Дипломная работа: Универсальные законы бедствий и катастроф

Характеристикой лавнины осыпаний является её размер S, т.е. число ячеек, где произошло осыпание. Лавины распределены по размеру степенным образом с показателем, равным 1/3, что подтверждается симуляцией модели, результаты которой приведены на рисунке ниже.

[8]

Линейная часть графика соответствует степенному распределению с = 1/3. Отклонение от масштабно инвариантного поведения при больших S связано с конечностью размеров системы. Развитие очень больших лавин обрывается из-за достижения ими нижнего края решетки, что обуславливает горб в правой части графика. Такие события можно трактовать как сверхкатастрофы – порождающая их система оказывается мала для нормального завершения этих лавин.[8]

«Масштабно инвариантное распределение означает склонность системы к катастрофам. Её отклик на элементарное воздействие не имеет собственного характерного размера, и поэтому в ней возможны гигантские события без отчётливых причин. И хотя для каждой лавины можно указать ту самую песчинку, которая её спровоцировала, корни катастроф лежат, конечно же, не в песчинках, а в критических свойствах системы, где малые причины могут вызывать большие следствия.»[5]

Прогнозирование катастрофических событий

Из примера с кучей песка, стало очевидным, что катастрофическое событие не происходит внезапно, ему предшествуют менее значительные события. Прогнозирование катастрофических событий ведётся практически во всех областях современной науки.

Оценка вероятностей аварий на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических предприятиях. [9]

В таблице представлено число пострадавших в 36-ти авариях в этой области за период 1974-2005 годы.

Из-за «тяжёлого хвоста распределения», среднее значение числа пострадавших не содержит полезной информации. А вот график распределения вероятностей в дважды логарифмическом пространстве даёт нам весьма ценную информацию.

[9]

В данном случае α=0,4872.

Благодаря этому можно сказать, что авария с ущербом 2,1 млн. пострадавших повторяется в среднем раз в 255 лет. К сожалению, на данный момент нет возможности учесть будущее развитие промышленности в этой отрасли, чтобы стало возможным получить более точную информацию, тем не менее всегда есть возможность снова произвести расчеты, руководствуясь новыми показателями.

Перейдём к природным катастрофам. Их разрушительность сравнима с потерями при военных действиях, но они более внезапны и не оставляют возможности «дать сдачи». Как было показано выше, несмотря на общепринятое мнение, благодаря набору опреденённых знаний, навыков и имея доступ к необходимой информации, становится возможным довольно точно спрогнозировать надвигающуюся катастрофу. Благодаря своевременому прогнозу возможно нивелировать последствия стихийных бедствий. Безусловно, в таком случае не последнюю роль играет планирование реакционных действий. В совокупности, действия по прогнозу катастрофических событий и их ликвидации или сглаживании, называются управлением рисками. При этом немаловажным фактором является вычесление степени риска, что делается посредством использования рассмотренных выше степенных законов. Таким образом, риск характеризуется как частота и последствия того или иного бедствия, а благодаря степенным законам и то и другое можно вычислить. Другое дело – кто будет этим заниматься, кто профинансирует и обеспечит всем необходимым специалистов, готовых изучать и прогнозировать. Пример эффективного использования возможностей современной науки можно найти в ближайшем зарубежье.

Риск природных катастроф является частым и одним из наиболее опасных явлений в современном мире. На нашей планете существует место под названием Ферганская долина. Этот участок на поверхности земли характеризуется как межгорная котловина. Район в котором она расположена является повышенно сейсмичным, кроме того площадь долины находится на территории трёх разных государств: Таджикистана, Узбекистана и Кыргызстана. Кроме того, плотность населения в этом районе довольно велика: 900, 360 и 500 человек на 1км² . На этой территории довольно часто проявляются те или иные стихийные бедствия. Существует предрасположенность данного участка к возникновению крупномасштабных природных катастроф, что может нанести существенный урон государствам. Наиболее опасными считаются оползни и сели, а также наводнения.

Именно этот участок суши был подвергнут исследованиям учёных. Со временем возникла возможность составлять прогноз активизации оползней. Это произошло благодаря применению свойств степенных законов, о которых неоднократно говорилось выше. Для получения подобных результатов потребовался анализ многолетнего цикла изменения основных факторов, влияющих на систему. Например, оползни. Оползни возникают при нарушении устойчивости склона в момент, когда сила связанности грунтов оползневого склона или горных пород оказывается меньше силы тяжести. При определённых условиях, таких как малоустойчивое состояние склона, решающей «песчинкой» может послужить небольшое землетрясение, выпас скота, неправильная стратегия применения противооползневых методов и т.п. Для получения максимально точного прогноза, необходимо объединить усилия специалистам на разных уровнях управления рисками. Безусловно, регулярный наносимый ущерб, возникающий вследствие стихийных бедствий, может быть снижет, за счёт создания центра по прогнозированию катастроф. К сожалению, на сегодняшний день в Ферганской долине не существует ни одной системы по управлению рисками, что существенно сказывается на экономике стран, на долю которых приходится та или иная часть территории это долины. Как только начнутся крупно-масштабные стихийные бедствия в данном регионе, попытки снизить ущерб будут локальными и безрезультатными, по причинам низкой организации спасательных служб трёх стран, и почти отсутствующей связи между службами этих стран. Таким образом, Ферганская долина и её жители, вследствие низкого уровня экономического развития, природных факторов, низкого уровня взаимодействия служб спасения, и отсутствия центра прогнозирования и исследований, находятся в довольно плачевной ситуации, выход из которой заключается в объединении сил трёх стран, для создания единой системы управления риском, и в том числе финансово-политическими отношениями, возникающими в процессе этого управления.

Заключение

При рассмотрении небольшого участка суши, принадлежащему трём разным странам, был выявлена серьёзная проблема, грозящая существенным уроном всем сферам этих государств. Что уж говорить об актуальности данной темы в рамках более глобальных и развитых систем, таких как международные рынки, курсы валют и прочее. Возможность прогнозирования их поведения даёт уникальные возможности, описанные во многих фантастических книгах, возможности сопоставимые с миссией спасения человечества.

Многочисленные примеры экономических кризисов, природных катастроф, социальных и политических реформ, поддаются математическому описанию и прогнозированию. Современная наука устремилась в будущее, уверенно преодолевая возникающие препятствия. На данный момент существует всё необходимое, чтобы во всеоружии направляться навстречу трудностям. Остается проблема финансирования и организации соответствующих научных центров. К сожалению, в России специалисты по управлению рисками не имеют возможности работать в соответствующем направлении, что приводит к возрастающим потерям и ущербу вследствие бедствий и катастроф.

Литература

1. Малинецкий Г.Г. Управление Риском. Глава XСамоорганизованная критичность, как универсальный механизм катастроф. http://www.keldysh.ru/papers/2003/source/book/gmalin/gl10.htm

2. Малинецкий Г.Г. Управление Риском. Глава V статистика катастрофических событий. http://www.keldysh.ru/papers/2003/source/book/gmalin/gl5.htm

3. А.Чуличков. Теория катастроф и развитие мира. http://katastrofa.h12.ru/theory.htm

4. Самоорганизованная критичность. http://katastrofa.h12.ru/krit.htm

5. А.В.Подлазов. Теория самоорганизованной критичности – наука о сложности. http://theorphys.mipt.ru/mezhpr/mezhpred2/podlazov.pdf

6. За горизонтом предсказуемости. http://n-t.ru/tp/mr/zgp.htm

7. Зиман. Теория катастроф. http://www.omegafield.net/library/dynamical/zeeman-catastrophe_theory.pdf

8. Г.Г.Малинецкий, А.В.Подлазов, И.В.Кузнецов. О национальной системе научного мониторинга. http://www.keldysh.ru/papers/2004/prep47/prep2004_47.html

9. Д.В. Токарев. Оценка вероятностей аварий на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических предприятиях. http://www.ogbus.ru/authors/Tokarev/Tokarev_2.pdf