пределах обсохшей территории появился слой грунтовых вод, который в результате капиллярного поднятия вызывает засоление почвы; 3) обсохшее дно становится ареной ветровой деятельности, участились песчаные бури. На освобождающейся территории возникают своеобразные биогеоценозы, в которых господствуют солянки, грызуны. Большое влияние падение уровня сказалось на дельтах рек. Высохли озера, протоки. Исчезла влаголюбивая растительность, уменьшилась кормовая база, что сразу же сказалось на животном мире. Происходит засоление почв, в результате алювиально-болотные, лугово-болотные почвы заменяются солончаками. Раздел II. Оценка риска от природных катастроф Критерии оценки опасности природных катастроф; показатели эффективности управления риском от природных катастроф; социальное и человеческое измерение риска; принятие решений при оценке риска ХХ столетие ознаменовалось рядом глобальных вызовов. Одним из таких вызовов является стремительный рост природных, техногенных и экологических катастроф. В одной из своих работ В.И. Вернадский писал: «Земная поверхностная оболочка не может рассматриваться как область только вещества, это область энергии». Действительно, на поверхности Земли и в прилегающих к ней слоях атмосферы идет развитие множества сложнейших физических, физико-химических и биохимических процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли и ее природной обстановки, являясь источником постоянных преобразований облика нашей планеты – ее геодинамики. Геодинамические процессы внутри Земли, на ее поверхности и в прилегающих слоях атмосферы часто приводят к развитию природных катастроф. Природные катастрофы в современном мире – источники глубочайших социальных потрясений, сопровождаемых массовыми страданиями и гибелью людей, а также огромными материальными потерями. В общей проблеме безопасности общества они все чаще рассматриваются как один из важнейших дестабилизирующих факторов устойчивого развития. Проблема природных и техногенных катастроф совсем недавно была предметом обсуждения Совета безопасности России. В ноябре 2003 г. состоялось совместное заседание Совета Безопасности и президиума Государственного Совета Российской Федерации, инициированное Президентом РАН Ю.С.Осиповым и министром МЧС С.К. Шойгу. Важно отметить, что Совет Безопасности отнес природные явления, наряду с другими угрозами, к числу важнейших стратегических рисков страны. К природным опасностям, распространенным на территории нашей страны относится более 30 различных явлений, среди которых наибольшую угрозу представляют землетрясения, наводнения, ураганные ветры и штормы, извержения вулканов, цунами, провалы и опускания земной поверхности, оползни, сели, снежные лавины и сход ледников, аномальные температуры, лесные пожары. Анализ данных по природным катастрофам, которые произошли на Земле во второй половине ХХ столетия и начале XXI столетия, позволяет говорить об определенных тенденциях в развитии природных опасностей как у нас в стране, так и в мире в целом. Эти тенденции выражаются в: • росте количества природных катастроф, • увеличении социальных и материальных потерь, • зависимости защищенности людей и техносферы от социально-экономического уровня развития стран. За последние пятьдесят лет количество природных катастроф на Земле увеличилось почти в три раза (рисунок 1-3). Наиболее распространенными опасными природными явлениями в мире являются тропические штормы и наводнения (по 32%), землетрясения (12%), другие природные процессы (14%) (рис. 3). Среди континентов мира наиболее подверженными действию опасных природных процессов являются Азия (38%) и Северная и Южная Америка (26%), далее идут Африка (14%), Европа (14%) и Океания (8%). Рисунок 1 Динамика природных катастроф в мире Рисунок 2. Структура природных катастроф Рисунок 3. Распределение природных катастроф по континентам Так же как и для мира в целом, для России характерен рост природных катастроф, который особенно интенсифицировался в последние годы. По данным МЧС среднее количество чрезвычайных ситуаций природного характера в стране составляет сейчас около 280 событий в год, в то время как еще 10 лет назад количество ЧС природного характера не превышало 220 событий в год. В качестве примера можно привести несколько крупнейших природных катастроф, которые мы пережили за последние годы. 27.05.1995 Нефтегорское землетрясение:более 2000 чел. погибших, экономический ущерб более 200 млн. долларов; Май 2001 г. Заторное наводнение в Якутии:7 погибших, более 50 тыс. чел. пострадавших, экономический ущерб – 200 млн. долларов; Июнь 2002 г. Наводнение на юге России:114 погибших, 335 тыс. чел. пострадавших. Экономический ущерб – более 484 млн.; Сентябрь 2002 г.Сход ледника Колка: 136 чел. погибли; 1978-1995 гг. Подъем уровня Каспийского моря на 245 см.:Выведено из землепользования более 400 000 га прибрежных территорий, пострадало около 100 000 чел., экономический ущерб – более 6 млрд. долларов. Чрезвычайно разрушительным явлением на территории России являются лесные пожары. По данным Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов, возглавляемого академиком А.С.Исаевым, ежегодно в России происходит от 12 до 37 тыс. лесных пожаров, которыми уничтожается ежегодно от 400 тысяч до 4 млн. га лесов. Ущербы от лесных пожаров достигают 470 млн. долларов в год, как это было в 1998 г. Важнейшая опасная тенденция развития природных катастроф – снижение защищенности людей и техносферы. Количество погибших на Земле от природных катастроф за последние 35 лет возрастало ежегодно в среднем на 4.3% и составило 3.8 млн. чел., а количество пострадавших увеличивалось ежегодно на 8.6% и достигло за этот же период времени 4.4 млрд. человек. Стремительными темпами на Земле растут экономические потери от природных катастроф: в 60-х годах прошлого столетия они составляли несколько млрд. доллоров, а в конце столетия достигли 85 млрд. долларов. Суммарная величина экономических потерь в мире во 2-й половине ХХ столетия составляет 895 млрд. долларов. По прогнозам к середине ХХI столетия ежегодные ущербы от природных катастроф могут достигнуть 300 млрд. долларов в год. В настоящее время ежегодный прирост ущербов от природных катастроф составляет около 6%, а темпы роста глобального валового продукта около 2,2% в год. Расчеты показывают, что если эти темпы роста потерь и глобального валового продукта сохранятся, то уже к середине нынешнего столетия более половины всего прироста валового продукта будет уходить на покрытие ущербов от природных катастроф. Подверженность различных стран природным катастрофам тесно связана с уровнем их социально-экономического развития. В соответствии с классификацией Мирового банка все страны мира по их валовому национальному продукту на человека можно подразделить на три группы: с низким доходом (<635 долл./чел.), средним (635-7910 долл./чел.), и высоким доходом (более 7910 долл./чел.). Как видно из рисунка 4, в этих трех группах стран во второй половине ХХ столетия произошло сопоставимое количество природных катастроф. Однако последствия этих катастроф были совершенно различные. Количество погибших в странах с низким доходом на 1 млн. населения в 7.7 больше, чем в странах со средним доходом и 26 раз больше, чем в странах с высоким доходом. Картина с экономическими потерями обратная: в развитых странах они болоее чем в 5 раз выше, чем странах с малым доходом. В то же время, если мы возьмем отношение прямых потерь к объему валового национального продукта, у стран с низким доходом в 5.5 раз выше, чем у стран с высоким доходом. Это свидетельствует о том, что экономический и социальный ущербы от природных катастроф наиболее тяжелым бременем ложатся на экономику бедных развивающихся стран. Рисунок 4. Зависимость защищенности людей от социально-экономического развития страны Имеются примеры, когда экономические потери от природных катастроф в отдельных странах превышают величину валового национального продукта, в результате чего экономика этих стран оказывается в критическом состоянии. Уже сейчас многие развитые страны такие, как Япония, вынуждены тратить на борьбу с природными катастрофами 5-8% своего годового бюджета (0.8% валового национального продукта), что составляет 23-25 млрд. долл. в год. В Китае ежегодные ущербы от природных катастроф составляют в среднем 3-6% от валового национального продукта. В последнее десятилетие они составляют в среднем 19 млрд. долл. в год. Увеличение количества природных катастроф в мире и ущерб от них связано с рядом глобальных процессов в социальной и природной сферах. Одной из причин роста социальных и материальных, является неудержимый рост человеческой популяции на Земле. Другой причиной является рост техногенного воздействия человека на природную среду и деградация последней. Это приводит к интенсификации таких опасных процессов как наводнения, ураганы, смерчи, оползни, эрозия. Важную роль в росте количества опасных природных явлений играет глобальное потепление климата. Изменение глобальной температуры воздуха вызывает развитие ряда процессов в геосферных оболочках Земли, способных оказать как положительное, так и отрицательное воздействие на природную среду. С последним связан рост природных катастрофических явлений, таких как опустынивание, заболачивание, подтопление, подъем уровня мирового океана, сход ледников, отступление вечной мерзлоты и т.д. До недавнего времени усилия многих стран, в том числе и России были направлены на ликвидацию последствий опасных природных явлений, оказание помощи пострадавшим, организацию спасательных работ, предоставление материальных, технических и медицинских услуг и т.д. Однако необратимый рост числа катастрофических событий и связанного с ним ущерба делают эти усилия все менее эффективными и выдвигает в качестве приоритетной новую задачу: прогнозирование и предупреждение природных катастроф. Центральное место в этой стратегии занимает проблема оценки и управления природными рисками. Рассматриваемая проблема включает ряд фундаментальных научных задач, таких как: • прогноз опасных природных процессов и явлений, • моделирование механизма их развития, • оценка безопасности людей и устойчивости инфракструктуры действию разрушительных процессов, • разработка методов управления рисками. Центральное место в современной стратегии борьбы с природными угрозами занимает разработка научных технологий оценки природных рисков. Оценка рисков позволяет решать комплекс жизненно важных проблем устойчивого развития общества, а именно: • разрабатывать нормативные документы и законодательные акты по регулированию хозяйственного использования территорий, • вести целенаправленное инвестирование мероприятий по снижению угроз от опасных природных явлений, • планировать создание системы предупреждения и реагирования на природные опасности (мониторинг, силы мобильного реагирования). Процедура по оценке рисков включает выполнение ряда последовательных операций, а именно: • идентификацию опасности, • прогнозирование опасности, • оценку уязвимости, • оценку риска. Риск-анализ начинается с идентификации природных опасностей и их оценки. Необходимо определить вероятность проявления (или повторяемость) той или иной опасности определенного энергетического класса для взятой территории за заданный интервал времени. В качестве примера можно привести карту общего сейсмического районирования территории РФ, составленную в 1997 г. под руководством Валентина Ивановича Уломова (ИФЗ) в рамках ФНТЦП «Глобальные изменения природной среды и климата» (рисунок 5). На этой карте цветом показаны территории, где возможны сейсмические явления определенной интенсивности (10, 9, 8, 7, 6 и 5 баллов) с повторяемостью 1000 лет. Рисунок 5 Карта общего сейсмического районирования Вторым этапом анализа риска является оценка уязвимости людей и объектов техносферы в пределах каждой выделенной цветом территории. Уязвимость характеризует свойство любых объектов социальной и материальных сфер полностью или частично утрачивать способность к выполнению своих естественных или заданных функций в результате проявления опасного явления или процесса. Различают несколько видов уязвимости: физическую, экономическую, социальную и экологическую. Зная вероятность проявления природной опасности и величину возможной уязвимости можно оценить природный риск для изучаемой территории. Получаемый таким образом количественный показатель природного риска – это вероятностная величина, характеризующая возможную гибель и увечье людей, а также возможные материальные потери (экономический ущерб) в результате развития отдельных видов (дифференцированный риск) или нескольких видов опасностей (интегральный риск). Там где нет людей и объектов экономики, даже при очень высоком уровне природной опасности природный риск равен нулю (если не считать экологические ущербы), и, наоборот, в густонаселенных районах с очень насыщенной инфраструктурой, даже не очень интенсивные природные явления могут давать высокие величины природных рисков. Позвольте это продемонстрировать на карте сейсмического индивидуального риска территории России (рисунок 6), характеризующего вероятность гибели одного человека из группы населения, оказавшихся в зоне поражения от землетрясения за период в 1 год. Рисунок 6. Карта сейсмического риска территории России На следующем рисунке показана карта интегрального риска возникновения чрезвычайных ситуаций средней тяжести (ЧС-3) на территории России, обусловленных несколькими опасными природными явлениями: землетрясениями, наводнениями, снегопадами и др. (рисунок 7). Рисунок 7. Карта интегрального риска возникновения ЧС по гидрометеорологическим и геологическим причинам Экологический риск (ЭР) - оценка всех уровнях - от локального до глобального - вероятности появления негативных изменений в окружающей среде, вызванных антропогенным или иным воздействием Под экологическим риском также понимают возможную степень опасности причинения вреда природной среде в виде возможных потерь за определенное время Оценка экологического риска включает: • изучение сценариев возможных аварий и их последствий для окружающей среды и населения; • анализ мер предупреждения и ограничения последствий аварий; • порядок расчета ущерба, нанесенного деятельностью предприятия; • детализацию способов уменьшения этого ущерба; • оценку воздействия на среду остаточного загрязнения; • систему информирования надзорных организаций и граждан о возможной аварии Любые хозяйственные или иные решения должны приниматься с таким расчетом, чтобы не превышать пределы вредного воздействия на окружающую среду Установить эти границы сложно, потому пороги воздействия многих антропогенных и природных факторов неизвестны. Поэтому расчеты ЭР должны быть достоверными и разнообразными, с выделением риска для здоровья человека и природного среда. Оценка допустимого риска особенно важна при принятии решений об инвестировании. Если с позиций управления безопасность - это определенный нормативное состояние объекта управления (опасность - отклонение от этого состояния), то риск - это воздействие - внешний и (или) внутренний, которые приводят или м могут привести к отклонению от норм. К понятию «риск» включает следующие составляющие: • возможность отклонения от поставленной цели, ради которой реализуется выбранная альтернатива; • вероятность достижения желаемого результата; • отсутствие уверенности в достижении поставленной цели; • возможность возникновения нежелательных последствий (материальные или физические убытки, заболеваемость, смертность и т.д.) при проведении или планировании других действий в условиях неопределенности для субъекта, который рискует; • материальные, экологические, нравственные и другие расходы, связанные с реализацией выбранной в условиях неопределенности альтернативы; • ожидания угрозы, неудачи в результате выбора альтернативы и реализации Объективная возможность риска обусловлена вероятностным характером многих природных, социальных, технологических процессов, многовариантностью материальных и идеологических соотношений, в которые вступают субъект. Стратегия управления риском может основываться на выборе уровня риска в пределах от минимального (который считается достаточно малым) до максимально допустимого. Так, в Нидерландах, при планировании промышленной деятельности вместе с географическими, экономическими и политическими картами используются карты риска для территории страны. Для того чтобы построить промышленное предприятие и ввести его в эксплуатацию конструкторы имеют количественно определить степень риска от его эксплуатации и обосновать его приемлемость. При лицензировании нового предприятия дополнительно требуется карта риска региона, в котором располагается предприятие. Основой для построения карт риска должен быть анализ общего проявления в пространстве и времени экзо-или эндогенных катастрофических процессов и картографирования отдельных видов опасностей. При этом следует изучать естественные и антропогенные факторы риска с учетом устойчивости территорий, сочетая геологические и экологические карты. По мере накопления информации применены в первых вариантах карт риска качественные характеристики могут быть превращены в количественные. Конечный результат построения карт риска - его оценка и выделение на картах природного потенциала, т.е. способности ландшафта территории к самовосстановлению последствия антропогенного или стихийного бедствия. Разработано несколько стратегий управления экологической безопасностью: • предотвращения возникновения катастроф вплоть до отказа от продукции опасных производств, закрытие аварийных объектов; • предупреждение чрезвычайных ситуаций в случае, когда невозможно предотвратить катастрофу (строительство защитных сооружений, дамб, создание подземной инфраструктуры, заблаговременная эвакуация населения; • смягчение последствий катастроф, внедрение стабилизационных компенсационных мер В оценке риска можно выделить 4 основных направления: инженерный, модельный, экспертный и социальный. Инженерное направление - является расчетом вероятностей аварий. Основные усилия направляются на сбор статистических данных об авариях и связанные с ними выбросы токсичных веществ в окружающую среду. Модельное направление. Разрабатываются математические модели процессов, которые приводят к нежелательным последствиям для человека и окружающей среды при использовании вредных химических веществ и соединений. Экспертное направление. При использовании первых двух подходов к оценке риска часто недостаточно статистических данных или не совсем понятны некоторые принципиальные зависимости. В таком случае единственным источником информации является эксперимент. Перед ними ставится задача вероятного оценки последствий событий, связанных с анализом риска. Социологическое направление позволяет определить степень риска отдельными группами населения. Стратегия управления экологической безопасностью должна опираться на концепцию ненулевого риска. Она признает факт недостаточности абсолютной безопасности. Эта концепция требует не только изучения факторов и источников повышенного риска, но и предсказания развития событий, оценки последствий природных и техногенных катастроф. Предвидя вероятность таких катастроф и ожидаемый размер потерь, можно избежать в ряде случаев крупных катастроф, находя альтернативные решения. Риск является комплексной характеристикой и предполагает оценку возможных негативных последствий - результатов (NN) для объекта управления и вариативную вероятность их наступления (Р). RZ = NN x P (1) Все составляющие, которые влияют на рост степени риска, разделяются на 2 группы: объективные и субъективные. К объективным относят предпосылки, не зависящие непосредственно от характеристик проекта (например, это изменения политических, экономических, социальных и экологических состояний). К субъективным относят предпосылки, непосредственно характеризующие сам проект: техническое оснащение, квалификации исполнителей, организацию производства и тд. Виды анализа риска. Анализ риска может быть количественный и качественный. Количественный анализ численно определяет размер отдельных рисков и риска всего проекта в целом. Для этого используется теория вероятности и математической статистики. Для того чтобы количественно определить риск, необходимо знать все возможные последствия любого действия и его возможные последствия. Возможность развития того или иного сценария можно определить: • объективным методом: рассчитывается частота, с которой происходят те или иные события; • субъективным методом: путем экспертной оценки, когда группа выражает предложение определенных результатов и возможностей их проявления. Согласно этому риск оценивают по следующим критериям: • ожидаемое значение результата; • разброс результатов. Различают 3 составляющие ЭР: 1) оценка состояния здоровья человека и возможного числа жертв; 2) оценка состояния биоты по биологическим интегральным показателям; 3) оценка влияния загрязняющих веществ на человека и окружающую среду; Помимо оценки риска, необходимо организовать и управлениеим, что предполагает принятие целого комплекса решений: • политических; • социальных; • технических; • экономических; • направленных на снижение риска до приемлемого уровня. На основе анализа природных опасностей и уязвимостисреды, выполненного вместе с проектировщиками, экономистами и социологами, оценивают риск и составляют карты риска. Управление ЭР - процедура принятия решений, в которой учитывается оценка ЭР, а также технологической и экономической возможности его предупреждения Для анализа риска, установления его допустимых пределов в связи с требованиями безопасности и принятием управленческих решений необходима: • наличие информационной системы, позволяющей оперативно контролировать существующие источники опасности и состояние объектов возможного поражения, в частности, статистических материалов по экологической эпидемиологии; • отчетность о предполагаемой хозяйственной деятельности, проекты, технические решения, которые могут влиять на уровень экологической безопасности, а также программы для достоверной оценки, связанной с ней риском; • экспертиза безопасности и составления альтернативных проектов и технологий, являющихся источниками риска; • разработка технико-экономической стратегии увеличения безопасности и определение оптимальной структуры затрат для управления величиной риска и ее снижения до приемлемого уровня с социальной, экономической и эк кологичнои точек зрения • составление прогнозов и аналитическое определение уровня риска, при котором прекращается рост числа экологических поражений; • влияние на общественное мнение и пропаганда научных данных об уровнях ЭР. Раздел III. Воздействия на динамику природных катастроф Закономерности в развитии системы природа-общество; роль антропогенной составляющей при возникновении стрессовых состояний в окружающей среде; техногенные источники природных катастроф; экономический ущерб от природных катастроф; стратегические аспекты предотвращения природных катастроф Воздействие человека как экологического фактора чрезвычайно сильное и разностороннее. Ни экосистема на планете не избежала этого влияния, а многие экосистем были полностью уничтожены. Даже целые биомы, например степи, почти полностью исчезли с лица земли. Антропогенные факторы (АФ) возникли лишь с появлением человека в период древнего этапа его взаимодействия с природой, но тогда они были еще очень ограниченными по своим масштабам. Первым существенным АФ стало влияние на природу с помощью огня, значительно распространился набор АФ с развитием животноводства, растениеводства, появлением крупных поселений. Особое значение для организмов биосферы имели такие АФ, аналогов которых не было у природе ранее, поскольку в ходе эволюции эти организмы не смогли выработать определенных приспособлений к ним. В настоящее время воздействие человека на биосферу достиг огромных масштабов: происходит тотальное загрязнение природной среды, географическая оболочка насыщается техническими сооружениями (городами, заводами, шахтами, водохранилищами и др.); техническими предметами (т.е. остатками космических аппаратов, контейнерами с токсичными веществами, свалками); новыми веществами, которые не ассимилируются биотой; новыми процессами - химическими, физическими, биологическими и смешанными (термоядерный синтез, биоинженерия и т.п.. Антропогенные факторы - тела, вещества, процессы и явления, которые возникают в результате хозяйственной и иной деятельности человека и действуют на природу вместе с факторами природными. Всю разнообразие антропогенных факторов подразделяют на основные подгруппы: o Факторы-тела - это, например, искусственный рельеф (курганы, терриконы), водоемы (водохранилища, каналы, пруды), сооружения и здания и т.д. Факторы этой подгруппы характеризуются четкой пространственной определенностью и длительным действием. Производимые прежде, они часто существуют веками и даже тысячелетиями. Многие распространены на значительных площадях. o Факторы-вещества - это обычные и радиоактивные химические вещества, искусственные химические соединения и элементы, аэрозоли, сточные воды и т.д. Они, в отличие от первой подгруппы, не имеют конкретной пространственной определенности, постоянно изменяют концентрацию и перемещаются, меняя соответственно степень воздействия на элементы природы. Часть из них со временем разрушается, другие могут присутствовать в среде десятки сотни и даже тысячи лет (например, некоторые радиоактивные вещества), что обусловливает возможность их аккумуляции в природных объектах. o Факторы-процессы - это подгруппа АФ, к которой относятся воздействие на природу домашних животных и растений, уничтожение вредных и разведение полезных организмов, случайное или целенаправленное перемещение организмов в пространстве, добычи полезных ископаемых, эрозия почв и т.д. Эти факторы часто занимают ограниченные участки природы, но иногда могут охватывать и большие пространства. Помимо прямого воздействия на природу, они вызывают и ряд косвенных изменений. Все процессы имеют высокую динамику и часто однонаправленного. o Факторы-явления - это, например, тепло, свет, радиоволны, электрическое и электромагнитное поля, вибрация, давление, звуковые эффекты и др. В отличие от других подгрупп АФ, явления в основном имеют точные параметры. Как правило, по мере удаления от источника их влияние на природу уменьшается. На основе изложенного антропогенными факторами можно называть лишь те произведенные человеком тела, вещества, процессы и явления, которые не существовали в природе до появления человека. В том случае, если определенные АФ не существовали до появления человека только в каком-то (определенном) регионе, их называют региональными антропогенными факторами; если их не было только определенному сезону, то их называют сезонными антропогенными факторами. В тех случаях, когда произведенные человеком тело, вещество, процесс или явление по своим качествам и свойствам аналогичные природного фактора, то его можно считать антропогенным фактором только тогда, кол ли он количественно преобладает над естественным. Например, тепло, является естественным фактором, становится антропогенным, если его количество, которую выделяет предприятие в окружающую среду, вызывает повышение температуры этой среды. Такие факторы называют количественно-антропогенным. Иногда под воздействием человека осуществляется переход тел, процессов, веществ или явлений в новое качество. В этом случае речь идет о качественно-антропогенных факторах, например, пески, становятся подвижными в результате снижения человеком растительности, которая их закрепляла, или вода, которая образуется из ледника при его таянии под влиянием антропогенного потепления. Комплекс антропогенных факторов, влияющих на состояние биосферы, очень разнообразен. Действие каждого из них или их группы может стать причиной различных негативных последствий. То или иное «событие» в биосфере, вызванное антропогенными факторами, развиваются по принципу цепной реакции. Воздействие человека на природу может быть сознательным (специальным) и случайным (необдуманным). Так, человек сознательно создает новые биогеоценозы, выводит высокопроизводительные и устойчивые к заболеваниям формы организмов, расселяет одни виды и уничтожает другие т.п. Такие действия, как правило, положительные, но нередко они становятся отрицательными, когда приобретают статус необдуманных. К случайным действиям относят те, которые не были заранее предусмотрены и запланированы, например, случайный завоз различных вредителей или паразитов вместе с грузом, пищевыми продуктам и т.д., или нежелательные явления, вызванные вполне сознательными действиями, - осушением болот, целины, чрезмерным выпасом скота, орошением, вырубкой лесов и др. Рассмотрим такой обычный антропогенное воздействие, как выпас скота. Во-первых, это сразу приводит к угнетению в биоценозе ряда видов, которых поедают домашние животные. Во-вторых, вследствие этого на территории образуется группировки с относительно небольшим количеством видов, которых скот не принимает, поэтому каждый из них имеет значительную численность. В-третьих, биогеоценоз, возникший таким образом, становится малоустойчивым, легкие в подверженности колебаниям численности популяций, и поэтому, если действие фактора (выпаса скота) усиливаться, это может привести к глубоким изменениям и даже полной деградации биогеоценоза. При выявлении и изучении АФ основное внимание уделяется не тем средствам, которыми они изготовлены, а тем их элементам, которые вызывают изменения в природе. С позиций учения о факторах антропогенное воздействие на природу можно определить как сознательное, так и бессознательное влияние через производимые человеком АФ. Это влияние осуществляется не только в процессе человеческой деятельности, но и после ее завершения. Влияние человека, который классифицируется по видам деятельности, является комплексным фактором. Например, если проанализировать вспашку поля трактором как действие комплексного антропогенного фактора, можно привести следующие его составляющие: 1) уплотнение почвы; 2) раздавливания почвенных организмов, 3) рыхления почвы, 4) переворачивания почвы, 5) разрезания организмов плугом, 6) вибрация почвы, 7) загрязнение почвы остатками топлива; 8) загрязнения атмосферы выхлопами, 9) шумовые эффекты. Существует много классификаций АФ по различным признакам. По природе АФ разделяют на: - механические - давление колесами автомобилей, вырубка лесов, препятствия на пути движения организмов и т.п.; - физические - тепло, свет, электрическое поле, цвет, изменения влажности и т.п.; - химические - воздействие различных химических элементов и их соединений; - биологические - влияние интродуцированных организмов, разведение растений и животных, лесопосадки и т.д. - ландшафтные - искусственные реки и озера, пляжи, леса, луга и др. Следует отметить, что любой вид деятельности человека может быть определен просто как сумма АФ, так как эта деятельность предполагает элементы, которые никоим образом нельзя считать факторами в естественном смысле, например, технические средства, продукция, сами люди, их производственные отношения, технологические процессы и т.д. В отдельных случаях технические средства (например, плотины, линии связи, здания) могут быть названы факторами, если они своим присутствием непосредственно вызывают изменения в природе, например, является препятствием для движения животных, барьером для воздушных потоков. По времени происхождения и продолжительности действия антропогенные факторы делят на следующие группы: - факторы, произведенные в прошлом: а) те, которые прекратили свое действие, но ее последствия ощущаются и сейчас (уничтожение определенных видов организмов, чрезмерный выпас скота и т.д.), б) те, которые продолжают действовать и в наше время (искусственный рельеф, водохранилища, интродуцированные виды и т.п.). - факторы, которые производятся в настоящее время: а) те, которые действуют только в момент производства (радиоволны, шум, свет) б) те, которые действуют определенное время и после окончания производства (устойчивые химические загрязнения, подсека бани лес и др.). Большинство АФ распространены в зонах интенсивного развития промышленности и сельского хозяйства. Однако некоторые, произведенные на ограниченных территориях, могут встречаться в любом регионе земного шара в связи с их способностью к миграции (например, радиоактивные вещества с длительным периодом распада, устойчивые ядохимикаты). Даже те АФ, которые очень широко распространены на планете или в отдельном регионе, в природе распространяются неравномерно, создавая при этом зоны высокой и низкой концентрации, а также зоны полного их отсутствия. Так, вспашка почвы и выпас скота осуществляются только на определенных участках, которые необходимо точно знать. Итак, основным количественным показателем АФ является степень насыщения ими пространства или концентрация антропогенных факторов. Концентрация АФ на конкретной территории обусловлена, как правило, интенсивностью и характером производства АФ; степенью способности этих факторов к миграции; свойством аккумуляции (накопления) в природе и общими условиями конкретного природного комплекса. Поэтому количественные особенности АФ существенно изменяются во времени и пространств. По степени способности к миграции антропогенные факторы делят на те, которые: - не мигрируют - действуют только в месте производства и на некотором расстоянии от него (рельеф, вибрация, давление, звук, свет, завезенные человеком неподвижные организмы т.д.); - мигрируют с потоками воды и воздуха (пыль, тепло, химические вещества, газы, аэрозоли и др.); - мигрируют со средствами производства (корабли, поезда, самолеты и т.п.); - мигрируют самостоятельно (завезенные человеком подвижные организмы, одичавшие домашние животные) Далеко не все АФ производятся человеком непрерывно; они имеют разную периодичность. Так, сенокошение происходит в определенный период, но ежегодно; загрязнения атмосферы промышленными предприятиями осуществляется или в определенные часы, или круглосуточно. Изучение динамики производства факторов очень важно для правильной оценки их влияния на природу. При увеличении количества периодов и их продолжительности влияние на природу усиливается вследствие уменьшения возможностей для самовосстановления количественных и качественных особенностей элементов природы. Динамика количества и набора различных факторов четко выражена в течение года, что обусловлено сезонностью многих производственных процессов. Выявление динамики АФ проводится для определенной территории за выбранное время (н например, за год, сезон, день). Это имеет очень большое значение для сравнения их с динамикой природных факторов, что позволяет определить степень влияния на природу АФ. Ветровая эрозия почв наиболее безопасна летом, а водная эрозия - весной при таянии снега, когда еще нет растительности; сточные воды одного и того же объема и состава зимой больше изменяют химизм реки, чем весной, вследствие малого объема зимнего стока. По таким важным показателем, как способность накапливаться в природе, АФ делятся на: - те, которые существуют только в момент производства, поэтому по своей природе не способны к накоплению (свет, вибрация и т.д.); - те, которые способны сохраняться в природе длительное время после их производства, что приводит к их накоплению - аккумуляции - и усиление влияния на природу Ко второй группе АФ можно отнести искусственный рельеф, водохранилища, химические и радиоактивные вещества и т.п. Эти факторы являются очень опасными, так как со временем растут их концентрации и ареалы, соответственно и интенсивность воздействия на элементы природы. Некоторые радиоактивные вещества, полученные человеком из недр Земли и введенные в активный круговорот веществ, могут проявлять радиоактивность в течение сотен и тысяч годов, осуществляя при этом негативное влияние на природу. Способность к аккумуляции резко усиливает роль АФ в развитии природы, а в отдельных случаях даже является решающей в определении возможности существования отдельных видов и организмов. В процессе миграции некоторые факторы могут переходить из одной природной среды в другую и действовать во всех средах, которые являются в определенном регионе. Так, радиоактивные вещества в случае аварии на атомной, электростанции распространяются в атмосфере, а также загрязняют почвы, проникают в грунтовые воды и оседают в водоемах. А твердые выбросы промышленных предприятий из атмосферы попадают на почву и в водоемы. Эта особенность присуща многим АФ из подгруппы факторов-веществ. Некоторые стойкие химические факторы в процессе круговорота веществ выносятся из водоемов с помощью организмов на сушу, а затем из нее вновь смываются в водоемы - так происходит длительная циркуляция и действие фактора в ряде природных сред. Действие антропогенного фактора на живые организмы зависит не только от его качества, но и от количества в расчете на единицу пространства, называют дозой фактора.Доза фактора - это количественная характеристика фактора в определенном пространстве. Доза фактора выпаса будет зависеть от количество животных определенного вида на га пастбища за сутки или сезон выпаса. С дозой фактора тесно связано определение его оптимума. АФ зависимости от их дозы могут по-разному влиять на организмы или быть к ним индифферентными. Некоторые дозы фактора вызывают максимум позитивных изменений в природе и практически не вызывают отрицательных (прямых и опосредованных) изменений их называют оптимальными. Одни АФ непрерывно действуют на природу, другие - периодически или спорадически. Поэтому за периодичностью они делятся на: - непрерывно действующие - загрязнение атмосферы, воды и почвы выбросами промышленных предприятий и извлечение из недр полезных ископаемых; - периодические факторы - вспашка почвы, выращивание и сбор сельскохозяйственных культур, выпас домашних животных и др. Эти факторы прямо действуют на природу только в определенные часы, поэтому они связаны с сезонно й и суточной периодичностью действия АФ; - спорадические факторы - аварии транспортных средств, которые приводят к загрязнению природной среды, взрывы ядерных и термоядерных устройств, лесные пожары и др. Они действуют в любое время, хотя у некоторых случаях могут быть привязаны к определенному сезону. Очень важно различать антропогенные факторы, вызывающие изменения, к которым приводит или может приводить их воздействие на природу и живые организмы. Поэтому их разделяют также по устойчивости изменений в природе: - АФ, вызывающих временные обратимые изменения, - любая временная воздействие на природу, не приводит к полному уничтожению видов; загрязнение воды или воздуха неустойчивыми химическими веществами и т.д.; - АФ, вызывающих относительно необратимые изменения, - отдельные случаи интродукции новых видов, создание небольших водохранилищ, уничтожение некоторых водоемов и др.; - АФ, вызывающие абсолютно необратимые изменения в природе, - сплошное уничтожение каких-то видов растений и животных, полное изъятие из месторождений полезных ископаемых и т.д. Действие некоторых АФ может вызвать так называемый антропогенный стресс экосистем, который бывает двух разновидностей: - острый стресс, для которого характерны внезапное начало, быстрый подъем интенсивности и небольшая продолжительность нарушений компонентов экосистем; - хронический стресс, который характеризуется нарушениями незначительной интенсивности, но они продолжаются достаточно долго или часто повторяющиеся Природные экосистемы обладают способностью противостоять острому стрессу или восстанавливаться после него. Потенциальные стрессоры содержат, например, промышленные отходы. Особенно опасными среди них являются те, в состав которых входят производимые человеком новые химические вещества, к которым компоненты экосистемы еще не имеют приспособлений. Хроническое же действие этих факторов может привести к существенным изменениям в структуре и функциях организмов в процессе акклиматизации и генетической адаптации к ним. АФ различаются по тем результатам в среде, к которым приводит или может привести их действие. Поэтому по характеру последействия влияния АФ выделяют следующие возможные группы последствий в природе: - разрушение или полное уничтожение отдельных элементов природы; - изменение свойств этих элементов (например, резкое уменьшение поступления солнечных лучей на Землю вследствие запыленности атмосферы, что приводит к изменениям климата и ухудшает условия осуществления Фотосинтезу растениями) - увеличение тех, что уже есть, и создание новых элементов природы (например, увеличение и создание новых лесополос, создание водохранилищ и т.п.); - перемещение в пространстве (с транспортными средствами перемещается многие виды растений и животных, в том числе болезнетворных организмов). При изучении последствий действия АФ следует учитывать тот факт, что эти последствия могут проявляться не только в наше время, но и в будущем. Так, последствия интродукции человеком новых видов в экосистемы проявляются лишь через десятки лет; обычные химические загрязнения часто вызывают серьезные нарушения жизненных функций только при их накоплении в живых организмах, то есть через некоторое время после непосредственного действия фактора. Современная природа, когда многие ее элементы являются прямыми или опосредованными результатами деятельности человека, очень мало похожа на бывшую до внесенных человеком изменений. Все эти изменения одновременно - антропогенные факторы, которые можно считать элементами современной природы. Однако существует ряд АФ, которые нельзя назвать элементами природы, потому что они принадлежат исключительно к деятельности общества, например, влияние транспортных средств, вырубка деревьев и др. Вместе водохранилища, искусственные леса, рельеф и другие творения человека следует считать антропогенными элементами природы, которые одновременно являются вторичными АФ. Важно выявлять все виды антропогенной деятельности и их масштабы в каждом регионе. С этой целью осуществляется качественная и количественная характеристика антропогенных факторов. Качественное оценивание АФ осуществляется согласно обычных методик естественных наук; оценивают главные качественные показатели АФ: общий характер - вещество, радиоволны, давление и т.д., основные параметры - длина волны, интенсивность, концентрация, скорость движения и др., время и продолжительность действия фактора - непрерывно днем, в летний сезон и т.д., а также характер влияния АФ на исследуемый объект - перемещение, уничтожение или изменение. Количественная характеристика АФ осуществляется для определения масштабов их воздействия на компоненты природной среды. При этом исследуются следующие основные количественные показатели АФ: - размер пространства, в котором обнаружено и действует фактор; - степень насыщения пространства этим фактором; - общее количество элементарных и комплексных факторов в этом пространстве; - степень нанесенного объектам ущерба; - степень охвата действием фактора всех объектов, на которые он влияет Размер пространства, в котором обнаружен антропогенный фактор, оказывается на основе экспедиционных исследований и определения ареала действия этого фактора. Степень насыщения пространства фактором - это процентное соотношение фактически занятого им пространства к ареалу действия фактора. Общее количество факторов (элементарных и комплексных) является важным комплексным показателем степени воздействия человека как антропогенного фактора на природу. Для решения многих вопросов, связанных с охраной природы, важно иметь общее представление о мощности и широту действия АФ на природу, называют напряженностью антропогенного воздействия Повышение показателей интенсивности антропогенного воздействия должно сопровождаться соответствующим увеличением масштабов природоохранных мероприятий. Техногенные чрезвычайные ситуации связаны с производственной деятельностью человека и могут протекать с загрязнением и без загрязнения окружающей среды. Наибольшую опасность в техногенной сфере представляют транспортные аварии, взрывы и пожары, радиационные аварии, аварии с выбросом аварийно химически опасных веществ и др. Нарастание риска возникновения техногенных чрезвычайных ситуаций в России обусловлено тем, что в последние годы в наиболее ответственных отраслях потенциально опасные объекты имеют выработку проектного ресурса на уровне 50-70%, иногда достигая предаварийного уровня. В техногенной безопасности есть и другие общие черты неблагополучия: снижение уровня профессиональной подготовки персонала предприятий промышленности, производственной и технологической дисциплины; распространены технологическая отсталость производства и низкие темпы внедрения безопасных технологий. Показатели риска возникновения чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах в России превышают показатели приемлемых рисков, достигнутых в мировой практике. На территории страны функционирует более 45 тыс. опасных объектов. В их числе 3 600 объектов, имеющих значительные запасы аварийно химически опасных веществ (АХОВ), свыше 8 тысяч взрыво- и пожароопасных объектов, 10 АЭС с 30 ядерными энергетическими установками, 113 исследовательских ядерных установок, 12 предприятий ядерного топливного цикла, 16 специальных комбинатов по переработке и захоронению радиоактивных отходов. Все они представляют потенциальную опасность в случае возникновения на них аварий и катастроф, сопровождающихся выбросами АХОВ и радиоактивных веществ. Тяжесть последствий может усугубляться и тем, что на радиационно дестабилизированных территориях проживает 10 млн. человек, а на территориях возможного химического заражения — 60 млн. человек. За год происходит около 220 тыс. пожаров, 70% которых приходится на непроизводственную сферу. Ежегодно во время пожаров погибает 12-16 тыс. человек. Величина потерь от пожаров превышает общий ущерб государства от чрезвычайных ситуаций техногенного характера и является, по существу, безвозвратной. Урон от пожаров не только невосполним, но и требует еще больших затрат для восстановления уничтоженных материальных ценностей. В стране эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных отходов. Гидротехнические сооружения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без реконструкции более 50 лет и находятся в предаварийном состоянии. В целом на территории страны в период до 2010 г. не исключается возникновение 1 трансграничной, 1-2 федеральных, 2-10 региональных, 50-100 территориальных, до 3 000 местных аварий и катастроф. От землетрясений, ураганов и других опасных природных явлений с 1970 по 2010 г. в мире погибло около 3,3 млн человек (в среднем 82 500 человек в год). Большинство проживало на территории бедных стран. За последнее десятилетие ущерб мировой экономики, наносимый природными катаклизмами, увеличился до $200 млрд в год и, скорее всего, будет расти на фоне климатических изменений. Об этом говорится в докладе Всемирного банка. Согласно сообщениям группы ученых из ООН глобальное потепление приведет к тому, что наводнения, засухи и ураганы будут наносить мировой экономике больший вред в течение столетия. Ущерб от природных катастроф постоянно растет. Потери от природных катастроф в 2013 году были вполне умеренными в общем глобальном масштабе, в то время как самые разрушительные проявления погоды были зафиксированы преимущественно в Европе и Азии, считают специалисты перестраховочной компании MunichRe. Совокупный объем прямых экономических потерь от природных катастроф в прошлом году составил порядка 125 миллиардов долларов, в то время как объем убытков, подлежащих возмещению по страховке, оценивается примерно в 31 миллиард долларов. Эти показатели меньше среднегодовых значений за последние 10 лет – 184 и 56 миллиардов долларов, соответственно. В общей сложности за прошедший год произошло 880 природных катастроф (средний показатель за 10 лет - 790), который унесли жизни более 20 тысяч человек. Это означает, что показатель смертности был больше, чем в 2012 году, но значительно меньше, чем в среднем за 10 лет – 106 тысяч человек. «Некоторые события 2013 года показали, насколько хорошо превентивные меры могут помочь минимизировать потери от природных катастроф. К примеру, в случае большинства зимних штормов в Европе потери были сравнительно низкими», - считает член правления MunichRe, курирующий глобальный бизнес по перестрахованию, TorstenJeworrek. В то же время, события на Филиппинах продемонстрировали, что на развивающихся рынках еще предстоит многое сделать на пути защиты людей от природных катастроф и их последствий, считает он. Это включает укрепление зданий и инфраструктуры, разработка и внедрение программ страхования, в том числе и с участием госсубсидий. Наводнение в Европе Самой «дорогой» природной катастрофой года с точки зрения потерь для экономики стало наводнение в Германии и соседних государствах в начале июня. Совокупные потери были оценены в 15,2 миллиарда долларов (11,7 миллиарда евро), в то время как «застрахованные убытки» составили 3 миллиарда долларов (2,3 миллиарда евро). Во время наводнения на Эльбе в 2002 году общие потери составили 16,5 миллиарда долларов (16,8 миллиарда евро), из которых 3,4 миллиарда долларов были застрахованы. Природа нанесла человечеству колоссальный ущерб в 2012 году. Немецкая страховая компания MunichRe провела собственное исследование, чтобы подсчитать количество человеческих жертв и материальный ущерб, нанесенный природными стихиями миру. Согласно данным исследования немецкой страховой компании MunichRe, в 2012 году в результате природных катастроф во всем мире погибли более 9 тыс. человек. Размер материального ущерба от природных катастроф составил $ 160 млрд., сообщает новостная служба BBC. Самое большое количество стихийных бедствий в 2012 году произошло в Соединенных Штатах Америки. Ураган "Сэнди" лишил крова тысячи людей в нескольких штатах и нанес ущерб в $ 50 млрд. Тайфун "Бофа" на Филиппинах поставил рекорд по количеству погибших. Его жертвами стали более тысячи человек. И все же, по информации MunichRe, общий размер ущерба в 2012 году был не настолько ужасающим, как в позапрошлом году. Тогда природа нанесла ущерб миру общей суммой в $ 400 млрд.Наибольшее количество жертв и разрушений в 2011 году принесли сильные землетрясения в Японии и в Новой Зеландии.Исторический град в Германии Самым дорогим событием 2013 года с точки зрения потерь страховщиков стал град, который обрушился на Германию в конце июля. Впрочем, этот град стал самым дорогим для немецких страховщиков не только в 2013 году, но и за всю страховую историю страны. В некоторых регионах Германии градины превышали размер теннисных мячей. Одна из градин была диаметром 14 сантиметров, что стало рекордом для Германии. Град побил большое количество машин, повредил фасады зданий, в некоторых случаях ущерб был нанесен и отделке и имуществу внутри домов. В целом, осадки в виде града, зафиксированные в Германии в июле и августе, принесли ущерб примерно на 5,2 миллиарда долларов (3,9 миллиарда евро), из которых 4,1 миллиарда долларов (3,1 миллиарда евро) были застрахованы. Из этого объема рекордный июльский град «забрал» себе убытков на 4,8 миллиарда долларов (3,6 миллиарда евро), из которых 3,7 миллиарда долларов было застраховано (2,8 миллиарда евро). Филиппинский «Хайянь» Самым страшным событием 2013 года в части человеческих жертв стал тайфун «Хайянь», обрушившийся на Филиппины в начале ноября. Максимальная скорость ветра достигала 300 километров в час. Радиус тайфуна составлял около 600 километров. Ядро шторма, где отмечалась наивысшая скорость ветра, в диаметре составляло 20-25 километров. По оценкам MunichRe этот тайфун, возможно, стал самым мощным, который вызвал сильнейший оползень. В результате ураганного ветра и огромных волн, высота которых достигала 6 метров, многие поселения на побережье были стерты с лица земли. Тайфун «Хайянь» унес жизни более 6 тысяч человек, миллионы остались без крова, многие сельхозугодья были уничтожены. Экономические потери от этой разрушительной катастрофы оцениваются в 10 миллиардов долларов. Учитывая низкое проникновение страхования в стране, потери страховщиков уложатся в несколько сотен миллионов. В целом сезон тайфунов в Азиатско-Тихоокеанском регионе прошел достаточно умеренно, принеся 31 шторм, каждый из которых получил свое имя. «Основываясь на естественном цикле, наши аналитики ожидают начало фазы активности сильных тайфунов в ближайшие годы в этом регионе», - считает эксперт MunichRe. Северная Атлантика В Северной Атлантике, наоборот, сезон ураганов был достаточно спокойным. Ни один из штормов не достиг берегов США. Наиболее серьезным событием для США стала серия торнадо в штате Оклахома. В конце мая торнадо, которому была присвоена высшая пятая категория, обрушился на пригород Moore. Только здесь около 10 тысяч домов были разрушены. Убытки от серии торнадо оцениваются в 3,1 миллиарда долларов, из которых 1,8 миллиарда были застрахованы. Канада также пострадала от ряда природных катастроф в 2013 году. Необычно сильный ливень в провинции Alberta обрушил на землю до 190 литров на квадратный метр, что привело к рекордному наводнению. Потери экономики оцениваются в 5,7 миллиарда долларов, из которых застраховано было лишь 1,6 миллиарда долларов. Таким образом, это наводнение стало самой дорогой природной катастрофой для Канады. Предотвращение катастроф и снижение последствий. • Необходимо тщательно изучать факты и причины случившегося. • Правительства должны вести работу по сбору и распространению информации о факторах риска. • Правительства должны обеспечить работу рынков земли и недвижимости — в этом случае цены на собственность отражают факторы риска и помогают принимать решение о выборе места жительства и необходимых предупредительных мерах. • Правительства должны создавать необходимую инфраструктуру и поддерживать ее качество. Перечень ключевых объектов не должен быть слишком длинным — затраты будут несоизмеримы с выгодой. • Необходимо способствовать развитию социальных институтов, обеспечивающих общественный надзор. Страны, где эффективно функционируют социальные институты, предотвращают бедствия более успешно. • Следует развивать благотворительность для увеличения доли гуманитарной помощи, направленной на предотвращение бедствий. • Меры, принимаемые в частном и государственном порядке, должны быть согласованы. Раздел IV. Мониторинг и выявление признаков возникновения природных катастроф Мониторинг природных катастроф; некоторые современные технические средства мониторинга окружающей среды; экспертный уровень систем принятия решений о возникновении природных катастроф В биосфере постоянно происходят изменения. В первую очередь это эволюция самой биосферы. Проявления активности природных процессов приводят к изменению газового состава атмосферы, температурно-климатическим колебаниям, активизации тектонической деятельности Земли и пр. Мы знаем, что на любом этапе развития биосферы должно обеспечиваться состояние равновесия и взаимосвязи живой и неживой природы в общем кругообороте вещества и обмене энергией. Изменения любой структурной единицы экосистемы тянет за собой цепочку перемен других параметров. Изменения окружающей среды в зависимости отмасштабоввоздействия могут быть глобальными, региональнымиили локальными.Они могут различаться по направленности, характеру, количественным значениям, однородности или неоднородности в пространстве и времени, обратимости или необратимости. Эти изменения могут быть периодическими, т.е. иметь циклический характер и непериодическими. Периодические колебания протекают около некоторой постоянной средней величины, имеющей 50% вероятность. К ним можно отнести, например, годовые, суточные, сезонные изменения температуры, давления или влажности. Одновременно происходят изменения под влиянием естественных причин непериодического характера, либо период настолько велик или сложен, что отследить его невозможно. Это в первую очередь проявления стихии: извержения вулканов, цунами, землетрясения, торнадо и др. Для подобных изменений характерно, что через определенный промежуток времени система возвращается в первоначальное состояние или приобретает некоторое отклонение, не выводящее ее из устойчивого состояния. Средние величины биосферы как глобальной экосистемы характеризуют ее устойчивое состояние, однако это состояние относительно и существенно изменяется в течение длительного времени, например, за 1000 лет, сотни тысяч лет. Человек, безусловно, всегда влиял на окружающую среду. Особенно резко возросло воздействие человека на природу с появления капиталистического строя, последовавшим далее развитием научно-технического прогресса (НТП), особенно в середине прошлого века. Другими словами, кроме естественных причин возникновения изменений окружающей среды проявились антропогенные. Интенсивная антропогенная деятельность ведет к резкому и быстрому изменению состояния окружающей среды, эти изменения можно разделить на: намеренные и ненамеренные. К намеренным относятся изменения состояния природной среды, направленные на удовлетворения потребностей человеческого общества (пахота земель, вырубка леса, плотины, водохранилища, горные работы).К ненамеренным относятся сопутствующие изменения: деградация земель, загрязнения мирового океана нефтью и нефтепродуктами (НП), уменьшение зеленого покрова Земли, заболачивание и гибель озер, перераспределение и увеличение содержания токсичных элементов в различных средах и т.д.Большинство антропогенных изменений носит двойственный характер: с одной стороны они являются положительными (создание водохранилищ, использование пестицидов для сохранения урожая). С другой стороны, эти же действия несут отрицательный характер: изменение микроклимата, уменьшение нерестилищ, накопление ядохимикатов в почвах и попадание их в пищевые цепи человека. В середине прошлого века человечество переросло отношение к природе как неисчерпаемому источнику удовлетворения своих потребностей, осознало, что последствия человеческой деятельности могут быть необратимыми и очень негативными. Возникли экологические проблемы, разрастающиеся до экологического кризиса. Разрешить эту ситуацию можно только при наличии детальной информации о состоянии биосферы и изменениях в ней в связи с антропогенной деятельностью. Человек всегда зависел от природных явлений и, конечно, он пытался вести наблюдения, делать прогнозы. Поэтому, какую эпоху ни возьми, наблюдения об окружающей среде велись всегда, делались попытки построения схем, прогнозирования, но всерьез накапливать, систематизировать информацию о состоянии окружающей среды начали около ста лет назад. Понятие мониторинга окружающей среды впервые было введено профессором Р. Менном на Стокгольмской конференции ООН по проблемам окружающей человека средыв 1972 г. и в настоящее время получило международное распространение и признание.Слово «мониторинг» происходит от латинского слова «monitor», что обозначает «тот, что напоминает, предупреждает». Мониторингом окружающей среды было предложено называть систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой. В России одним из первых теорию мониторинга окружающей среды стал разрабатывать Ю.А. Израэль. Уточняя определение мониторинга окружающей среды, он сделал акцент не только на наблюдении, но и на прогнозе, введя в определение термина «мониторинг окружающей среды» антропогенный фактор как основную причину этих изменений. Мониторингом окружающей среды он называет систему наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений состояния окружающей природной среды (рисунок 8). Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 г. определяет экологический мониторинг в РФ как комплексную систему наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию: • о состоянии окружающей среды и его изменениях; • о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e. об источниках и факторах воздействия); • о допустимости нагрузок на среду в целом и на ее отдельные компоненты; • о существующих резервах биосферы. Рисунок 8. Блок-схема системы мониторинга (Ю.А. Израэль, 1974 г.). Основнаяцель экологического мониторинга состоит в обеспечении системы управления природоохранной деятельности своевременной и достоверной информацией, позволяющей: • оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем; • выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются; • создать предпосылки для определения мер по исправлению создающихся негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб. В этой связи основными задачамиэкологического мониторинга являются: • наблюдение за источниками и факторами антропогенного воздействия, за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия; • оценка фактического состояния природной среды, • прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды. Мониторинг окружающей среды осуществляется в соответствии с Программой, которая должна включать в себя общие цели организации, конкретные стратегии его проведения и механизмы реализации.Требования к организации мониторинговых наблюдений: • Комплексный характер: исследование совокупности природных объектов и воздействующие на них факторов, использование всего арсенала методов. • Систематичность слеженияза состоянием среды и оперативность получения информации. • Репрезентативность (представительность) объектовнаблюдений. При выборе объектов необходимо учитывать типичность (а в ряде случаев, наоборот, уникальность) физико-географических условий, направления и степени антропогенного воздействия как на региональном, так и на локальном уровнях. • Проведение одновременных наблюденийпо одной и той же программе на измененной человеком территории и участках с ненарушенной природой. Организация мониторинга включает несколько основных процедур: • определение объекта наблюдения со строгой территориальной привязкой; • первичное обследование выделенного объекта наблюдения: сбор информации об объекте наблюдения (фондовые и литературные материалы) для анализа ранее проведенных исследований (в т.ч. эколого-геохимических исследований и картографирования) и первичное обследование; • составление информационной модели для объекта наблюдения(определение перечня показателей контроля и допустимых областей их изменения (параметрическая организация мониторинга)); • планирование измерений с учетом временных масштабов – периодичности отбора проб, частоты и времени представления данных; • непосредственно измерения (наблюдения); • оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели; • прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения; • представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя. Большой объем информации, которую необходимо перерабатывать, анализировать и хранить предъявляет особые требования к базе данных: • Иметь максимум информации, занимая наименьший объем памяти. • Обеспечивать благодаря легкому доступу быструю обработку информации. • Обладать гибкостью в отношении доступа, поиска и обработки данных. • Содержать всю необходимую статистическую информацию. • Иметь защиту от несанкционированного доступа на любом уровне. Необходимо отметить, что система экологического мониторинга являетсятолько источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации, но не включает деятельность по управлению качествомсреды. Будучи сложным процессом наблюдения и оценки состояния разнообразных объектов, мониторинг может рассматриваться с различных позиций. Основные виды мониторинга, это: • систем и подсистем; • по характеру обобщения информации; • по масштабам воздействия; • по методам. Изучение совокупности явлений представляет собой сложную комплексную задачу, поэтому предложено решать ее путемподразделения на несколько частных составляющих (уровней, ступеней, систем). В зависимости от масштаба объектов и задач наблюдений И.П. Герасимовым (1981) выделено три блока мониторинга: биологический(санитарный), геосистемный (хозяйственный) и биосферный (глобальный) (таблица 1). Таблица 1 – Структура наземного мониторинга Блок мониторинга Объект Показатели Службы и опорные базы Биоэкологический 1.Приземный слой атмосферы ПДК токсичных веществ Физические и биологические раздражители (шумы, неионизирующие излучения, аллергены) Гидрометеорологические, санитарно-эпидемиологические, природоохранные 2.Поверхностно – грунтовые воды 3.Промышленные и бытовые сточные воды и различные выбросы 4.Радиоактивные излучения Предельная степень излучения. Геосистемный 1.Исчезающие виды животных и растений Популяционное состояние видов Научные организации, Минсельхоз, Рослесхоз 2.Природные экосистемы и водоемы Функциональная структура природных экосистем и ее нарушения 3.Агроэкосистемы Урожайность сельскохозяйственных культур 4.Лесные экосистемы Продуктивность лесных насаждений Биосферный 1.Атмосферный (тропосфера) и озоновый слой Радиационный баланс, тепловой перегрев атмосферы, состав и запыленность Международные биосферные станции 2. Гидросфера Загрязнение больших рек и водоемов, круговорот воды на обширных водосборах континентов 3.Растительный и почвенный покров, животное население Глобальные характеристики состояния почв, растительного покрова и животных, глобальный баланс СО2 и О2, обусловленный фотосинтезом и дыханием биоты, морские осаждения, крупномасштабные круговороты веществ По характеру обобщения информации мониторинг может быть пространственным и временным. По масштабам обобщения информации выделяют: • глобальный (биосферный) мониторинг – предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных изменений; • национальный мониторинг – осуществляется в пределах государства специально созданными органами; • региональный мониторинг – охватывает отдельные регионы, в пределах которых имеют место процессы и явления, отличающиеся по природному характеру или по антропогенным воздействиям от общего базового фона; • импактный мониторинг – мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах. • локальный – мониторинг воздействия конкретного антропогенного источника Важное значение имеет базовый (или фоновый) мониторинг, задача которого – слежение за состоянием природных систем и природными процессами, на которые практически не влияют региональные антропогенные факторы. Базовый мониторинг позволяет охарактеризовать состояние природы как бы в её «чистом» виде, хотя глобальные загрязнения всё же вносят определённый вклад в изменение природной среды. Для осуществления базового (фонового) мониторинга используют удалённые от промышленных регионов территории, в том числе биосферные заповедники. Классификация систем мониторинга может основываться и на методах наблюдения (мониторинг по физико-химическим и биологическим показателям, дистанционный мониторинг). Химический мониторинг – это система наблюдений за химическим составом (природного и антропогенного происхождения атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных отложений, растительности, животных и контроль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ. Глобальной задачей химического мониторинга является определение фактического уровня загрязнений окружающей среды приоритетными высокотоксичными ингредиентами. Физический мониторинг – система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду (наводнения, вулканизм, землетрясения, цунами, засухи, эрозия почв и т.д.). Биологический мониторинг – мониторинг, осуществляемый с помощью биоиндикаторов (т. е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде). Экобиохимический мониторинг – мониторинг, базирующийся на оценке двух составляющих окружающей среды (химической и биологической). Дистанционный мониторинг – в основном, авиационный, космический мониторинг с применением летательных аппаратов, оснащенных радиометрической аппаратурой, способной осуществлять активное зондирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных. На Стокгольмской конференции ООН в 1972 г. была выработана Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), включающая рекомендации по организации глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), целью которой определено предоставление информации, необходимой для обеспечения настоящей и будущей защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей и мудрого управления окружающей средой и её ресурсами. Глобальный мониторинг – это регулярное слежение за планетарными процессами и явлениями в биосфере с целью оценки и прогноза их изменений под влиянием антропогенных и естественных факторов. Объекты слежения биосферы Земли: мантия, земная кора, литосфера, гидросфера, атмосфера с озоновым слоем и стратосферой (рисунок 9). Рисунок 9. Объекты слежения в глобальной системе мониторинга окружающей среды Конечные цели создания ГСМОС: • установление уровней выбросов загрязнений в определённой среде, их распределение в пространстве и времени; • понимание скоростей и величин потоков выбрасываемых загрязнителей и вредных продуктов их превращений; • обеспечение сравнения пробоотбора и анализов между странами, обмен опытом организаций мониторинга; • обеспечение информацией в глобальном и региональном масштабе для принятия решений по управлению при борьбе с загрязнителями. Уровни систем глобального мониторинга: импактный, региональный, фоновый. В настоящее время создана мировая сеть станций фонового мониторинга, на которых осуществляется слежение за определенными параметрами состояния окружающей природной среды. Наблюдения охватывают все типы экосистем: водные (морские и пресноводные) и наземные (лесные, степные, пустынные, высокогорные). Эта работа проводится под эгидой ЮНЕП и координируется ЮНЕСКО. Глобальная система экологического мониторинга позволяет получать колоссальный объём данных любого масштаба. Это данные метеорологических станций, систем дистанционного зондирования (космические снимки, сейсмосъёмка, электромагниторазведка и т. п.). Приоритетные направления мониторинга окружающей среды представлены в таблице 2. Результаты мониторинга указывают на сложность и неоднозначность воздействия антропогенной деятельности на окружающую среду. В Европейском союзе работы по созданию автоматизированных систем мониторинга ведутся с начала 60-х гг. XX в. В 1990 г. было создано Европейское Агентство по охране окружающей среды. В настоящее время более 10 тысяч крупнейших предприятий Европы предоставляют в центральный банк данных Агентства информацию по 50 видам загрязняющих веществ, сбрасываемых в окружающую среду. В России разработка и выполнение программ экологического мониторинга природной среды возложены на Единую государственную систему экологического мониторинга, созданную в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации 1993 г. В ЕГСЭМ применяется территориально-ведомственный принцип построения системы, предусматривается максимальное использование возможностей уже существующих государственных и ведомственных систем мониторинга биосферы, антропогенных воздействий, состояния биоты и экосистем (рисунок 5).ЕГСЭМ сохранила иерархический подход к передаче и обработке информации, принятый в ОГСНК. Согласно ст. 63 ФЗ № 7 «Об охране окружающей среды» единая система государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды)создается в целях обеспечения охраны окружающей среды.В марте 2004 г. постановлением Правительства Российской Федерации утверждено положение «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)» (от 31 марта 2003 г. № 177). Министерство природных ресурсов Российской Федерациикоординирует деятельность федеральных органов исполнительной власти по организации и осуществлению экологического мониторинга. К ним относятся: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Федеральная служба земельного кадастра, Министерство сельского хозяйства, Государственный комитет по рыболовству и еще более 20 министерств и ведомств (рисунок 10). Федеральный уровень организации экологического мониторинга образован для: • организационного обеспечения процедур интеграции экологической информации, получаемой территориальными системами экологического мониторинга, государственными и ведомственными службами и сетями наблюдений; • информационного обеспечения процедур принятия решений в области обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей природной среды на федеральном уровне управления; • информирования населения и общественности об экологической обстановки на территории страны и тенденции её изменения. Рисунок 10. Наземнаяметеорологическаяреперная сеть России,включающая 454 пунктанаблюдений(черные и красныекружки), из них 135пунктов участвуют вмеждународном обменев рамках программы глобальной сети наблюдения за климатом (красные кружки) Действующая в настоящее время система мониторинга загрязнения окружающей среды предназначена для решения следующих задач: – наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы, почв, вод и донных отложений рек, озер, водохранилищ и морей по физическим, химическим и гидробиологическим (для водных объектов) показателям с целью изучения распределения загрязняющих веществ во времени и пространстве, оценки и прогноза состояния окружающей среды, определения эффективности мероприятий по ее защите; – обеспечения органов государственного управления, хозяйственных организаций и населения систематической и экстренной информацией об изменениях уровней загрязнения (в том числе и радиоактивного) атмосферного воздуха, почв, водных объектов под влиянием хозяйственной деятельности и гидрометеорологических условий, прогнозами и предупреждениями о возможных изменениях уровней загрязненности; – обеспечения заинтересованных организаций материалами для составления рекомендаций в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, составления планов развития хозяйства с учетом состояния окружающей среды и других вопросов развития экономики. Основным видом непосредственного изучения опасных геологических процессов и явлений является комплексная инженерно-геологическая съёмка (ИГС). Методика комплексной ИГС к настоящему времени достаточно хорошо отработана. Сейчас практически вся территория Российской Федерации покрыта государственной среднемасштабной съёмкой (1 : 200 000; 1 : 100 000 и в ряде случаев 1 : 50 000). Методы получения инженерно-геологической информации в ходе съёмки хорошо разработаны и включают в себя комплекс подготовительных, полевых, лабораторных исследований. В ходе ИГС полевое изучение базируется на традиционныхмаршрутах геологических, топографо-геодезических и ландшафтно-индикационных исследованиях, горнопроходческих и буровых разведочных работах, полевом опробовании горных пород, динамическом и статическомзондировании и т.д. В этот комплекс работ включаются и специальные аэрокосмические, геофизические, математические, геодезические, гидрогеологические наблюдения. С 1990-х гг. в России проводились организационные работы в области экологического мониторинга с использованием космических средств, а также формирования инфраструктуры региональных центров сбора иприёма космической информации. В России существует несколько космических систем дистанционного зондирования территории России, применимых для наблюдений за развитием опасных природных процессов и явлений. Основными и наиболее доступными для использования в ЕГСЭМ из них являются системы дистанционного зондирования «Метеор», «Океан», «Ресурс-0», «Ресурс-2» и др. Изображения со спутников передаются на Землю в реальном масштабе времени в диапазоне 1700 МГц. Возможность свободного приёма спутниковой информации наземными станциями обеспечивается Всемирнойметеорологической организацией согласно концепции «Открытого неба». На наземных станциях приёма спутниковой информации производится приём, демодуляция, первичнаяобработка и подготовка спутниковых данных к вводу в персональный компьютер станции. На территории России в последнее десятилетие активно развивается сеть станций приёма данных от спутников NOAA (американские метеорологические спутники), образующая наземную инфраструктуру регионального экологического мониторинга: в Москве (Институт космических исследований РАН, ВНИИ ГОЧС МЧС);Красноярске (Институт леса СО РАН); Иркутске (Институт солнечно-земной физики СОРАН); Салехарде (Госкомитет по охране окружающей среды Ямало-Ненецкого автономного округа); Владивостоке (Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН). Спутниковые данные дистанционного зондирования позволяют решать следующие задачи контроля состояния окружающей среды: • определение метеорологических характеристик: вертикальные профили температуры, интегральныехарактеристики влажности, характер облачности; • контроль динамики атмосферных фронтов, ураганов, получение карт крупных стихийных бедствий; • определение температуры подстилающей поверхности, оперативный контроль и классификация загрязнений почвы и водной поверхности; • обнаружение крупных или постоянных выбросов промышленных предприятий; • контроль техногенного влияния на состояние лесопарковых зон; • обнаружение крупных пожаров и выделение пожароопасных зон в лесах; • выявление тепловых аномалий и тепловых выбросов крупных производств и ТЭЦ в мегаполисах; • регистрация дымных шлейфов от труб; • мониторинг и прогноз сезонных паводков и разливов рек; • обнаружение и оценка масштабов зон крупных наводнений; • контроль динамики снежных покровов и загрязнений снежного покрова в зонах влияния промышленных предприятий. Раздел V. Природные катастрофы как компонент глобальной экодинамики    Эволюция биосферы и природные катастрофы; проблемы загрязнения высокоширотной окружающей среды; природные катастрофы и сценарии глобальной экодинамики Глобальные процессы, лежащие в основе роста количества катастроф. Увеличение количества природных бедствий в мире связано с рядом глобальных процессов в социальной, природной и техногенной сферах, которые обусловливают интенсификацию развития опасных природных явлений и снижение защищенности людей на Земле. Одной из причин увеличения количества природных и особенно техно-природных опасных явлений, увеличения жертв и материальных потерь является рост человеческой популяции на Земле. С древнейших времен и до прошлого столетия численность населения на Земле изменялась незначительно, то возрастая до нескольких сот миллионов, то снижаясь из-за эпидемий и голода. В начале XIX в. она оставалась чуть меньше 1 млрд. Однако с наступлением индустриального периода развития ситуация резко изменилась: уже спустя 100 лет численность населения удвоилась, а примерно через 30 лет — утроилась. В 1975 г. она превысила 4 млрд., а в 1987 г. — 5 млрд. человек. 12 октября 1999 г. родился 6-миллиардный житель планеты. В среднем численность населения Земли в настоящее время возрастает ежегодно на 86 млн. человек, что соизмеримо с величиной населения Германии. Более 80% (4.8 млрд. человек) живут в развивающихся странах, на долю которых приходится почти весь прирост численности населения Земли. Согласно последнему прогнозу ООН, глобальная численность населения к 2050 г. составит 8.9 млрд. человек. Еще более быстрыми темпами увеличивается городское население планеты. В наши дни урбанизация стала поистине глобальным процессом. Если в 1830 г. в городах проживало чуть более 3% населения, в 1960 г. — 34%, то в 2020 г. городское население будет составлять не менее 57.6%]. Общая численность населения на Земле, начиная с 1970 г., увеличивалась в среднем на 1.7% в год, а население городов в это же время возрастало ежегодно на 4%. На верхней горизонтальной шкале показана численность городского населения в процентах. На общем фоне урбанизации быстро увеличивается число крупных городов-мегаполисов. Если в 1800 г., по данным ООН, в мире был только один город (Пекин) с численностью населения более 1 млн., то в 1900 г. их стало 16, в 1950 г. — 59, в 2010 г. ожидается 511, а в 2025 г. — 639, из которых 486 (76%) — в развивающихся странах. В 1900 г. существовал только один город (Лондон) с населением более 5 млн. человек, в 1950 их стало 8, а в 2000 — 45. Наконец, быстро растет количество гигантских городов с численностью населения более 10 млн. человек: в 1950 г. их насчитывалось три (Нью-Йорк, Лондон, Шанхай), в 2000 г. стало 24. По числу жителей современные и будущие мегаполисы не имеют исторических прецедентов. Так, при сохранении нынешних темпов прироста население города Мехико к 2010 г. может достичь 30 млн. человек, то есть превысит прогнозную численность населения всей Канады. Урбанизация требует значительного расширения площадей городов. Ожидается, что к 2020 г. их суммарная площадь увеличится на 2.6 млн. км2 и составит около 4% площади суши. Особенно быстро разрастается площадь мегаполисов. Например, территория Мехико с 1940 по 1990 г. увеличилась со 130 до 1250 км2 территория Москвы за это же время — с 326 до 994 км2. Вновь прибывающие в растущие города переселенцы часто вынуждены осваивать малопригодные для проживания и подверженные опасным природным процессам участки — склоны холмов, поймы рек, заболоченные и прибрежные территории. Ситуация часто усугубляется отсутствием заблаговременной инженерной подготовки и соответствующей инфраструктуры на вновь осваиваемых территориях и возведением конструктивно несовершенных зданий. Это приводит к тому, что города все чаще оказываются в центре разрушительных стихийных бедствий, где страдания и гибель людей приобретают все более массовый характер. При этом выявлена четкая закономерность: в развивающихся странах, где быстрый рост городов происходит без соответствующих капиталовложений в инженерную подготовку территорий и повышение надежности городских объектов, сильно увеличился риск гибели людей. Рост критических ситуаций обусловливается не только увеличением человеческой популяции на Земле, но и ростом техногенных воздействий на окружающую природную среду. Это обстоятельство нашло отражение в основных документах Всемирной конференции в Рио-де-Жанейро (1992), в которых отмечалась тесная связь развития природных катастроф с деградацией окружающей среды. Высокие темпы современного технологического развития обусловили многократное увеличение потребления энергетических ресурсов. Так, за период с 1950 по 1998 г. глобальный валовой продукт увеличился более чем в 6.1 раза (с 6.4 трлн. до 39.3 трлн. долл.), а уровень потребления топлива (приведенный к нефтяному эквиваленту) возрос по углю в 2.1, нефти — в 7.8, природному газу — в 11.8 раза. По сравнению же с 1890 г. мировая экономика выросла в 20 раз. Промышленно-технологическая революция привела к глобальному вмешательству человека в наиболее консервативную часть окружающей среды — литосферу. Геологическая деятельность человека сопоставима с природными геологическими процессами. Это дало основание В.И. Вернадскому еще в 1925 г. заявить, что человек своей научной мыслью создает «новую геологическую силу». Подтверждением может служить тот факт, что в настоящее время при строительстве и добыче полезных ископаемых человек перемещает в год более 100 млрд. горных пород, что примерно в 4 раза больше массы материала, переносимого всеми реками мира при размыве суши. Техногенное воздействие человека на литосферу приводит к крупномасштабным изменениям в природной среде, активизирует развитие в ней ряда опасных процессов, служит причиной появления новых (техноприродных) процессов и явлений, среди которых наибольшую опасность представляют наведенная сейсмичность, опускание территорий, подтопление, карстово-суффозионные провалы, техногенные геофизические поля. Техногенные воздействия могут ускорять накопление напряжений в земной коре, увеличивая частоту землетрясений, или способствовать разрядке уже накопившихся напряжений, являясь «спусковым крючком» подготовленного природой сейсмического события. Наиболее часто наведенная сейсмичность проявляется при создании крупных водохранилищ и закачке флюидов в глубокие горизонты земной коры. Установлено, что наведенную сейсмичность вызывали только 0.63% плотин высотой до 10м, высотой до 90м -10%, а высотой до 140 м и более — 21%. Аналогичный эффект может вызвать закачка флюидов в глубокие горизонты земной коры при захоронении загрязненных вод, создании подземных хранилищ жидкостей и газов, законтурном обводнении месторождений углеводородов с целью поддержания пластового давления и в ряде других случаев. Существует мнение, что крупные землетрясения (магнитуда около 7 и более) в Газли (Узбекистан), произошедшие в 1976 и 1984 гг., также относятся к разряду наведенных, спровоцированные закачкой около 600 млн. м3 воды в Газлийскую структуру]. На урбанизированных территориях техногенные воздействия часто приводят к опусканию территорий в результате дополнительной статической и динамической нагрузки от зданий, сооружений и транспортных систем города. Процессы опускания городских территорий резко активизируются при извлечении подземных вод, нефти и газа. В северо-восточной части Токио (район Кото), например, отмечена максимальная величина снижения уровня земной поверхности — около 4.5 м за период с 1920 по 1980 г. Вследствие опускания суши возросла потенциальная опасность затопления города нагонными водами штормов. Аналогичные явления были установлены в другом крупном городе Японии — Осаке, где максимальное опускание составило чуть меньше 3 м. Для защиты города от морских вод здесь построены 190 км дамб, 80 насосных станций и около 550 специальных инженерных сооружений. Катастрофических размеров достигло опускание поверхности в Мехико в результате интенсивного забора подземных вод. К концу 70-х вся территория города опустилась более чем на 4 м, а северовосточная его часть — на 9м. Ныне процесс удалось стабилизировать за счет сокращения объемов откачки воды. Опускание поверхности Земли часто связано с добычей нефти и газа, причем в этом случае понижение уровня земной поверхности наблюдается на больших площадях. Самым впечатляющим примером является город Лонг-Бич в Калифорнии (США). Добыча нефти и газа в этом районе обусловила оседание территории города со все возрастающей скоростью, которая к 1952 г. достигала 30-70 см/год. Воронка оседания имела форму эллипса с осями длиной 65 и 10 км и площадью около 52 км2. К началу 60-х годов максимальное опускание поверхности составило 8.8 м, а горизонтальные смещения 3.7 м. Серьезно пострадали промышленные предприятия, жилые здания, транспортные пути, морской порт. Одним из наиболее распространенных опасных техногенно-природных процессов является подтопление территорий, заключающееся в подъеме верхнего водоносного горизонта к поверхности Земли. В России в подтопленном состоянии находится около 800 тыс. га городских территорий. Из 1092 городов подтопление отмечается в 960 (88%), в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Новосибирске, Омске, Ростове-на-Дону, Томске, Хабаровске, Новгороде, Ярославле, Казани. Ущерб от подтопления 1 га городской территории (в зависимости от степени ее застройки капитальными сооружениями, наличия исторических и архитектурных памятников, разветв-ленности подземной инфраструктуры) составляет от 15 до 200 тыс. долл. Интенсивная откачка подземных вод и изменение установившегося гидродинамического режима на участках, пораженных древним карстом, могут активизировать карстово-суффозионные процессы, приводящие к образованию воронок техногенно-природного генезиса. В некоторых районах эти процессы настолько активны, что становятся опасными не только для зданий и сооружений, но и для людей. Интенсивная хозяйственная деятельность вызывает образование на урбанизированных территориях техногенных физических полей — вибрационных, блуждающих электрических токов, температурных. Наибольшую опасность представляют электрические поля блуждающих токов, формирующиеся в основном за счет утечек с электрифицированного рельсового транспорта, заземленных промышленных установок, станций катодной защиты. В результате повышается коррозионная активность грунтов по отношению к находящимся в них подземным коммуникациям в 5-10 раз. Установлено, что около 30% повреждений в трубах на территории Москвы приходится на долю электрокоррозии от блуждающих токов. Примерно 24% площади города отнесены к территориям с высокой степенью коррозионной опасности, на которых электрические поля блуждающих токов в сотни раз превышают естественный фон. Эпоха научно-технического прогресса и глобального техногенеза ознаменовалась началом климатических изменений, связанных с повышением температуры на Земле. Начиная примерно с 1860 г. — времени первых инструментальных замеров приземной температуры воздуха — вплоть до настоящего времени отмечается постепенный рост температуры на Земле. По данным Всемирной метеорологической организации, глобальное повышение температуры за период с 1860 по 1998 г. составило около 0.8°С. При этом рост температуры все эти годы шел неравномерно. Достаточно стабильный подъем отмечался в 1860-1935 гг., когда температура воздуха возросла на 0.4°С. Далее в течение 1937-1978 гг. отмечался этап умеренных колебаний средних годичных температур без какого-либо заметного тренда. За этим последовал период (с 1978 г. до настоящего времени) быстрого подъема глобальной температуры, прирост которой составил еще 0.4°С. В 80-х-середине 90-х годов был отмечен ряд исключительно теплых сезонов, а 1998 г. оказался экстремально теплым за весь инструментальный период температурных измерений на Земле. Несмотря на существование различных точек зрения на причины этого явления, сам факт потепления температуры воздуха на Земле является неоспоримым. Изменение температуры воздуха вызывает развитие ряда процессов в геосферных оболочках Земли, способных оказать как положительное, так и отрицательное воздействие на природную среду. С последним связано снижение безопасности общества и рост ущербов от стихийных бедствий. Так, по расчетам американских специалистов, потепление атмосферы на 1°С может привести к усилению воздушных потоков на Атлантическом побережье США на 40-60%, что, несомненно, усугубит и без того достаточно высокую уязвимость этой территории от тропических тайфунов и ураганов. Дальнейшее потепление климата может вызвать катастрофические процессы глобального характера. Одной из наиболее серьезных опасностей является повышение уровня Мирового океана в связи с таянием ледовых покровов в Гренландии и высокогорных ледников. По расчетам, наиболее вероятное повышение уровня Мирового океана к 2030 г. составит 14-24 см. Ожидается, что уровень океана будет подниматься в начале XXI в. в 5-10 раз быстрее, чем в последнем столетии. Максимальная величина подъема уровня океана к 2030 г. ожидается около 60 см, а минимальная — 5 см. Даже реализация умеренного прогноза подъема уровня океана может привести в ряде стран к затоплению и подтоплению низменных прибрежных территорий, повышению частоты наводнений, увеличению площади затопляемой территории, активизации развития береговой эрозии, разрушению сооружений береговой защиты, усилению волновых нагонов и т.д. Другим исключительно важным процессом, который будет сопровождать потепление климата, является повышение температуры многолетнемерзлых пород и деградации криолитозоны. Этот процесс имеет исключительно важные последствия для нашей страны, 64% территории которой относится к криолитозоне. Наблюдения свидетельствуют о том, что температура воздуха за последние 30-35 лет на севере Европейской части России повысилась на 0.6-0.8°С, севере Западной Сибири — до 1.6°С, в Якутии — до 1.4°С. По данным геокриологов, в условиях Западной Сибири повышение температуры многолетнемерзлых пород на глубине 10 м к 2020 г. составит около 1°С, а к 2050 г. — 1.5-2.0°С. Это вызовет перемещение границы сплошной мерзлоты на север к 2020 г. на 50-80 км, а к 2050 г. — на 150-200 км. Повышение температуры пород криолитозоны и ее деградация приведет к интенсификации таких опасных процессов, как термокарст, опускание территории в результате вытаивания льдов, термообразие, развитие оползней-сплы-вов, наледеобразование и другие. Протаивание мерзлых пород и опускание поверхности сильно льдистых территорий в сочетании с некоторым подъемом уровня Мирового океана будет способствовать трансгрессии вод Северного Ледовитого океана и отступлению береговой линии арктических морей в глубь континента. О возможных масштабах этого процесса можно судить по палеогеографическим реконструкциям морских трансгрессий в прошедшие теплые эпохи. Так, по данным А.А. Величко, бореальная трансгрессия во время микулинскогомежледниковья проникала в бассейн Северной Двины и Вычегды на 600 км внутрь континента, а в бассейне Печоры — на 500 км. Следует отметить, что потепление климата, как правило, сопровождается повышением количества осадков. Во время климатического оптимума голоцена, например, количество осадков в Северной Евразии было на 10-20% выше современного. По расчетам, выполненным в Институте геоэкологии РАН и Институте водных проблем РАН, объем влагозапасов в первой половине XXI столетия в северных регионах России может возрасти до 20-40%, что приведет к дополнительному подтоплению и заболачиванию пониженных участков на этих территориях. Новая стратегия на пороге тысячелетия Всемирная конференция по природным катастрофам, состоявшаяся в мае 1994 г. в Иокогаме (Япония), приняла декларацию, в которой сказано, что борьба за уменьшение ущербов от природных катастроф должна быть важным элементом государственной стратегии всех стран в достижении устойчивого развития. Конференция обратилась ко всем странам с призывом перейти на новую стратегию борьбы с природными катастрофами, основанную на прогнозировании и предупреждении. До недавнего времени усилия многих стран по уменьшению опасности стихийных бедствий были направлены на ликвидацию последствий природных явлений, оказание помощи пострадавшим, организацию спасательных работ, предоставление материальных, технических и медицинских услуг, поставку продуктов питания и т.д.. Однако необратимый рост числа катастрофических событий и связанного с ними ущерба делает эти усилия все менее эффективными и выдвигает в качестве приоритетной новую задачу: прогнозирование и предупреждение природных катастроф. В основу новой концепции необходимо взять «глобальную культуру предупреждения», основанную на научном прогнозировании грядущих катастроф. «Лучше предупредить стихийное бедствие, чем устранять его последствия» — так записано в итоговом документе Иокогамской конференции. Международный опыт показывает, что затраты на прогнозирование и обеспечение готовности к природным событиям чрезвычайного характера до 15 раз меньше по сравнению с предотвращенным ущербом. При прогнозировании необходимо исходить из существования двух основных предпосылок развития опасных природных явлений: исторической (эволюционной) и антропогенной. В основе первой предпосылки лежат эволюционные процессы развития Земли, приводящие к непрерывной реорганизации вещества в твердой, жидкой и газообразной оболочках Земли с выделением и поглощением энергии, изменению напряженно-деформированного состояния земной коры и взаимодействия физических полей различной природы. Происходящие процессы лежат в основе глобальной геодинамики Земли и развития эндогенных, экзогенных, гидрологических и атмосферных явлений. Наряду с этим в последние десятилетия существенно возрос антропогенный прессинг на окружающую среду, что неизбежно приводит к активизации опасных природных и развитию техно-природных процессов. Проявившаяся тенденция будет усиливаться в наступающем столетии и, таким образом, станет неотъемлемой компонентой всех прогнозных построений. Поэтому нужна принципиально новая теория прогнозирования, базирующаяся на учете влияния антропогенных факторов на эволюционное развитие природных процессов. Игнорирование этого обстоятельства и проведение прогнозирования, основанного только на эволюционном или антропогенном трендах, может привести к серьезным ошибкам. Новая стратегия дает возможность перейти на экономическое планирование и развитие с учетом природных рисков, что позволит существенно сократить социальные и материальные потери, явится важным элементом устойчивого развития экономики. Возможность реализации такого подхода можно показать на примере строительного комплекса Москвы. Как известно, градостроительное развитие столицы идет в условиях существования ряда природных опасностей, которые получили отражение на карте геологического риска, составленной Институтом геоэкологии РАН. Для обеспечения адекватной природной безопасности жителей и техносферы на различных участках города, выделенных по величине комплексной опасности, необходимо осуществлять целый ряд превентивных мероприятий по снижению или предотвращению существующих опасностей. Такими мероприятиями могут быть усиление конструкций зданий, устройство дренажных систем и специальных защитных сооружений (подпорных стенок, водосбросов, берегоукрепительных сооружений), поднятие территории путем отсыпки грунта, повышение несущей способности грунтов путем уплотнения, цементации, армирования, защита от техногенных физических полей и т.д. Важным компонентом превентивных мер является соблюдение регламента изъятия подземных вод на отдельных участках и всей территории города, сброса технологических вод в глубокие горизонты геологической среды, осуществления крупных подземных взрывов вблизи города. Разумеется, что объем и характер указанных мероприятий будет зависеть от степени опасности и видов опасных природных процессов. Реализация этих мероприятий должна основываться на соблюдении двух основополагающих принципов. Первый заключается в том, что хозяйственное освоение должно вестись на основе специально разработанных нормативных документов, содержащих требования к функциональному и строительному зонированию города с учетом районирования его территории по степени природного риска. В дальнейшем в соответствии с этим принципом решаются архитектурно-строительные вопросы, включая выбор конструкции сооружения, типа его фундамента, устройства заглубленных и подземных объектов и в зависимости от конкретных видов природных опасностей и степени их развития (карст, оползни, подтопление и др.). Второй принцип заключается в проведении на стадии градостроительного планирования макроэкономического расчета затрат на освоение территорий с различной степенью природной опасности. Речь идет о дифференцированном подходе к финансированию в зависимости от подверженности создаваемых объектов природным рискам. Это может осуществляться через систему коэффициентов. На территориях с минимальным природным риском стоимость мероприятий по снижению риска может быть ничтожно мала. Поэтому макроэкономические расчеты для них могут включать минимальные повышающие коэффициенты затрат (в пределах нескольких или даже долей процента). В то же время освоение территорий с высокой степенью риска (например, оползневых склонов на р. Москве) может включать в экономические расчеты повышающие коэффициенты, исчисляемые десятками, а в некоторых случаях и сотнями процентов. Такие требования заставят многих инвесторов отказаться от опасных участков, несмотря на их ландшафтную привлекательность и другие преимущества. В результате появится возможность использовать эти участки в качестве, например, рекреационных зон без какой-либо их техногенной загрузки. Аналогичные подходы можно и нужно осуществлять на локальном, региональном и общегосударственном уровнях при реализации различных проектов и инвестиционных программ, связанных с урбанизацией, строительством, образованием, социальным обеспечением, здравоохранением, страхованием. Принимая решения об инвестициях в районы, подверженные природным опасностям, необходимо учитывать риск, а расходы на его предотвращение или снижение включать в экономический анализ. Следуя таким путем, можно осуществлять дополнительное инвестирование в отдельные регионы, необходимое для строительства с возведением сооружений, устойчивых к тому или иному воздействию стихии, создания защитных сооружений, повышения комфортности сооружений в неблагоприятных климатических условиях, инженерной подготовки территорий, разработки социальных программ и т.д. Только такой подход может обеспечить управление риском природных катастроф и тем самым отвечать требованиям устойчивого развития.