История катастроф

Комплексный подход в оценке влияния различных факторов используется в аналитических методах прогнозирования опасных явлений и ЧС. В настоящее время при исследовании природных и техногенных процессов сформированы общие методологические принципы комплексного подхода:

- каждый из методов, входящих в комплекс, должен обнаруживать объект исследования;

- каждый из методов должен давать новую информацию об объекте;

- увеличение количества методов, имеющих одну физическую основу, повышает их разрешающую способность при обнаружении объекта;

- привлечение методов с различной физической основой даёт более полную качественную информацию об объекте [75, с. 133-150].

Комплексный подход для прогнозирования опасных явлений предлагают В.А. Понько и др. в патенте «Способ прогнозирования аномалий экосферы на Земле или её части». Суть их метода состоит в следующем: проведение обобщения в течение предшествующего оценочного периода параметров экосферы. Дополнение этих сведений аналогичными параметрами за исторический период и параметрами мониторинга атмосферы со спутника. Нанесение этих параметров на карту Земли или её части в виде полей и точек аномалий. Сопоставление этих полей и точек аномалий с комплексом астрологических параметров, складывающихся в геокосмические резонансы путём наложения на карту Земли и её частей координат резонансов, рассчитываемых в геоцентрической, гелиоцентрической и галактической системах отсчета и индексирующих экстремальные возмущения отдельных сфер и компонентов экосферы - приливного, гравитационного и электромагнитного типа от Солнца, Луны и планет. При выборе сезонов-аналогов учитывается конфигурация космогеофизических резонансов на сфере Земли с разрешением до 4 минут по времени и экстраполируются на будущее выявленные в предшествующем оценочном периоде геокосмические связи. Далее определяется время и место прогнозируемой аномалии в виде поля экстремальной точки. Авторы патента считают, что с помощью данного метода будет обеспечена максимальная надёжность и достоверность долгосрочных и сверхдолгосрочных прогнозов различных аномалий в экосфере, включая экосоциосферные [93].

В следующем патенте на изобретение «Способ прогнозирования экологического состояния на Земле или её части» тот же авторский коллектив предлагает составление прогнозных сценариев ожидаемых аномалий осадков, температур, ареалов экстремального увлажнения, урожайности, речного стока, колебаний уровня воды замкнутых озер. Для составления прогнозных сценариев они используют вековые, годовые и сезонные ряды статистических данных по каждой аномалии и сопоставляют их с космогеофизическими факторами, затем экстраполируют эти результаты на будущее [94, 95]. Несмотря на оригинальность, достоверность этих двух методов едва ли превысит статистические методы прогнозирования, так как используемые статистические данные - это единственная обоснованная и реалистичная база предлагаемых методов прогноза.

Комплексный подход при исследовании временных вариаций частоты горных ударов осуществили Д. В. Яковлева, Б. Г. Тарасова и С. В. Цирель. Они использовали различные методы с учётом влияния природных, производственных и социальных факторов. Первоначально для обработки статистической информации частоты горных ударов был применён Фурье-анализ и метод «наложения эпох». Но такой подход давал большие погрешности и требовал большой объём вычислений. Поэтому полученные вариации периодичности и распределения горных ударов на обоих рудниках они совместили со среднегодовыми значениями солнечной активности, а далее исследовали распределение горных ударов в течение года, по дням календарного и синодического лунного месяцев, дням недели и в течение суток. В результате проведённого исследования Д.В. Яковлев и др. делают выводы о наличии цикличности во временных вариациях горных ударов, обусловленной естественными (цикл солнечной активности) и социальными причинами.

Кроме основных циклов (22 года, неделя, сутки, смена) на последовательность горных ударов некоторое влияние оказывают менее интенсивные циклы, связанные с лунными приливами, вариациями скорости вращения Земли и различными производственными причинами [94].

Комплексный подход позволяет исследовать процесс развития опасных природных явлений и ЧС с разных сторон и при этом учитывать совместный «вклад» различных факторов в инициирование ЧС. Комплексные подходы в исследовании опасных природных явлений и ЧС находятся ещё в начальной стадии развития. Как недостаток используемых методов можно отметить отсутствие строгой иерархии и системы при анализе, особенно если исследуется влияние нескольких факторов, имеющих различную природу и действующих одновременно. Не всегда они позволяют понять и учесть механизм процесса развития ЧС. Успешное развитие комплексных методов будет зависеть от степени изученности общих физических закономерностей, управляющих процессами возникновения опасных явлений и ЧС, а это в свою очередь требует комплексных исследований как внутренних, так и всех внешних факторов, действующих на всю экосистему Земли [94].

Метод критических уровней факторов, обусловливающих возникновение опасных явлений и ЧС. Критический уровень или иначе уровень критичности фактора - это характеристика или величина параметра, при котором возникает ЧС [93, с. 29-31]. Главным достоинством метода критических уровней является его простота и наглядность. Он может служить объективным показателем, отражающим момент наступления ЧС. По характеристике его роста можно прогнозировать, в некоторых случаях, время наступления ЧС.

К недостаткам метода можно отнести то, что он не всегда является определяющим для условия наступления ЧС, величина критического уровня может соответствовать только данному локальному месту и не может быть распространена на другие районы. По критическому уровню не всегда можно выявить причину, определяющую его рост. Совершенствование метода возможно при чётком обосновании и привязке к локальным характеристикам объекта или района, возможной ЧС и накопления базы данных изменения этих характеристик за прошедший период, а также при переходе к относительному уровню критичности.

Метод безразмерных относительных коэффициентов оценки факторов, обусловливающих возникновение ЧС. Данный метод является следствием предыдущего. Относительный коэффициент или уровень изменения фактора - это отношение величины текущего значения к его критической величине, максимальной зарегистрированной величине или назначенной условиями оценки экспертов [1, 94]. Необходимость его введения объясняется целесообразностью использования безразмерных показателей, так как результаты прогнозов при совместной статистической обработке факторов разной размерности часто могут быть искажены из-за несовместимости исследуемых факторов, имеющих различную физическую природу [95, с. 31].

В настоящее время относительные коэффициенты (уровни) различных факторов используются довольно редко и в основном для их сравнительной оценки и практически не используются для аналитических исследований. Для применения безразмерных относительных коэффициентов в аналитических исследованиях необходимо перейти к безразмерным единичным дифференцируемым функциям изменения исследуемого фактора, что позволит использовать их не только для оценки по величине, но и для анализа характера их изменения, в том числе и в различном сочетании.

Инструментальный метод прогнозирования опасных природных явлений и ЧС - это прогноз, основанный на комплексном, многоуровневом мониторинге геофизических, геохимических и биологических параметров среды, по изменению которых можно судить о возможности проявления опасного явления или ЧС [95, 96].

В качестве примера можно привести комплексный инструментальный подход при прогнозировании землетрясений, который предлагает группа английских сейсмологов [97], запатентовавшая метод предсказания и выявления землетрясений. Они предлагают производить комплексные инструментальные измерения практически всех параметров окружающей среды (геодезические, геоэлектрические, геомагнетические, гравиметрические, геофизические, гелиофизические, геологические, биологические, микробиологические, физические, химические) на нескольких уровнях (надземный, наземный, подземный--в шахте и скважине на различных глубинах) и всех видов излучения (инфракрасное, радиоактивное и др.). По полученным результатам строятся базы данных, пространственно-временное распределение исследуемых параметров, по характеру изменения и по крутизне изменения параметра и его критическим значениям делается прогноз землетрясения.

Инструментальные методы - это эффективный способ прогноза и предупреждения об опасном явлении или ЧС, но его недостатком является то, что область такого прогноза ограничена локальным расположением станции мониторинга только вокруг защищаемого объекта. Совершенствование метода будет возможно, если в системы инструментального мониторинга будут вводить анализ отзвука локальных контролируемых параметров на изменение внешних факторов воздействия при глобальной оценке мониторинговой информации.

Оценка рисков проявления опасных природных явлений и ЧС является в какой-то степени частным случаем прогнозирования всех возможных случаев опасности для конкретного географического места и на конкретный период времени. Поэтому для повышения достоверности оценки рисков используются практически все существующие инструментальные методы мониторинга и аналитические методы прогнозирования. Естественно, что точность этих оценок полностью зависит от полноты учёта факторов, так или иначе влияющих на проявление ЧС. Отличительная особенность методов оценки рисков от прогнозирования ЧС состоит в том, что в рисках необходимо учитывать все взаимовлияния и связи природной, техногенной и социальной составляющих [85].

Методический аппарат анализа риска в основном базируется на статистических исследованиях [94] и используется для оценки безопасности территорий [96].

Сейчас в прогнозировании опасных природных явлений и ЧС сложились следующие основные подходы:

- вероятностно-статистических подход - долгосрочный прогноз по оценке частоты опасных природных явлений и ЧС по многолетним наблюдениям;

- вероятностно-детерминированный - среднесрочный прогноз времени наступления ЧС по многолетним наблюдениям и установлении пространственно-временных закономерностей развития природных процессов, цикличности природных явлений;

- детерминированно-вероятностный - краткосрочный прогноз времени, места и силы опасного природного явления по предвестникам [62, с. 67-70].

Ввиду того, что анализ рисков основан на статистических методах и повторяемости опасных природных явлений, он получил и все те недостатки, которые присущи этим методам.

Дальнейшее развитие теории риска будет определяться решением новой научной и технической задачи прогнозирования и предупреждения природных катастроф и управления природными рисками. Для её решения необходима смена парадигмы научного поиска и переход на новый уровень исследований, опирающийся на современные информационные технологии, моделирование и междисциплинарный комплекс знаний о динамике сложных нелинейно развивающихся систем и теории катастроф [98, с. 292].

Теория катастроф, как новое научное направление в математике, появилось в начале 70-х гг. прошлого столетия [38, с. 7]. Теория катастроф применяется к столь разнообразным объектам, как, например, исследования биения сердца, геометрическая и физическая оптика, эмбриология, лингвистика, экспериментальная психология, экономика, гидродинамика, геология и теория элементарных частиц.

Основоположником современной теории катастроф считается Р. Том, который ввёл этот термин, хотя он всего лишь объединил в одну теорию известные до него теоретические исследования. В основу теории катастроф положены теория особенностей гладких отображений Уитни и теория бифуркаций динамических систем А. Пуанкаре (1879 г.) и А. А. Андронова (1933 г.). Теория особенностей - это грандиозное обобщение исследования функций на максимум и минимум. В теории Уитни функции заменены отображениями, то есть наборами нескольких функций нескольких переменных. Слово «бифуркация» означает раздвоение и употребляется в широком смысле для обозначения всевозможных качественных перестроек или метаморфоз различных объектов при изменении параметров, от которых они зависят. Теория катастроф изучает пространственно-временные модели и закономерности развития процессов катастроф в сложных структурах и системах. По её определению катастрофами называются скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий. Среди опубликованных работ по теории катастроф есть исследования устойчивости кораблей, моделирования деятельности мозга и психических расстройств, восстаний заключённых в тюрьмах, поведения биржевых игроков. Такое разнообразие областей применения теории катастроф привело к многообразию терминов и подходов при разработке общей и прикладных теорий и решении практических задач, когда подобные модели или процессы часто описываются по-разному. Вместе с тем, теоретические исследования и накопленный практический опыт показывают как большое будущее в развитии теории катастроф, так и границы её возможностей.

Теория катастроф даёт обоснованные и точные прогнозы при анализе поведения технических систем, однако в биологии, психологии, поведении биржи может дать только эвристические предположения [38, с. 16].

Также из теории катастроф вытекает невозможность долгосрочного динамического прогноза погоды. Так для предсказания всего на 1-2 месяца вперёд нужно знать начальные условия с погрешностью 10-5 от погрешности предсказания [38, с. 24]. Необходимо отметить, что теория катастроф решает задачи определения условий, при которых происходит катастрофа, но не решает задачи определения времени и структурной локализации катастрофы. Поэтому, являясь математической базой, теория катастроф применительно к задачам прогнозирования получила некоторое развитие, которое стало основой математической теории катастроф и составной частью общей теории мега-катастроф. Необходимость точного решения специфических задач сложных процессов, которые происходят в окружающем нас мире, привело к выделению из теории катастроф нового направления в математике - нелинейной механике.

Методы нелинейной механики - это научное направление, сочетающее математическое моделирование, статистический и комплексный анализ, в котором с помощью математических уравнений описываются процессы, имеющие неявные связи или аналоговые подобия.

Методы находят применение в метеорологии для прогнозирования атмосферных течений и для анализа катастрофических процессов. Они позволяют повысить точность прогнозирования опасных природных явлений и ЧС, а также оценить взаимовлияние неявных связей. К методам нелинейной механики может быть отнесена «методология анализа временных рядов на основе теории детерминированного хаоса» [62].

Авторы этого метода считают, что все исследователи «ритмов (циклов)», проявляющихся в разнообразных природных процессах, экономических и социальных явлениях, ищут только прямые специфические резонансы, хотя наряду с этими явлениями существуют и широкополосные спектры мощности и другие явления, нелинейная связь между которыми определяется «безмасштабными» степенными зависимостями. Суть этого метода как раз и состоит в «очищении» широкополосных спектров от специфических резонансов и выделении информации, «спрятанной» в указанных степенных закономерностях [62].

Достоинством метода является то, что с его помощью можно учитывать эволюцию изменения состояния анализируемой сложной системы. Методы нелинейной механики могут стать основой для совершенствования практически всех существующих методов анализа и прогнозирования опасных природных явлений и ЧС [62].

К недостаткам этих методов можно отнести громоздкость уравнений для описания сложных системных связей. Необходима большая база статистической информации за продолжительный период времени и постоянный мониторинг исследуемых процессов. Аналитические исследования с применением методов нелинейной механики довольно трудоёмки, а для их реализации требуются специалисты очень высокой квалификации.

Для совершенствования методов нелинейной механики применительно к прогнозированию опасных природных явлений и ЧС необходимо дальнейшее развитие базы и средств мониторинга, подготовка квалифицированных специалистов. Вместе с тем, применение методов будет ограничено для оперативного прогнозирования, и может применяться в основном для фундаментальных и особо точных исследований.

2.5 Общемировые тенденции угрозы мега-катастроф

Валентин Александрович Мошков, русский генерал и учёный-этнограф, создал оригинальную гипотезу об особенностях и путях истории человечества. Свою теорию он изложил в двухтомной работе «Новая теория происхождения человека и его вырождения, составленная по данным зоологии, геологии, археологии, антропологии, этнографии, истории и статистики», изданной в 1907-1910 гг. в Варшаве [98].

В. А. Мошков в своей книге «Новая теория происхождения человека и его вырождения», названной «Наступающий железный век. Упадок (1912-2012 гг)» [205] представил историю народов и государств как непрерывный ряд циклов, продолжительность которых равна 400 годам и связанных с духовно-нравственным упадком и возрождением, как отдельного человека, так и всей нации. Для России это соответствует периоду с 1612 по 2012 гг. Один цикл, по терминологии Валентина Мошкова, составляет «исторический год». Цикл, в свою очередь, подразделяется на два равных периода по 200 лет, первый из которых был им назван «протонизмом» - стремление к «высшему типу», а второй - «атавистической» нисходящей. Каждый период цикла делится сначала на 100-летние части, а затем на два полувека. Столетия цикла имеют свой характер. Валентин Мошков дал им следующие имена: «золотой век», «серебряный век», «медный век», «железный век» [98].

Первая половина каждого века означает упадок, а вторая - подъём, за исключением последнего (четвёртого) века, представляющего «сплошной упадок». Железный век России - это период с 1912 по 2012 гг. В. Мошков так характеризует анатомию упадка. Вначале его «основными средствами борьбы объективно являются съезды и сеймы, дебаты и драки», а в конце его «бунты, революции и бесконечные междоусобные войны, сопровождающиеся разорением страны и избиением её жителей». Чувство патриотизма у народа в это время исчезает. Государство стремится поделиться на части, которые с течением упадка становятся всё мельче. «В это время измена царит во всех её видах. Отечество продается и оптом, и в розницу, лишь бы нашлись для него покупатели». Деградируют культура, искусство: «Изучение наук сводится к зубрежке и к погоне за дипломами, дающими преимущества в борьбе за существование». «В литературную область врываются в качестве чего-то нового декадентщина и порнография». «Люди делаются падки на всякого рода игры, в особенности азартные, предаются пьянству, употреблению наркотиков, кутежу и разврату». Вероятно с наличием этого 400 летнего цикла, а не с тем, что жрецы майя недописали, свой календарь, и связан массмедийный ажиотаж вокруг так называемой «проблемы 2012», предвещающей рост социальной напряжённости во всём мире с начала XXI в. и скорое наступление конца света [98].

Исследования А.Л. Чижевского [76] показали, что периодам повышенной солнечной активности сопутствуют эпидемическое распространение новых общественно-политических и религиозных идей и учений, сектантства всех видов. Возникают религиозные и мистико-истерические, психопатические эпидемии. Растёт уровень криминальных преступлений и особенно на сексуальной почве, эпидемии самоубийств, высокий уровень неадекватного поведения толпы при проведении спортивно-массовых и зрелищных мероприятий. В социуме в этот период в мире будут наблюдаться массовые выступления и беспорядки. Возможны рост выступлений общественных масс всех категорий за расширение или сохранение социальных прав, обострение ситуации в «горячих точках» и вспышки локальных трансграничных конфликтов, активизация «цветных революций».

Социальная нестабильность в мире определяется как отношение численности населения государств, охваченных внутригосударственными конфликтами или участвующими в войнах, к численности населения во всём мире. Относительное снижение уровня социальной нестабильности в мире в конце прошлого столетия определяется тем, что такие страны с миллиардным населением, как Китай и Индия, пока не вовлечены в масштабные конфликты и войны. В прошедших мировых войнах участвовало порядка 50%всего населения мира. Можно заключить, что следующий глобальный мировой конфликт может начаться тогда, когда наступит дестабилизирующая обстановка в этих странах, а исламские страны начнут объединяться под общей фанатичной идеей создания мирового халифата.

Следует ожидать особенно высокого уровня социальной нестабильности и экстремизма среди так называемых «спящих» народов и стран. Это относится в первую очередь к бедным и слаборазвитым странам и народам Азии, Африки и Южной Америки, стоящим на пороге сильнейших политических и экономических преобразований. Все они жили, до настоящего времени, по общинно-племенным законам. Разрушение их сложившегося уклада жизни, «просвещение» средствами массовой информации, миграция и возможность переезда в другие страны и неспособность полноценного участия в жизни этих стран ввиду необразованности, незнания культуры и языка страны проживания, перенесение своих обычаев и представлений о законах выживания в гуманистическое социальное общество, сложившееся за многие столетия, уже привели к появлению в высшей степени радикальной антисоциальной массы, ставшей источником криминальной угрозы обществу, а в перспективе социальной нестабильности любого государства.

Большинство этих «пробуждающихся» стран и народов находится в зонах высокого уровня рисков природных катастроф: землетрясений, наводнений и засухи, неурожаев, и, как следствие, гуманитарных катастроф. Их «пробуждению» сопутствуют локальные революции и военные перевороты, территориальные споры и трансграничные военные конфликты. Всё это неизбежно ведёт к тому, что по существующим тенденциям с каждым годом миграция этих народов будет только возрастать и, несомненно, приведёт к социальной нестабильности в тех странах, где они начнут расселяться. В первую очередь это угрожает странам Европы и Евросоюза, не имеющим в отличие от США жёсткого миграционного законодательства. А если принять во внимание экономические проблемы Евросоюза, связанные с «обустройством» единой Европы и выравниванием жизненного уровня всех включенных в него государств, то социальные проблемы, связанные с мигрантами, будут расти из года в год и достигнут наивысшей угрозы, когда начнётся ограничение миграции или даже их выдавливание в другие соседние страны.

Мировое сообщество, точнее те, кто заявляет так о себе, пока пытаются, прикрываясь призывами и требованиями о толерантности, не замечать и даже скрывать угрозы, исходящие от миграции из третьих стран. Но это не снижает социальной напряжённости, которая возрастает с каждым годом и, несомненно, приведёт к социальному взрыву. В качестве аналогии исторических циклов здесь можно провести аналогию с нашествием в начале Христианской Эры диких варваров на могущественную и цивилизованную Римскую империю и разрушивших её. В подтверждение сказанного, в начале 2009 г. в европейских СМИ прозвучала угроза или предупреждение, что если в условиях мирового экономического кризиса странам Африки в ближайшее время не будет оказана срочная экономическая помощь, то их народы оккупируют Европу Что касается нашей страны, то здесь вряд ли будут наблюдаться массовые волнения, так как население нашей страны довольно бурно восприняло предыдущий рост солнечной активности в 1991-1993 гг., что отразилось на социально-экономической обстановке тех лет, и эти воспоминания, как прививка от болезни, ещё свежи в памяти граждан нашей страны. Это подтверждается относительно спокойными 2000-2001 гг., при которых был высокий уровень солнечной активности в сочетании с активизацией боевых действий на Кавказе [77].

Но так будет при условии, что в это время не начнутся непродуманные, хотя и необходимые, политические, экономические и социальные реформы, самые разные идеи, проведение которых сейчас выдвигается едва ли не ежемесячно. К таким потенциально опасным реформам, которые могут привести к социальному взрыву, следует отнести «Налог на недвижимость для физических лиц», принятие которого откладывается с 2007 г. и теперь намечено на 2012 г. Социальную напряжённость создаёт проводимая реформа Жилищно-коммунального комплекса. Увеличение пенсионного возраста, предложение ввести в «Трудовой кодекс» право нанимателя устанавливать 60-часовую рабочую неделю могут вообще отбросить страну в предреволюционную эпоху на сто лет назад.

Следует заметить, что сейчас при разработке регламентирующих документов, реформирующих экономику, хозяйственные и правовые отношения, основное внимание уделяется правовым и юридическим вопросам, а научно-обоснованная экспертиза рисков практически не проводится. Это серьезный пробел в системе государственной законодательной практики Российской Федерации. Лесные пожары 2010 г. показали ошибки и трагические последствия принятия «Лесного кодекса», а ведь с 2007 г. принят и действует «Водный кодекс», который создал локальную социальную напряжённость и привел к ряду местных ЧС, связанных с авариями и разрушением гидротехнических сооружений.

Возможны локальные очаги социальной нестабильности в промышленных моногородах и посёлках, вызванные крупными техногенными авариями на градообразующих предприятиях и с нежеланием владельцев этих предприятий модернизировать и обновлять производственное оборудование, заниматься социальным обустройством жизни рабочих и жителей этих городов.

Можно уверенно предположить, что в этот период, в связи с общей социальной нестабильностью в ряде бывших азиатских республик и на Кавказе, резко возрастёт поток беженцев в южные и трансграничные области Российской Федерации. Это, несомненно, приведёт к росту социальной напряжённости в этих районах. В связи с этим, возможны антиобщественные выступления гастарбайтеров, торговцев на рынках и переселенцев из кавказских и азиатских республик, особенно, если они будут кем-либо спровоцированы.

Когда упадок по Мошкову достигнет своего апогея в период 2012-...? гг. тогда и появятся первые признаки подъёма. В чём состоит подъём? Цитата В.А. Мошкова: «Вражда между людьми исчезает и заменяется согласием, любовью, дружбой и уважением. Партии уже не имеют никакого смысла и потому прекращают своё существование. Междоусобия, бунты, восстания и революции отходят в область преданий, так как человек подъёма миролюбив и не стремится к власти ... Чужое имущество начинает пользоваться таким же уважением, как и его хозяин ... Начинают процветать земледелие, скотоводство, промышленность, торговля... В науке народ спешит догнать своих цивилизованных соседей, от которых сильно отставал во время упадка... Человек держится веры своих отцов, видя в ней знамя своей национальности. Злоупотребления власти прекращаются. Чиновники делаются честными. Дети в это время любят и высоко ценят своих родителей. Армия реформируется и приобретает неоценимые качества. Граждане страны связаны между собой общим патриотизмом, безграничной, безотчетной и инстинктивной любовью к общей родине. Правительство связывается с народом искренней, но не рассудочной, не выдуманной, не внушённой кем-либо любовью».

Научные предпосылки для прогноза глобальных угроз и рисков в мире и в России с 2013 года по 2040 год

В продолжение исследований, началом которых стала работа под общим названием «Проблема 2012», был сделан долгосрочный прогноз глобальных угроз и рисков в мире и России до 2040 г.

Насколько достоверным может быть такой прогноз и существуют ли научно обоснованные предпосылки к возможности проведения долгосрочного прогноза на 30-летний период? За последние сто лет Мир претерпел непредсказуемые до этого изменения.

При существующих сложных экономических, политических и социальных условиях создание линейных прогнозов практически невозможно. Долгосрочный прогноз качественно-количественных событий и процессов на такой продолжительный период времени не может обладать достаточной достоверностью вследствие необходимости учёта большого количества известных и неизвестных параметров и их взаимозависимости, а также необходимости рассмотрения альтернативных путей развития. Однако есть возможность проведения объективного анализа идущих глобальных геополитических процессов и тенденции их изменения.

На основе закономерностей исторических событий в мире можно определить время наступления точек бифуркации изменений в обществе и возможного наступления природных катаклизмов, то есть определить критические периоды развития цивилизации. Данный долгосрочный прогноз основан на следующих принципах:

1.Результаты исследования закономерностей и условий возникновения катастроф.

2.Циклические закономерности геофизических и космических процессов изменения окружающей среды.

3.Глобальные геополитические процессы и проблемы.

4.Известные программы и планы развития и регулирования глобальных геополитических процессов.

5.Футуристические сценарии событий Будущего Мира. Говоря о будущем человечества и угрозах, которые могут возникнуть, нужно учитывать, что сложные системы с множеством обратных связей и случайные хаотические системы с конкурирующими силами обычно непредсказуемы. Пока синергетика не обладает достаточной предсказательной силой в общественной сфере [1].

Социальная или политическая реакция чаще всего непредсказуема, особенно, если нет достаточной информации о схожих ситуациях в прошлом [74].

Перечислим основные условия и закономерности возникновения катастроф:

1. Катастрофа системы - это нарушение устойчивого равновесия, которое происходит при экстремальных изменениях внешних и внутренних переходных процессов.

2. Катастрофа возникает только тогда, когда в системе появились внутренние условия или дефекты и процессы для её возникновения, что подтверждается появлением явлений-предвестников.

3. Катастрофа не возникает сразу, а имеет продолжительный во времени период «подготовки» от года до многих десятилетий, начало её подготовки проявляется в периодической активизации системы и сопутствующих явлениях-предвестниках.

4. Основной причиной катастроф считается нарушение баланса энергии при экстремальных изменениях внешних и внутренних переходных процессов. Первичным источником энергии является Солнце, а преобразователем и накопителем этой энергии являются геофизические процессы в литосфере, гидросфере и атмосфере и главным образом сейсмические процессы и активность [1].

Человек в этой системе одновременно является и преобразователем и накопителем энергии, но он может ещё и управлять и перераспределять эти энергии при созидательном или разрушительном использовании.

Циклические закономерности геофизических и космических процессов изменения окружающей среды.

В первую очередь необходимо отметить влияние космических и гелиогеофизических факторов. Космические и гелиогеофизические факторы сами по себе не являются причиной катастроф, но они дают энергетическую «подпитку» и усиление ещё слабо выраженным или уже проявленным катастрофическим процессам. Их изменение вызывает изменение внешних условий окружающей среды, и, соответственно, ответную реакцию, как организма человека, так и природной среды и технических систем. Эти факторы имеют физическую природу и свойства, а главное - периодические закономерности, которые можно измерить и учесть в прогнозе времени и места возникновения условий, при которых могут произойти катастрофы.

Солнечная активность. Изменение солнечной активности вызывает изменение потока энергии от Солнца и приводит к глобальному повышению интенсивности физических и биологических процессов. Необходимо учитывать, что катастрофы возникают не только на максимумах солнечной активности, но и на её минимумах.

Активизация катастроф начинается за 2-3 года до максимума солнечной активности и заканчивается также спустя 2-3 года. Следующий период активизации начинается вблизи минимума солнечной активности. Максимумы солнечной активности в среднем имеют период 11,5 лет.

Согласно прогнозам Дэвида Хатауэя (David Hathaway) - гелиофизика NASA, нынешний цикл солнечной активности будет сильным, а последующий 25 цикл (2022-2025) будет слабым [79]. Долгосрочный прогноз катастроф основан на влиянии солнечной активности на активизацию катастрофических процессов. Периоды активизации катастроф ожидаются на максимумах солнечной активности в 2012-2014 гг., 2022-2024 гг., 2033-2035 гг., 2044-2046 гг. и, на минимумах в 2018-2020 гг., 2024-2026 гг., 2030-2032 гг. и 2050-2052 гг. Соответственно период катастроф ±(2-3) года. С начала 2013 г. ожидаются солнечные штормы, которые могут привести к частичному или полному отключению электричества по всему земному шару.

Вспышка на Солнце может вызвать геомагнитный шторм на Земле, который отключит электричество на несколько часов, дней или месяцев. В дополнение к отключению электропитания, не будут летать самолёты, снизятся запасы продовольствия и в течение многих месяцев не будет доступа к интернету [79].

Неравномерное смещение и сдвиг земной оси. Существенный вклад в активизацию катастроф вносит изменение положения и колебание земной оси. Неравномерность смещения земной оси происходит вследствие перераспределения атмосферных и литосферных масс и после сильных землетрясений, как затухающий процесс колебаний и имеет продолжительный период последействия до 40 суток и более.

Увеличение амплитуды колебания, ускоренный сдвиг, как и торможение смещения земной оси, инициируют катастрофы. Именно динамика земной оси инициирует катастрофы при полном отсутствии солнечной активности.

Смещение земной оси является неравномерным, но, тем не менее, имеет цикличность в 14 месяцев по полному обороту и 6,5 лет (Чандлеровский цикл) по амплитуде колебания (максимальное отклонение от центра вращения). Также установлено, что амплитуда Чандлеровского движения полюсов примерно раз в 70-75 лет падает почти до нуля, а затем опять возрастает, но уже в новой фазе. В последний раз это событие произошло в 2005 г. и сейчас до 2040 г. будет расти [79].

Влияние изменения положения Луны. Изменение фаз Луны активизирует волны гравитационного силового взаимодействия и, как следствие, теллурические токи, помехи и «фликкер шумы» в полупроводниковых элементах. Всё это приводит к изменению и сбою физиологической активности человека, авариям в электросетях, отказам электронных систем, сбоям в работе компьютеров. С Луной связаны три циклических процесса:

- лунный синодический месяц - 29, 53059 суток;

- цикл Сароса, повторение в Космосе конфигурации Солнца, Земли и Луны - 6 585,333 суток или 18 лет и 10 (11) суток (определяет полные солнечные и лунные затмения);

- повторение соответствия фаз Луны и дня года - 6 794 суток или 18,6 лет.

Особая ценность учёта этих циклов при прогнозировании состоит в том, что они позволяют рассчитать частотно-временные спектры и соответственно время возникновения катастрофы с точностью до одних суток, а «дальнодействие» прогноза сделать практически неограниченным на весь период этих циклов и их продолжения.

Сейсмический фактор. Сейчас ущерб и последствия от сильного землетрясения рассматриваются только в районе его эпицентра. Но его влияние на катастрофические процессы имеет глобальный характер.

Исследования частотно-временных и пространственно-волновых спектров землетрясений, электрических аварий, авиакатастроф, происшествий в шахтах, представленные в главах 2, 3 и 4, показывают близкую аналогию, то есть сильные землетрясения индуцируют весь спектр катастроф.

Причиной многих катастроф являются землетрясения с магнитудой от 4М и более и медленные сейсмические волны, возникающие в момент землетрясения и имеющие скорость порядка 1 700 км/ч и менее, которая зависит от глубины очага землетрясения.

Наиболее опасны скорости медленных сейсмических волн от 30 до 900 км/ч, совпадающие со скоростью движущихся транспортных средств или процессов.

Характеристика и тенденции изменения глобальных процессов и угроз в мире. В конце XX в. мир претерпел глобальные изменения. Появились десятки новых государств, новые электронные и информационные технологии, увеличилась разработка и добыча энергетических и сырьевых ресурсов. В целом эти изменения можно охарактеризовать следующим образом:

- глобализация экономики и появление транснациональных промышленно-экономических сообществ;

- бурный рост промышленности и экономики в Азиатском и Тихоокеанском регионе с огромным численным составом населения;

- глобальное ухудшение экологии, связанное с нерациональным использованием природных ресурсов и увеличением промышленной и антропогенной нагрузки на окружающую среду, рост количества неутилизируемых промышленных и бытовых отходов.

Перечислим факторы и условия, имеющие глобальное проявление и усиливающие тяжесть возможных мега-катастроф. Для развивающегося глобального мира выделяются следующие общие тенденции возрастания угрозы новых рисков:

- увеличение количества стран, обладающих или потенциально способных разработать ядерное оружие;

- появление оружия на новых физических принципах, не подпадающих под ограничения и контроль мирового сообщества и, в частности, геофизического, сейсмического и метеорологического;

- повышение уровня экономической интеграции между странами и совместная промышленная деятельность и, соответственно, взаимозависимость от кризисных ситуаций;

- рост промышленной и экономической активности в приграничных зонах и соответственно общая уязвимость этих территорий в случае техногенных катастроф;

- политика увеличения числа мегаполисов в мире и рост населения в городах, превышающий более миллиона человек, к 2030 г. численность населения в мире, по экспертным оценкам, превысит 8 млрд. человек, примерно две трети из которых будут жить в городах, и, как следствие, повышение антропогенной нагрузки на окружающую среду;

- повышение уязвимости населения, особенно живущего в мегаполисах, от природных и техногенных катастроф;

- растущий поток мигрантов из стран, подверженных природным бедствиям и социально нестабильных в развитые страны, образование в них этнических анклавов;

- зависимость и уязвимость компьютерных систем функционирования и управления в банковской сфере, энергообъектов, городской инфраструктуры обеспечения жизнедеятельности городов от природных и техногенных катастроф, программного сбоя и внешних хакерских атак, которые могут полностью нарушить их работу.

Для Российской Федерации наибольшую угрозу имеет низкий уровень ответственности государственных чиновников за принимаемые решения и передача своих функций в коммерческие структуры, главной целью которых, как прописано в их уставах, является получение прибыли. Это приводит к тому, что интересы государства, общества не только не учитываются, но и даже противоречат им. Сейчас при разработке регламентирующих документов, реформирующих экономику, хозяйственные и правовые отношения, основное внимание уделяется правовым и юридическим вопросам, а научно-обоснованная экспертиза рисков и возможных угроз практически не проводится. Новые хозяева бывших государственных предприятий, получившие их почти задаром и часто криминальным путем, заинтересованы только в максимальном получении прибыли и в самые короткие сроки. Поэтому они не занимаются модернизацией и обновлением производственного оборудования, привлекают низкооплачиваемых рабочих с низкой квалификацией, отказываются от социального обустройства рабочих. Сейчас с помощью иностранных инвестиций началось восстановление заброшенных горно-обогатительных предприятий. Но при этом используются дешёвые и экологически грязные технологии. Хозяева предприятий не заботятся об окружающей среде, а для работы на предприятиях привлекают вахтовым способом иностранных рабочих. Всё это инициирует локальные очаги социальной нестабильности, особенно в промышленных моногородах и поселках, а также закладывает будущие техногенные аварии и катастрофы [1].

Особенности проявления современных катастроф. Следует повторить, что современные природные, техногенные и гуманитарные катастрофы имеют синергетический смешанный характер.

Сильное разрушительное землетрясение, ураганы, наводнение и засуха, взрыв на химическом заводе - всё это то, с чего может начаться мега-катастрофа. В первую очередь в них будут вовлечены трансграничные государства, а в наихудшем развитии и многие далёкие от места аварии страны, как в случае с аварией на нефедобывающей платформе в Месиканском заливе в 2010 г., который не только загрязнил Восточное побережье США, но и изменил гидрофизические характеристики океанического течения Гольфстрим и повлиял на климат Европы. В случае аварийного выброса или сброса опасных промышленных отходов, это особенно трагично проявляется для стран, имеющих общие реки и пересекающие границу постоянные розы ветров.

Тяжесть любой современной природной и техногенной катастрофы, которая всегда может перерасти в мега-катастрофу, определяет совокупность условий и факторов природного, техногенного (антропогенного) и социального характера [1].

Контрольные вопросы и задания к главе 2

Каковы основные закономерности и причины возникновения катастроф?

В чём заключается основная особенность современных природных, техногенных и социальных катастроф?

Назовите существующие препятствия при определении причин и возможности прогнозирования опасных природных явлений и техногенных чрезвычайных ситуаций.

Перечислите факторы и условия, имеющие глобальное проявление и усиливающие тяжесть возможных мега-катастроф.

5. Расскажите об опыте предсказания природных явлений и катастроф, который уходит корнями в глубокую древность: наблюдения за явлениями природы, гадания и жребии, солнцепоклонничество, астрология, учение о циклах, библейские пророчества, эсхатология и апокалипсис.

6. Перечислите научные методы прогнозирования катастроф.

7. Раскройте суть современных методов прогнозирования катастроф:

- статистических методов; оценки повторяемости и определения цикличности проявления ЧС;

- аналогии и сопоставления аналогий в характере развития различных процессов и проявления ЧС;

- сопоставления скорости изменения анализируемого фактора и процесса развития и проявления ЧС;

- энергетической оценки процессов развития и проявления ЧС;

- комплексного подхода в оценке влияния различных факторов;

- критических уровней факторов, обусловливающих возникновение ЧС; метода безразмерных относительных коэффициентов оценки факторов, обусловливающих возникновение ЧС;

- инструментальных методов прогнозирования ЧС (комплексный, многоуровневый мониторинг геофизических, геохимических, биологических параметров среды);

- метода оценки рисков; теории катастроф;

- методов нелинейной механики.

8. Перечислите основные условия и закономерности возникновения катастроф.

9. Дайте характеристику тенденций изменения глобальных процессов и угроз в мире.

10. Назовите общемировые тенденции угрозы мега-катастроф.

Глава 3 Теория мега-катастроф

3.1 Положения теории катастроф

Теория катастроф, как научное направление, стала развиваться с середины 60-х гг. прошлого столетия, объединила ряд существовавших на тот момент подходов при решении прикладных научных проблем и сформировала общий математический аппарат для их решения [22].

В основном это касалось решения задачи математических условий системного равновесия и процессов, сопутствующих его нарушению. Задача прогнозирования нарушения системного равновесия и катастрофы системы во времени при продолжительном периоде её существования в теории катастроф не ставилась. Аналитический подход в исследовании процессов подготовки и прогноза возникновения катастроф, используемый математической теорией катастроф, является развитием известной теории катастроф. Он ставит своей целью разработку общих математических принципов анализа и определения свойств и закономерностей катастроф, но отличается тем, что направлен на решение прогностических задач. Решение этой задачи с использованием только математического подхода, без учёта физических свойств рассматриваемой системы, невозможно. Поэтому для решения прогностических задач возникает необходимость её дополнения и разработки.

Центром и жертвой, а часто и причиной катастрофы, является человек или всё сообщество, его образ жизни и то, как они реагируют на экстремальные ситуации. Из этого следует необходимость определения социальных закономерностей катастрофы, как следствия влияния человеческого фактора на подготовку и развитие катастрофы.

Очевидно, что проявление катастроф природных, техногенных и биолого-социальных и систем, как физических и социальных явлений и процессов, имеют общие свойства и закономерности, которые могут быть систематизированы, и благодаря которым можно повысить достоверность прогнозов.

Глобализация, геополитика доминирования отдельных государств, попытки глобального управления миром, борьба за природные ресурсы, возрастающий уровень антропогенного воздействия на окружающую среду, приводящий к росту мега-катастроф, разработка новых видов оружия, создают новые военно-политические аспекты мега-катастроф, которые необходимо учитывать при прогнозировании катастроф.

В связи с вышесказанным, теория прогнозирования и предупреждения мега-катастроф, основанная на междисциплинарном подходе, состоит из следующих неотъемлемых и взаимодополняющих частей: математическая теория мега-катастроф; физическая теория мега-катастроф; социальная теория мега-катастроф; общие свойства и закономерности мега-катастроф; военно-политические аспекты теории мега-катастроф.

Теория катастроф в общеизвестном значении - раздел математики, включающий в себя теорию бифуркаций дифференциальных уравнений динамических систем, теорию особенностей гладких отображений и имеет фундаментальный математический аппарат для описания условий и свойств поведения системы до, в момент и после катастрофы.

Катастрофа в этом смысле означает резкое качественное изменение объекта при плавном количественном изменении параметров, от которых он зависит. Одной из главных задач теории катастроф является получение так называемой нормальной формы исследуемого объекта (дифференциального уравнения или отображения) в окрестности «точки катастрофы или бифуркации».

Теория катастроф нашла многочисленные применения в различных областях прикладной математики, физики, а также в экономике. Однако следует заметить, что при решении прикладных задач её теория существенно дополнялась и даже начинали развиваться новые научные направления, как например синергетика, а также то, что «вторжение» теории катастроф в прикладные области науки всегда встречало настороженное отношение со стороны её традиционных представителей.

Теория катастроф не ставит задачи прогнозирования состояния системы и определения времени её катастрофы на длительный период времени, хотя условия возникновения развития катастрофы строго подчинятся её математическим условиям. Математическая теория мега-катастроф предусматривает решение прогностических задач с использованием принципов теории катастроф, но при этом имеет специфичные дополнения.

3.2 Физическая теория катастроф

В настоящее время при анализе причин проявлений вулканизма, сейсмических, метеорологических и других опасных природных явлений, кораблекрушений и авиакатастроф, аварий энергосистем и других катастроф наибольшее распространение получили гипотезы о влиянии следующих факторов:

1. Гелиофизических и космических.

2. Изменение фаз Луны.

3. Изменение геофизических явлений.

4. Техногенные воздействия.

5. Взаимовлияние опасных явлений.

6. Резонансные взаимовлияния и лавинные эффекты.

Отличительная особенность перечисленных выше факторов состоит в том, что они проявляются во всех сферах жизнедеятельности человека: природной, техногенной и социальной. Рассмотрим основные подходы учёных в исследовании космических, геофизических, техногенных и других факторов, влияющих на возникновение опасных явлений и ЧС. Наибольшее распространение в гипотезах о причинах опасных явлений и ЧС в природной, техногенной и социальной сферах жизнедеятельности человека получила гипотеза о влиянии гелиофизических и космических факторов.

Влияние космических сил на различные природные процессы и явления отмечается ещё в древнейших летописях и исторических хрониках различных племён и народов нашей планеты. Первым, кто систематизировал отрывочные данные, стал русский учёный А.Л. Чижевский. Он занимался изучением взаимодействия циклов на примере исторических событий и солнечной активности, исследовал влияние солнечной активности на климатические, фенологические, гидрологические процессы, смертность и эпидемии. Ещё в 1930-х гг. А.Л. Чижевский, говоря о влиянии космоса на земные процессы, указывал на то, что космические воздействия на земные объекты, в силу малости их амплитуды, часто служат лишь фактором, провоцирующим те или иные явления (гибель организмов, возникновение землетрясений и т. д.), и не являются их непосредственной причиной. Он подчёркивал, что следует разделять внешнее воздействие на объекты и готовность к их восприятию [20, с. 620].

Космические факторы, оказывая воздействие на биосферу и особенно её составляющие части, подвергаются изменению со стороны экосферы планеты и потому по силе и времени проявления могут быть ослаблены и сдвинуты или даже полностью утерять свой эффект.

Системы биосферы могут блокировать космическое воздействие в целом или частично и поэтому некоторые учёные считают, что поиск чисто математических закономерностей тут едва ли целесообразен [68, с. 127].

Гелиогеофизические факторы, сопутствующие мега-катастрофам. Солнечная активность и сопутствующие физические процессы.

Исследованию физики Солнца и его влияния на земные и, в частности, ионосферные и геофизические процессы учёные всего мира уделяют огромное внимание на протяжении уже многих столетий. Тем не менее, чем более растёт объём этих исследований, тем больше возникает вопросов о причинах и свойствах процессов, происходящих на Солнце и связанном с ним окружающим космическим пространством.

К основным гелиофизическим процессам и их параметрам, учёт изменения которых может быть выбран в качестве потенциальных функций, относятся:

- 11-13-летние циклы солнечной активности;

- изменение солнечной активности, измеряемой относительным числом и площадью солнечных пятен в числах Вольфа по суточной шкале;