Когда обсуждаются темы, связанные с различного рода чрезвычайными ситуациями (ЧС), в первую очередь задаются вопросами: а можно ли было заблаговременно принять меры, чтобы не допустить человеческих жертв и минимизировать причиняемый ущерб? существуют ли методы прогнозирования подобного рода чрезвычайных ситуаций? Эти вопросы возникают и в последнее время в связи с катастрофическим наводнением в Уральском регионе и с другими ЧС, обрушившимися на нашу страну с начала этого года. Мы обратились за ответами к Владиславу Болову — человеку, посвятившему всю свою жизнь изучению и прогнозированию ЧС, доктору географических наук, лауреату Государственной премии СССР в области инженерной защиты от ЧС, в недавнем прошлом — начальнику Всероссийского центра мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера МЧС России.
В современной России для предупреждения чрезвычайных ситуаций всех видов и защиты от них в 1992 году был создан Государственный комитет по чрезвычайным ситуациям, в 1994-м преобразованный в Министерство по чрезвычайным ситуациям (МЧС РФ). МЧС решает триединую задачу: предупреждение, спасение и помощь в ликвидации последствий ЧС. На первом месте вполне логично находится предупреждение ЧС. Очевидно, что основа предупреждения любого явления — его мониторинг, а далее, в свою очередь, прогноз возникновения и масштабов развития.
В 1998 году было принято решение создать в системе министерства научно-аналитическую структуру, которая обеспечивала бы мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций как основы эффективного предупреждения ЧС и минимизации их последствий. Такая структура была создана путем преобразования действующего в составе министерства Всероссийского центра наблюдения и лабораторного контроля (ВЦНЛК).
Новая структура получила название Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера МЧС России (Центр «Антистихия»). С 1998 по 2014 год я был его руководителем. Центру была поставлена задача в кратчайшие сроки разработать и на системной основе обеспечивать технологию мониторинга и прогнозирования ЧС на территории страны по всему их видовому спектру.
В 2019 году Центр «Антистихия» решением нового руководства МЧС был упразднен, мониторингом и прогнозированием ЧС теперь занимается отдел ВНИИ по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуации (ВНИИ ГОЧС) МЧС России. Однако опыт работы Центра может оказаться востребованным в нынешней ситуации.
Чрезвычайные ситуации по генезису возникновения подразделяются на природные, в том числе биолого-социальные, природно-техногенные, когда воздействие природных факторов на техногенные объекты приводит к выходу их из строя или создает вторичные факторы опасности для населения и окружающей среды, и техногенные, когда аварии на объектах техносферы происходят вследствие нарушения технологий их эксплуатации, износа и отказа оборудования, скрытых конструктивных дефектов, а также из-за недостаточно изученных процессов их функционирования.
Нормативными документами определено шесть уровней ЧС: локальная, местная, территориальная, региональная, межрегиональная и федеральная. Из этого следует что прогноз ЧС должен быть дифференцирован по всем этим шести уровням.
Центру «Антистихия» была поставлена задача в кратчайшие сроки разработать и на системной основе обеспечивать технологию мониторинга и прогнозирования ЧС на территории страны по всему их видовому спектру
Возникновение и развитие ЧС отягощено процессами синергетики и формированием множества точек бифуркации, а если добавить сюда пространственную и временную изменчивость параметров природных явлений и процессов, то уровень сложности задачи прогнозирования ЧС очевиден, а применимость теории катастроф при ее решении в большей степени будет носить идеологический, концептуальный характер.
При решении этой сложной задачи требовалось обеспечить высокий уровень формализации всей процедуры расчета прогнозных параметров ЧС. Необходимо было обеспечить простой алгоритм: ввод исходных данных, автоматизированный расчет параметров прогноза и его представление в виде, обеспечивающем быстрое принятие решений с целью предупреждения прогнозируемых ЧС и максимального смягчения их возможных последствий.
Учитывая, что параметры природных процессов имеют высокий уровень пространственной и временной изменчивости, их математическое моделирование, во всяком случае на современном уровне возможностей этой области знаний, не позволяло успешно решить эту задачу.
Мы пошли по пути создания так называемых концептуальных моделей, в основе которых лежит интеграция всех видов знаний в области образования тех или иных явлений и процессов. Интеграция включала в себя эмпирические, статистические и экспериментальные знания, которые рассматривались в системе теоретических представлений и предположений, основанных как на подтвержденных, так и на частично подтвержденных данных.
Для создания прогностической модели необходимо было разработать параметрический образ различных видов, типов и масштабов ЧС и их последствий. При разработке концептуальных моделей фундаментальным условием успешного прогнозирования является максимально полный учет всего спектра параметров, оказывающих влияние на возникновение и развитие ЧС. При этом и сама чрезвычайная ситуация должна иметь свой параметрический образ (площадь и плотность застройки, численность населения, наличие и состояние техногенных объектов, разрушение или повреждение которых может расширить а иногда и значительно увеличить зону ЧС, созданную природным источником).
Формирование параметрического образа природных и природно-техногенных ЧС включало в себя практически весь спектр параметров, в той или иной степени влияющих на формирование различных видов ЧС. Это касалось и тех параметров, которые могли лишь опосредованно влиять на возникновение и масштабы ЧС. Учитывались не только величины отклонения параметров от их среднестатистических норм, но и длительность этих отклонений. Например, при прогнозировании заторов на реках учитывалось даже наличие ледовых переправ, при создании которых используется искусственное намораживание льда, что увеличивает его толщину и формирует значительные участки льда с повышенной прочностью, способные стать дополнительным фактором заторных процессов. И наоборот, разрушение ледового покрова перед ледоходом взрывами снижает риск катастрофических заторных явлений, приводящих к затоплениям.
Принимая во внимание существующий уровень и динамику развития техносферы и рост числа природных катаклизмов, вопросы прогнозирования ЧС становятся как никогда актуальны
На основе обработки и анализа большого массива статистических данных о синоптических, гидрологических, эндогенных и экзогенных явлениях, природных пожарах, гелиофизических явлениях, как вызвавших, так и не вызывавших неблагоприятные последствия и ЧС, была разработана шкала (от 0 до 10 баллов) количественной оценки степени влияния каждого из параметров, входящих в сформированный параметрический образ, на уровни и разрушительную силу различных видов ЧС. При этом параметрический образ включал в себя не только значение того или иного параметра на данный момент, но и временные характеристики его отклонения от нормы.
Прогнозируемый уровень разрушительной силы природных и природно-техногенных ЧС определялся суммарным значением (в баллах) их параметрического образа. На основе фактических данных по повторяемости различных уровней ЧС, а также данных, полученных путем проецирования фактических данных для одной территории на другие, близкие по параметрам (рельеф, степень застройки, численность населения, наличие и вид объектов техносферы и другие факторы подобия), была разработана матрица связи между уровнем опасности природных и природно-техногенных ЧС (в баллах) и уровнями вероятности возникновения ЧС по всем шести уровням ЧС.
На этой основе была создана автоматизированная система оперативного расчета (прогноза) спектра вероятностей различных уровней и видов ЧС. Первоначально система имела уровень детализации до территории субъекта федерации, затем до уровня районов субъекта федерации, потом детализацию прогноза начали доводить до уровня населенного пункта (о. Русский, Красная Поляна — Олимпиада в Сочи). В дальнейшем работа была продолжена в направлении детализации прогноза до уровня техногенных объектов — в первую очередь критически важных (КВО) и потенциально опасных (ПОО).
Таким образом была создана технология автоматизированного краткосрочного, оперативного прогноза ЧС, обеспечивающая расчет спектра вероятностей возникновения различных уровней ЧС. Представление и визуализация расчетных параметров прогноза обеспечивалась в табличном графическом и картографическом виде. Это позволяло операторам быстро воспринимать прогнозную обстановку. Были разработаны и нормативно закреплены соответствующие алгоритмы реагирования на прогноз ЧС в зависимости от уровня и значения вероятности прогнозируемой ЧС.
Разработанная система прогнозирования была реализована по всем уровням заблаговременности прогнозов (годовой, сезонный, ежемесячный, недельный, ежедневный и оперативное предупреждение с заблаговременностью менее 24 часов). Годовой прогноз основывался на анализе статистических данных. В сезонном уже учитывались фактические данные. Ежемесячный в значительной степени основывался на фактических данных. Недельный, ежедневный и оперативные предупреждения были основаны уже на фактических параметрических образах сложившейся обстановки. Таким образом была введена в действие непрерывная система оценки рисков ЧС.
В региональных (федеральные округа) и территориальных (субъекты федерации) подразделениях МЧС России были образованы, соответственно, региональные и территориальные центры мониторинга и прогноза (РЦМП ЧС и ТЦМП ЧС). Центр «Антистихия» обеспечивал методическое руководство их работой. Подготовка и повышение квалификации специалистов РЦМП и ТЦМП осуществлялось специалистами Центра «Антистихия» на ежегодных курсах, проводимых в Центре.
Разработанная система концептуальных моделей прогноза ЧС достаточно успешно использовалась не только в оперативной работе, но и в режиме экспертного анализа складывающийся обстановки. К примеру, в июле 2000 года на гору Тырныауз по реке Герхожан-Су обрушился катастрофический по своим размерам селевой поток. Анализ параметрического образа сложившейся селеопасной обстановки позволил дать прогноз о повторном сходе селевого потока катастрофических размеров. Такой прогноз казался невероятным, так как в соответствии с общепринятым научным мнением дважды в одном очаге с интервалом в несколько дней селевые потоки катастрофических размеров формироваться не могут. Тем не менее меры предупредительного характера были приняты. Люди, стоящие в ожидании перехода по временному мосту, возведенному спасателями в ту часть города, которая было отрезана сошедшим селем, были оперативно выведены в безопасное место, а через очень короткое время все услышали характерный гул, свидетельствующий о том, что идет селевой поток. Повторный селевой поток катастрофических размеров буквально стер с лица земли временный мост. А после того, как водно-грязевая завеса от селя осела, на месте, где еще несколько минут назад стояло более 300 человек, все увидели нагромождение скальных валунов размером с грузовой автомобиль и сплошные селевые отложения.
Следует отметить, что широкий спектр параметров, формировавший параметрический образ ЧС, позволял уверенно выявлять риски катастрофических природных и природно-техногенных ЧС. Как правило, как минимум один из параметров имел аномальные отклонения. А когда такие отклонения имела целая группа параметров, как это произошло этой весной в Уральском регионе (значительное превышение нормы снегозапасов, промерзание почвы на большую глубину, практическое отсутствие свободной емкости в Ириклинском водохранилище, предопределившее вынужденные рекордные сбросы воды), прогноз был очевиден. Отсюда следует, что выполнение заблаговременных мероприятий по предупреждению и смягчению последствий паводка, в том числе недопущению прорыва защитных дамб, что превратило паводок в наводнение, было уже только вопросом организации системной работы в области мониторинга, прогнозирования, предупреждения и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций. К примеру в 2005 году система мониторинга и прогнозирования показала, что на Волжско-Камском каскаде складывается ситуация, которая с высокой вероятностью грозит катастрофическим паводком . Руководство МЧС России приняло решение заблаговременно перебросить силы и средства в зону потенциального развития ЧС. Были выполнен комплекс мероприятий по укреплению противопаводковых дамб. Как результат, несмотря на значительное превышение критических уровней воды, не было допущено ни одного прорыва противопаводковых дамб и полностью исключено затопление населенных пунктов. В аналогичной параметрической ситуации 1991 года были прорваны 102 противопаводковые дамбы и затоплены обширные территории. Тогда, в 1991-м, ущерб от паводка составил 300 млн долларов США. А все затраты на предупреждение ЧС в 2005 году не превысили 400 тыс. долларов.
Пренебрежение прогнозами о высоких рисках ЧС катастрофического уровня приводит к масштабным чрезвычайным ситуациям . Примером служит ЧС в 2007 году в Керченском проливе, а также пренебрежение прогнозом в том же 2007 году, когда паводок и затопления были вызваны высокими сбросами воды на Зейской ГЭС.
В целом гидроэнергетики всегда стремятся накопить воду в водохранилищах для устойчивой работы ГЭС в периоды низких притоков, и это нормально. Но при этом всегда есть риск вынужденных высоких сбросных расходов, когда реализуется неблагоприятный сценарий весеннего половодья. Следствие этого — развитие катастрофических паводков. Поэтому функция предупреждения ЧС и заключается в том чтобы заблаговременно спрогнозировать такие ситуации и принять соответствующие меры для обеспечения безопасности населения и смягчения последствий ЧС.
Более сложная задача — прогнозирование техногенных ЧС. В значительной мере это обусловлено нежеланием ведомств раскрывать свои проблемы в области аварийности. В свою очередь, это крайне затрудняет предупреждение ЧС межотраслевого генезиса. Трагический пример такой разобщенности — катастрофа летом 1989 года недалеко от Уфы. Причиной стала утечка и последующий взрыв углеводородно-воздушной смеси большого объема. Триггером взрыва стало прохождение двух электропоездов. В результате погибло более 600 человек.
Можно ли было избежать катастрофы? Да, можно, если бы железнодорожники знали, что у нефтяников и газовиков иногда появляются трещины в трубопроводах и что углеводороды тяжелее воздуха, поэтому они стекают с более высоких гипсометрических уровней на более низкие. (Гипсометрия — это измерение высоты и глубины элементов земной поверхности относительно среднего уровня моря.) Вот тогда железнодорожники не допустили бы строительства продуктопровода над железной дорогой, и нефтяники обеспечили бы его безопасную трассировку.
Аварии и катастрофы на объектах техносферы связаны со многими факторами — это и износ оборудования, и нарушение технологий эксплуатации (Чернобыльская АЭС), отсутствие четкости и ясности в эксплуатационной документации (Саяно-Шушенская ГЭС), недоучет угрозы природных факторов (АЭС «Фукусима»)
По мере накопления информации о причинах техногенных аварий и катастроф Центр «Антистихия» начал работу над формированием параметрических образов техногенных ЧС. Создание для них аналогичных концептуальных моделей в первую очередь было сделано для ПОО и КВО.
Центр активно занимался и другими вопросами. Например, влиянием гелеомагнитных возмущений на аварийность в техносфере. Сегодня назрела настоятельная необходимость создания системы раннего предупреждения выбросов плазмы на Солнце. Известно, что такой выброс, известный как вспышка Каррингтона, вывел из строя большую часть телеграфной сети на планете. Сегодня аналогичный по силе выброс выведет из строя значительную часть техносферы, в том числе системные силовые трансформаторы, что приведет к «энергетической зиме». В 2014 году на Солнце уже произошел аналогичный по силе вспышке Каррингтона выброс плазмы — к счастью, он был направлен в противоположную от Земли сторону.
Аналогичная проблема и с астероидной опасностью. В РАН работает небольшая группа, которая занимается этой проблемой. Но назвать это системной работой на уровне государства нельзя.
Таким образом, принимая во внимание существующий уровень и динамику развития техносферы и рост числа природных катаклизмов, вопросы прогнозирования ЧС становятся как никогда актуальны.
Темы: Среда