Нава
лы льда. Источник опасности для людей Повреждение и гибель судов, береговых объектов в результате сжатия льдов.
Г идрогеология
3 1 1 . Переувлажнение почвы подтопление bbт ер р и тории, заболачивание Определение Образование участков, нормальной эксплуатации которых препятствует либо малая глубина залегания подземных вод, либо слабая проточность или застой воды в поверхностных горизонтах грунта. Экстремальная геофизическая ситуация Длительное, избыточное содержание влаги в верхнем горизонте грунта при благоприятных для накопления воды формах рельефа. Причины возникновения Постоянное, избыточное увлажнение поверхностного слоя грунта препятствует проникновению в него кислорода и замедляет процесс разложения отмирающей растительности. Это приводит к преобладанию ежегодного прироста органической массы над перегниванием и образованию торфяников. Повод возникновения Изменение увлажненности и температуры слоя грунта, приводящее к повышению уровня подземных вод, техногенные процессы в районе. Условия для обострения тенденций Климатические условия избыточного увлажнения, равнинный характер рельефа при наличии отрицательных форм рельефа. Связанные ОЯП. Осадка и провалы грунта, плывуны. Источник опасности для людей Непроходимость дорог. Нарушение условий нормальной эксплуатации и разрушение сооружений, засоление почвы 2 2 . Осадка и провалы грунта biОпределение.i Вертикальное смещение участков поверхности земли, возникающее внутри грунтов, способных быстро уплотняться при намокании или опаивании. Экстремальная геофизическая ситуация Образование каверн в толще грунтов. Причины возникновения Наличие внутри грунтов района растворимых, размываемых уплотняющихся или размораживающихся участков. Повод возникновения Изменение уровня подземных вод, температуры слоя грунта, техногенные процессы в районе. Условия для обострения тенденций Длительный период сохранения неблагоприятных условий атмосферного увлажнения. Характер грунтов. Связанные ОЯП. Цунами. Источник опасности для людей Разрушение сооружений 3 3 2 . Карст Определение Образование специфических форм рельефа, отражающих процесс растворения подземными водами горных пород с образованием внутри грунтов полостей и пещер различных форм и размеров. Экстремальная геофизическая ситуация Наличие в районе грунтов, сложенных соленосными породами, гипсами, ангидритами и карбонатными породами, карстовые формы рельефа местности. Причины возникновения Повышенная растворимость пород отдельных участков грунтов. Повод возникновения Возникновение трещин или каверн в грунте. Условия для обострения тенденций Изменение уровня подземных вод, увеличение их напора увеличение количества осадков. Связанные ОЯП. Осадка и провалы на поверхности грунта. Источник опасности для людей Разрушение зданий, сооружений, объектов.Г еокриология4 1 1 . Криогенное пучение Определение Поднятие поверхности земли с образованием бугров в результате льдообразования в промерзающих грунтах Экстремальная геофизическая ситуация Наличие рыхлых влажных грунтов, подвергающихся сезонному замерзанию. Причины возникновения Увеличение объема льда по сравнению с исходным объемом воды при замерзании. Повод возникновения Сезонное промерзание поверхностного слоя грунта. Условия для обострения тенденций Наличие подповерхностным промерзающим слоем, новы bbше слоя вечной мерзлоты, незамерзшего объема воды. Связанные
ОЯП. Наледи при растрескивании, просадки фунта при оттаивании Источник опасности для людей Выпирание опор, повреждение буграми дороги аэродромов 2 2 . Наледь biОпределение.i Слоистый ледяной массивна поверхности земли или инженерных сооружений, образовавшийся при замерзании периодически изливающихся вод. Экстремальная геофизическая ситуация Затопление территории зимой, морозное растрескивание ледовых шапок, покрывающих напорные водотоки. Причины возникновения Попадание воды на поверхности, имеющие отрицательные температуры. Повод возникновения Усиление морозов до температур, более низких, чем характерные для данной местности. Условия для обострения тенденций Вода вытекает в период отрицательных температур из замкнутых естественных систем, либо попадает на береговые сооружения при волнении, либо осаждается в виде капель дождя, мороси, тумана, штормовых брызг. Связанные ОЯП. Пучение наводнения, оползни. Источник опасности для людей Разрушение дорожных покрытий, оползание и просадки насыпей, способствующее дроблению и выветриванию бетонных сооружений 3 3 . Криогенные склонов ы е процессы biОпределение.i Совокупность гравитационных процессов переноса обломочного или рыхлого материала, для проявления которых необходимо периодическое промерзание и протаивание пород (ку
румы, десепция, солифлюксия). Экстремальная геофизическая ситуация Скопление на склонах гор обломочных и рыхлых материалов. Причины возникновения При промерзании грунтов происходит их выпучивание по нормали к склону, что сочетается с действием силы тяжести по вертикали и порождает в период оттаивания результирующее перемещение обломков (курумы) или рыхлых грунтов (десепция) по касательной к склону вниз. Для грунтов, увлажнение которых приближается к пределу текучести, возможно вязко
пластичное течение вовремя оттаивания. Повод возникновения В результате оттаивания летом уменьшается сопротивление дернового покрытия на склоне и может достигаться критическое значение
угла наклона склона. Условия для обострения тенденций Весеннее время, выпадение сильных дождей. Связанные ОЯП. Нет. Источник опасности для людей Разрушение дорожных покрытий, оползание и просадки насыпей, способствующее дроблению и выветриванию бетонных сооружений 4 4 . Терм ока р ст Определение Образование провальных форм рельефа и подземных пустот в результате опаивания подземного льда или мерзлого грунта. Экстремальная геофизическая ситуация Области былого расположения и деградации вечной мерзлоты в районе. Причины возникновения Наличие участков подземных льдов или льдистых отложений, возможность отфильтровывания оттаявшей воды вверх. Повод возникновения Глубина сезонного оттаивания превышает глубину залегания льдистых породили льда. Условия для обострения тенденций Создание условий дополнительного нагрева поверхностного слоя грунта. Связанные ОЯП. Термоабразия, термо
эрозия, оползни, просадки грунта. Источник опасности для людей Разрушение бортов карьеров, насыпных сооружений и выемок.
Геоморфология
5 1 1 . Обвал Определение Отделение крупного блока от массива горных пород на крутом обрывистом склоне и последующее обрушение иска тывание глыбово-щебнистой массы. Экстремальная геофизическая ситуация Склоны массива скальных грунтов слоистой структуры разбиты вертикальными трещинами на отдельные блоки, угол склона которых больше угла естественного откоса для слагающих пород. Причины возникновения Интенсивное выветривание, сейсмические толчки, длительное увлажнение, подмыв склонов водотока
ми. Повод возникновения Ураган, землетрясение, взрывы. Условия для обострения тенденций Благоприятный рельеф, тектоника, гидрогеологическое строение района, выпадение атмосферных осадков. Связанные ОЯП. Волны стока, сели, оползни. Источник опасности для людей Разрушения сооружений, гибель посевов, гибель людей 3 2 . Оползень iОпределение.i Скользящее смещение массы грунта вниз по уклону под действием силы тяжести при участии подземных или поверхностных вод. Экстремальная геофизическая ситуация Склоны массива рыхлых грунтов из щебнисто-глинистых пород. Угол склона близок или больше угла естественного откоса для слагающих пород. Причины возникновения Залегание относительно малопроч
ных пород под более прочными, постепенное уменьшение прочности подстилающих пород, появление трещин в них и накопление влаги в них, возрастание скалывающих напряжений в верхнем слое породили действие напорных подземных вод на нижний слой. Повод возникновения Естественное или техногенное увеличение нагрузок на склон. Условия для обострения тенденций Длительное сохранение условий, деформирующих склон. Связанные ОЯП. Волны стока, сели, лавины. Источник опасности для людей Разрушение всех сооружений, завалы 5 5 2 . Сход лавины iОпределение.i Масса снега, падающая или сползающая с горных склонов и увлекающая на своем пути новые массы снега. Экстремальная геофизическая ситуация Образование скоплений снега на склонах гор. Причины возникновения Сила давления снега, направленная вниз по склону, превышает сумму сил сцепления в сечении снежного покрова, проходящем по линии наибольшего напряжения. Повод возникновения Снегопад, метель, резкое понижение или повышение температуры, внешние нагрузки случайного характера. Условия для обострения тенденций Ослабление связей частиц снега при таянии или проникновении воды (мокрые лавины, влияние формы склона. Связанные ОЯП. Нет. Источник опасности для людей Разрушение сооружений, завалы 6 3 . Сель iОпределение.i Паводок сочень большим (до 75% общей массы) содержанием минеральных частиц и обломков горных пород, характеризуемый продвижением лобовой части в форме вала из воды и наносов большой разрушительной силы. Экстремальная геофизическая ситуация Наличие ложбины в горах, которая имеет достаточный уклонив которой скапливается рыхлый и обломочный материала также имеется возможность концентрировать сток. Причины возникновения Переувлажнение значительных объемов рыхлых грунтов, накопленных в бассейнах небольших горных реки сухих логов, имеющих значительный уклон. Повод возникновения Выпадение интенсивных ливней или бурное снеготаяние в горах. Условия для обострения тенденций Обвалы или оползни в бассейнах небольших горных рек со значительными уклонами. Связанные ОЯП. Волны стока. Источник опасности для людей Разрушения сооружений, гибель людей. Геология 6 3 1 . Движение песков iОпределение.i Перенос значительных масс песка ветром достаточной скорости. Экстремальная геофизическая ситуация Наличие значительных участков песчаной поверхности (пустыни, пляжи. Причины возникновения Скорость ветра достигает необходимых для подъема частиц песка значений. Повод возникновения Направление ветра благоприятно для перемещения. Условия для обострения тенденций Длительное сохранение сильных ветров. Связанные ОЯП. Нет. Источник опасности для людей Заносы. Разрушение сооружений, завалы 4 2 . Эрозия берегов iОпределение.i Разрушение берегового склона водоемов под действием течений и волн, направленное на создание склона с равновесным профилем. Экстремальная геофизическая ситуация Образование неустойчивых форм берегового склона, трещин и каверн в толще грунтов. Причины возникновения Длительная работа волн и течений, режим уровня водоема, режим наносов, ледовый режим. Повод возникновения Случайный импульс метеорологического, гидрологического или техногенного характера. Условия для обострения тенденций Рельеф, тектоника, геологическое строение, свойства грунтов. Связанные ОЯП. Цунами. Источник опасности для людей Разрушение береговых сооружений, транспортных средств 7 3 . Плывун ы Определение. Способность водонасыщенных дисперсных грунтов к внезапному переходу в разжиженное состояние и перемещению в виде потоков. Экстремальная геофизическая ситуация Наличие участков мелкозернистых песков и пылеватых суглинков, содержащих органические вещества и находящихся в состоянии водонасыщения. Причины возникновения Тиксотропность (переход коллоида из геля в золь при встряхивании) глинистых, лессовых и супесчаных грунтов. Повод возникновения Возникновение вибраций в слое, содержащем плывуны, а также встряхивание, перемешивание или воздействие ультразвуком, оттаивание замороженного слоя. Условия для обострения тенденций Увеличение влажности грунта. Связанные ОЯП. Осадка и провалы грунтов, оползни. Источник опасности для людей Разрушения сооружений, особенно подземных, сбои в работе автотранспорта, гибель людей. Г еофизика 7 1 . Землетрясение. Определение Подземные толчки и колебания земной поверхности. Экстремальная геофизическая ситуация Образование трещин в земной коре и верхней мантии. Причины возникновения Тектонические смещения и разрывы в земной коре и верхней мантии. Повод возникновения Разгрузка напряженного состояния участков земной коры. Условия для обострения тенденций Повышение напряжений в результате воздействия гидросферы или атмосферы на участки земной коры. Связанные ОЯП. Цунами, обвалы, оползни, сели, наводнения. Источник опасности для людей Быстрое разрушение сооружений, завалы, приводящие к гибели людей 2 . Извержение вулкана iОпределение.i Появление наземной поверхности расплавленной породы из кратера или трещины. Экстремальная геофизическая ситуация Наличие действующих вулканов. Причины возникновения Повышение давления в слое магмы за счет фазовых переходов при химических реакциях в ней. Повод возникновения Неизвестен. Условия для обострения тенденций Активные участки поверхности Земли. Связанные ОЯП. Землетрясения и связанные явления, пожары, смог. Источник опасности для людей Разрушение сооружений, завалы, пожары, гибель людей в результате отравления воздуха и завалов пеплом 3 1 . Резкое ухудшение радиационной обстановки iОпределение.i Проникновение космического и солнечного излучения с опасными длинами волн через атмосферу к поверхности Земли. Экстремальная геофизическая ситуация Ослабление магнитного поля Земли. Причины возникновения Перемена направления кольцевых токов в земном ядре, приводящая к смене магнитной полярности. Повод возникновения Изменения динамического режима в жидком ядре Земли. Условия для обострения тенденций Сохранение экстремальной ситуации в течение опасно длительного времени. Связанные ОЯП. Радиоактивное заражение поверхности планеты. Источник опасности для людей Создание угрозы жизни населению планеты 3 2 . Резкие изменения ионосферы магнитная буря Определение Быстрые и сильные нерегулярные колебания характеристик земного магнетизма, резко нарушающие его плавный суточный ходи продолжающиеся от нескольких часов до нескольких дней. Экстремальная геофизическая ситуация Отклонения положения магнитопаузы от нормального, связанные с повышением плотности плазмы солнечного ветра или понижением напряженности геомагнитного поля. Причины возникновения Нестационарность коротковолнового излучения (УФ и рентгеновского) Солнца. Повод возникновения Усиление количества и яркости активных образований на Солнце. Условия для обострения тенденций Дневная сторона Земли, приполярные области, ориентация проводников тока на поверхности земли, пониженная проводимость почвы. Связанные ОЯП. Возникновение индуцированных геомагнитных токов в проводниках, возникновение радиопомех. Источник опасности для людей Резкое ухудшение радио- и телевизионной связи, выход из строя ЛЭП, кабелей связи, трубопроводов и рельсовых путей, возможно ухудшение состояния здоровья людей. Астрономия 8 1 . Метеоритный удар Определение Падение небольших небесных тел (метеоритов) на поверхность Земли. Экстремальная геофизическая ситуация Приближение к Земле по опасной траектории небесных тел. Причины возникновения Наличие в космосе небольших небесных тел, за которыми не велись астрономические наблюдения. Повод возникновения Обнаружение опасной траектории движения небольших небесных тел. Условия для обострения тенденций Возможность попадания метеорита на плотно заселенные участки поверхности Земли. Связанные ОЯП. Землетрясения, ударная волна от взрыва, пожары. Источник опасности для людей Разрушение сооружений, завалы, пожары. Взаимосвязи катастроф Происходя в едином объеме, занятом активно взаимодействующими средами, природные катастрофы часто оказывают друг на друга инициирующее влияние, в результате чего их разрушительная сила возрастает. Если использовать названия ОЯП, введенные выше, то можно изобразить "взаимопомощь" катастроф в виде структурированного списка. При построении этого списка все ОЯП были разбиты на первичные явления, явления порядка 2, 3 и Первичные явления могут возникать независимо от предварительного наличия других ОЯП. Явления более высокого порядка обычно возникают после того, как возникли ОЯП более низких порядков. Конечно, между первичными явлениями могут также быть связи. Например, вовремя извержений вулканов могут возникать землетрясения, сопровождающиеся цунами, обвалами, оползнями и очень сильными дождями. Но поскольку эти явления могут существовать и независимо, связи между ними в списке не показаны.
С тру к тур и ров ан н ы й список опасных природных явлений с учетом основных причинно следственных связей______________
Явление
первичное
порядка порядка 3
порядка4
1
2
3
4
Сильный ветер
Движение песков Сильная пыльная буря Нагонные явления Сильное волнение
Тягун Сильная метель Интенсивный дрейф льда Сжатие льда Опасность отрыва льда
Навалы льда
Заморозки
Обледение судов Раннее появление льда Опасное появление льда
Зажор
Сильный мороз
Криогенное пучение
Очень сильный
Сход лавины
снег
Сильный мороз
Криогенное пучение
Наледь
Сильный туман
Смог
Сильное голо-
ледно-
изморозевое
отложение на
проводах
Половодье
Затор
Карст
Криогенные склоновые процессы
Термокарст
Сильная жара
Засуха атмосферная
Суховей
78
Продолжение
1
2
3
4
Чрезвычайная пожа
роопасность
Засуха почвенная
Низкая межень Осадка и провалы
грунта
Очень сильный
Кислотный дождь
дождь
Сильный ливень
Крупный град
Смерч
Продолжительные сильные
Переувлажнение
Оползень
дожди
почвы (подтопление территории, заболачивание
Паводок
Плывуны
Сель Эрозия берегов
Землетрясение
Цунами
Обвал
Извержение
вулкана
Резкое ухудшение радиационной обстановки
Резкие изменения ионосферы
(магнитная буря)
Метеоритный
удар
79
ПРОГНОЗ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ. ВОЗМОЖНОСТИ ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКОЙ ПРОГНОСТИКИ ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПРИРОДЫ Проблема прогноза опасных явлений природы может быть решена только совместными усилиями ученых, представляющих все отрасли современной геофизики и астрономии. Многочисленны работы, посвященные прогнозам в астрономии, гелиогеофизике, геологии и гидрологии. Однако не будет преувеличением сказать, что наиболее велики достижения в метеорологическом прогнозировании. В поисках наиболее точных методов прогноза опасных явлений погоды метеорологи используют все известные подходы и идеи. Сложно хотя бы в общих чертах систематизировать используемые приемы прогнозирования. По степени формализации процедуры составления прогноза приемы прогнозирования можно разделить на два класса интуитивные и формальные [10]. К интуитивным относятся методы системно-структурного анализа, более известные как индивидуальные и групповые методы экспертных оценок (сценариев. Синоптический метод составления краткосрочного прогноза погоды с заблаговременностью 24-36 ч является примером технологии индивидуального экспертного подхода. Групповая экспертная оценка, известная как "мозговая атака, часто применяется специалистами при разработке окончательных формулировок прогнозов погоды различной заблаговременности, особенно в условиях неполноты исходных данных. Класс формальных методов состоит из ассоциативных методов, методов опережающей информации и методов экстраполяции. В качестве примера ассоциативных методов можно привести метод численных прогнозов погоды, основанный на компьютерном решении системы уравнений гидро- и термодинамики атмосферы. Эта система уравнений представляет собой физико-математическую модель реальных геосфер. От точности модели и полноты исходных данных зависит успех прогноза. Группа методов опережающей информации активно используется для перехода от предвычисленной синоптической ситуации к стохастически зависящим от нее элементами явлениям погоды. Эта технология получила название метода модельной статистики. Наконец, метод экстраполяции применяется при составлении сверхкраткосрочных прогнозов, которые приходится подготавливать в условиях неполноты данных о погоде в регионе. Сразу отметим, что в практике прогноза уже давно снят вопрос о том, какие методы лучше формальные или неформальные. Дело в том, что прогноз опасных явлений природы обязательно ориентирован социально, а значит должно существовать конкретное лицо, ответственное перед обществом за качество прогноза. Поскольку таким лицом, естественно, является человек, то интуитивные методы прогноза обязательно входят в его личный арсенал средств, обеспечивая ему возможность выполнения задач прогноза в кризисных условиях. Формальные методы являются высокоценным дополнением к общему объему предпрогнозной информации. Итак, лицо, принимающее решение о прогнозе, основываясь на исходной информации и социально-экономической ситуации, выбирает из числа собранных прогностических вариантов тот, который ему представляется наиболее обоснованным. Производя этот выбор, он обязательно принимает во внимание соотношение между заблаговременностью составляемого прогноза ( L) и продолжительностью эволюционного цикла объекта прогнозирования (Р. Отношение этих величин т = U P позволяет сделать вывод о возможности применения того или иного класса методов прогноза. Если справедливо соотношение т « 1, то такой прогноз называется краткосрочными для него будут высокоуспешными варианты, получаемые формализованными методами. В условиях, когда выполняется приближенное равенство т 1, в период действия прогноза может закончиться эволюционный цикл объекта прогнозирования. Как говорят метеорологи, возможна резкая перестройка условий. В этом случае интуитивные методы, основанные на аналогии входе событий, могут оказаться предпочтительнее формальных. Если прогноз требуется подготовить в условиях, когда т > 1, то современные формальные методы оказываются бессильными, аналогии редко существуют, а потому остается возможным только прогноз вероятностей тех или иных исходов. В следующем разделе приведены рассуждения специалистов, далеких от метеорологического прогноза, но они очень интересны, так как позволяют по-новому взглянуть на проблему прогноза ОЯП с заблаговременностью, удовлетворяющей условию т < 1. При этом подразумевается, что желательно использовать детерминистические методы, а не вероятностный прогноз. Общие принципы детерминистического подхода к прогнозу катастроф Методика прогноза чрезвычайных ситуаций, предложенная в работе [11], основана на положениях синергетики, разрабатываемых бельгийским ученым лауреатом Нобелевской премии И. Пригожи- ным. Предметом синергетики являются локальные открытые нелинейные структуры, развитие которых в любой системе происходит в определенных режимах. Открытость структур подразумевает их взаимодействие с остальными системами, а нелинейность - воздействие на структуру большого количества факторов, что приводит к сложным режимам. Этим условиям удовлетворяет подавляющее большинство локальных систем и процессов, с которыми приходится сталкиваться на практике. Для иллюстрации предположим, что изменение во времени состояния некоторой динамической системы регистрируется с помощью одного индикационного показателя ИП(г). Линейный устойчивый режим функционирования системы характеризуется вполне предсказуемым характером графика хода ИП(/). Он может иметь вид плавно изменяющейся или колеблющейся около определенного значения кривой. Локальные открытые нелинейные системы развиваются, в зависимости от сложившихся в них равновесных или неравновесных условий, в определенных режимах. Эти режимы называются линейным устойчивым (при равновесных условиях, нелинейным (при нарушении равновесных условий) или экстремальным лавинообразным (при обострении неравновесных условий). Условное графическое изображение этих режимов показано на рис. Нелинейный неустойчивый режим развития сопровождается возникновением колебаний и ростом их амплитуды, в результате чего система начинает раскачиваться, и ее развитие может пойти тем или иным путем под воздействием незначительных, часто случайных факторов. Эта характерная область развития природных процессов получила название на графиках их развития точки бифуркации, те. равных возможностей развития системы. В результате экстремального развития система переходит на новый качественный уровень, на котором вновь формируются новые равновесные условия. Развитие локальной системы на этом уровне продолжается в линейном, устойчивом режиме до сохранения равновесных условий. Изложенные представления о режимах развития локальных систем дают возможность оценить режим природных процессов сточки зрения его опасности.
ип
(0
|
Скачать 3.58 Mb.