Оценка опасностей природных процессов, происходящих в Арктической зоне России

Овчинников Валентин Васильевич; Чумак Сергей Петрович; Якутов Александр Викторович

/40 Civil SecurityTechnology, Vol. 9, 2012, No. 1 (31)

УДК 51-74

Оценка опасностей природных процессов, происходящих в Арктической зоне России

ISSN 1996-8493

В.В. Овчинников, С.П. Чумак, А.В. Якутов

Аннотация

В статье приведен анализ глобального потепления климата на нашей планете. Показано, что факт глобального потепления Земли создает для северных территорий России новую ситуацию. Для прогноза факторов опасностей предложен методический подход в виде вероятностно-статистических моделей.

Ключевые слова: Арктическая зона России; природные процессы; оценка опасности; риск; методы оценки.

Hazard Assessment of Natural Processes in Russia's Arctic Zone

ISSN 1996-8493

V. Ovchinnikov, S. Chumak, A. Yakutov

Abstract

The article analyses global warming on our planet. It shows that global warming creates a new situation for Russia's northern territories. For predicting hazards it suggests methodological approach in the form of probable statistical model.

Key words: Russia's Arctic zone; natural processes; hazard assessment; risk; evaluation methods.

Граница криолитозоны постоянно смещается на север; происходит интенсивное оттаивание мерзлых пород до четырех сантиметров в год; в нескольких регионах отмечаются деформации зданий и сооружений; площадь ледового покрова Арктики сократилась в 1,5 раза, толщина уменьшилась почти в 2 раза; огромные объемы газа метана, находящиеся под ледовым панцирем, могут проникнуть в атмосферу, возрастут проблемы, связанные с наводнениями и паводками.

Особенностями Арктической зоны Российской Федерации, оказывающей влияние на формирование государственной политики в Арктике, являются:

а) экстремальные природно-климатические условия, включая постоянный ледовый покров или дрейфующие льды в арктических морях;

б) очаговый характер промышленно-хозяйственного освоения территорий и низкая плотность населения;

в) удаленность от основных промышленных центров;

г) низкая устойчивость экологических систем, определяющих биологическое равновесие и климат Земли, и их зависимость даже от незначительных антропогенных воздействий [1].

Изменение климата на Земле является актуальной проблемой для многих стран и, конечно же, для России, поскольку 65% площади нашей территории находятся в зоне вечной мерзлоты. В этой зоне, представляющей собой наиболее интенсивное проявление факторов и последствий природных опасностей, связанных с глобальными изменениями климата, расположено множество городов и поселков, проложены нефте-, газо- и продуктопроводы, автомобильные и железные дороги, линии электропередачи и многие другие виды коммуникаций.

Факт глобального потепления на планете создает для северных территорий России новую ситуацию, учитывая, что среднегодовая температура на земле за последние 100 лет изменилась в сторону плюса на 1 градус. А если говорить о северных территориях, следует сказать, что изменение за 100 лет отмечается уже в районе 2 градусов.

Рассмотрим оценку опасности криогенных (мерзлотных) процессов при строительстве и хозяйственном освоении территорий Арктики. Потепление климата приведет к необратимым природным процессам, которые могут иметь негативные последствия для населения на уже освоенных территориях. Вечная мерзлота в высоких широтах во все прежние времена была своего рода строительным материалом, фундаментом, на котором возводилась несущая часть домов и сооружений.

В работе [2] показано, что в Западной Сибири отмечается интенсивное оттаивание мерзлых пород до четырех сантиметров в год, а граница криолитозоны постоянно смещается на север, и прогнозы показыва-

ют, что в течение ближайших 20 лет она может сдвинуться на север на расстояние от 30 до 80 км (исходя из оптимистического или пессимистического прогноза). Ожидается, что при увеличении среднегодовой температуры на 2 градуса, несущая способность свай фундаментов сократится на 50%, т.е. в два раза.

Криогенные (мерзлотные) процессы — это термокарст и тепловая осадка, криогенное пучение, со-лифлюкция и другие криогенные склоновые процессы (термоэрозия, криогенное растрескивание, нале-деобразование, термоабразия) развиваются в естественных условиях на больших площадях по всей территории распространения многолетнемерзлых (вечномерзлых) пород, то есть на 2/3 территории России. Криогенное сезонное пучение и наледеобра-зование развиты и в областях сезонного промерзания, за пределами областей вечной мерзлоты. Главная особенность криогенных процессов — их тесная взаимосвязь и провоцирование одного процесса за другим. И все это на фоне крайне чувствительной к изменению условий на поверхности геологической среды, представленной мерзлыми, промерзающими и протаивающими грунтами. Различные техногенные воздействия на природную среду в этих условиях, неизбежные при строительстве и освоении территорий, приводят к неблагоприятным и труднопредсказуемым последствиям.

Каждый процесс имеет свои особенности, различное время развития, измеряемое днями, месяцами, сезонами, годами. В Западной Сибири уже сегодня зафиксировано около 35 тысяч отказов и аварий на коммуникациях, нефте- и продуктопроводах. Пятая часть этих аварий связана с техническим воздействием (потерей устойчивости) и изменениями, происходящими под воздействием глобального потепления.

За последние 20—25 лет собран и обработан значительный по объему фактический материал о деформациях и авариях зданий и сооружений в нескольких крупных регионах России (ЗападноСибирская равнина, Чукотка и островные северные территории). Так, в половине всех поселков Магаданской области и в г. Магадан отмечаются деформации зданий и сооружений, вплоть до аварийного состояния [3]. Очевидно, что станут непригодными действующие сегодня аэродромы и вертолетные площадки (если не принять соответствующих мер). А вот особенностью геокриологических условий территории Бованенковского месторождения на полуострове Ямал является широкое распространение сильно льдинистых мерзлых грунтов и пластовых залежей льда, что обусловливает развитие и интенсификацию криогенных процессов при освоении.

Другая серьезная проблема. Площадь ледового покрова Арктики, в связи с глобальным потеплением, за 20 лет сократилась с 7,2 миллиона квадратных километров льда до 4,3 миллиона квадратных кило-

/48 ^П SecurityTechnology, Vol. 9, 2012, No. 1 (31)

метров. Если посмотреть на зоны, освобождающиеся от многолетнего льда, становится ясно, что таяние непосредственно и больше всего касается России. Раньше средняя толщина льда была чуть менее трех метров (максимальная — пять метров), за эти года она уменьшилась на 1,3 метра, то есть почти в два раза. В связи с этим появляются дополнительные возможности для судоходства по Северному морскому пути, которое может осуществляться круглый год. Но с этими плюсами появляются серьезные риски, которые мы должны предвидеть. Сейчас особую опасность представляет метан, выделение которого в Северном Ледовитом океане резко усилилось [2]. Если раньше метан находился под мощным ледовым панцирем океана и выделение его было значительно ниже, то сегодня в Северном Ледовитом океане с прилегающими морями накоплено около 70 миллиардов тонн метана. Пока он изолирован вечной мерзлотой, но в случае продолжения процессов таяния льдов все это может быть выброшено в атмосферу.

Последствием изменения климата для северных территорий России станут проблемы с наводнениями и паводками. Когда МЧС России занимается предотвращением негативных последствий паводков, то около 90 процентов всех мероприятий связано с северными реками.

Для прогноза развития опасности, которая может наиболее серьезно повлиять на территорию, нами предлагается следующий методический подход. На наш взгляд наиболее полный учет в моделях названных выше факторов возможен только в вероятностно-статистических моделях анализа случайных величин, характеризующих рассматриваемые в моделях факторы. Используются методы оценки и прогноза опасностей, основанные на предположении о случайном распределении моментов образования опасностей во времени.

Метод позволяет предсказать вероятность опасностей в заданный промежуток времени на западной территории; основанные на наличии ритмов в проявлениях опасностей; основанные на установленных корреляционных зависимостях (линейных уравнений) связи между показателями опасности и факторами ее определяющими, а также на последовательном регрессивном анализе (исследование многофакторных моделей развития опасностей).

Методы, основанные на предположении о случайном распределении моментов образования опасностей во времени, выражаются в виде карт районирования опасностей в масштабах, приведенных в табл. 1. [4]

Прогноз выполняется в такой последовательности:

построение карты распространения опасностей по механизму их проявления;

разделение факторов развития, появления каждой из опасностей на классы (из набора m факторов

строится гистограмма его распределения в пределах исследуемой территории);

построение аналитических карт распределения классов отдельных факторов с таблицей площадей, приходящихся на каждый класс;

расчет удельного проявления опасностей по выделенным группам факторов;

определение вероятности проявления опасности. Вся процедура оценивания опасности и анализа риска на территории проводится на основе конкретной географической привязки, как источников воздействий, так и реципиентов риска.

По отношению к реципиенту риска карты могут быть индивидуального, социального, экономического и экологического рисков.

При изучении риска и принятии управленческих решений на разных уровнях власти существует необходимость руководствоваться картами и документами различной степени детальности и информативности: на общефедеральном уровне для этих целей могут использоваться карты обзорного и мелкого масштаба, в то время как на муниципальном уровне и при решении вопросов, связанных с отдельными объектами, требуются средне- и крупномасштабные карты. Иерархия карт природных опасностей и риска по их масштабам и назначению приведена в табл. 1 [4].

Примером интегрального экономического риска может служить карта риска строительного освоения территории России, составленная А.Л. Рагозиным, О.В. Слинко, В.А. Пырченко [5]. Оценка экономического ущерба от природных угроз, проведенная на основе этой карты, дала величину потерь для России, равную 15,5 — 19,0 млрд долл. в год. Риск потерь от опасных процессов является прогнозной оценкой, для получения которой необходимо знать: с какой вероятностью или интенсивностью возможно их проявление и насколько пострадают от этого объекты и население, попадающие в зону воздействия этих опасностей.

Опыт составления карт опасностей и рисков регионального уровня значительно меньше по сравнению с рассмотренными выше картами федерального назначения. Карты этого типа составляются для территорий отдельных субъектов федерации или группы субъектов. Масштаб карт может варьироваться в значительных пределах: от 1: 50 000 до 1: 1 000 000. Примером карт природных опасностей этого уровня может быть карта карстовой опасности территории Республики Татарстан, составленная под руководством А.Л. Рагозина в масштабе 1: 200 000.

Литература

1. Основы государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу (утверждены Президентом Российской Федерации 18 сентября 2008 года № Пр-1969).

2. Цаликов Р.Х. Обеспечение комплексной безопасности север-

таблица 1

Иерархия карт природных опасностей и риска по их масштабам и назначению

Масштабный уровень Масштаб Объекты картографирования

ГЛОБАЛЬНЫЙ 1:10 000 000 и мельче Земля в целом

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ 1:10 000 000—1: 2 500 000 Территория всей России

РЕГИОНАЛЬНЫЙ Региональный 1: 1 000 000—1: 500 000 Округа или несколько субъектов Федерации

Субрегиональный 1: 500 000—1: 50 000 Отдельные субъекты Федерации

ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЙ Муниципальный 1: 50 000—1: 5 000 Отдельные города и промышленные центры

Местный 1: 2 000—1: 500 Отдельные населенные пункты, районы и микрорайоны городов

Объектовый 1:500—1:50 Отдельные объекты

ных и других регионов Российской Федерации. Постановка задач и пути их решения. Выступление на заседании Комитета Совета Федерации по делам Севера и малочисленных народов (г. Москва, 19 июня 2008 года).

3. Корейша М.М. Оценка опасности криогенных (мерзлотных) процессов при строительстве и хозяйственном освоении территории. Анализ и оценка природного и техногенного риска в строительстве. М.:ПНИИИС, 1995. С.94—96.

4. Осипов В.И. Оценка природных рисков на региональном уровне: мировой опыт и практика. Региональные риски чрезвычайных ситуаций и управление природной и техногенной безопасностью муниципальных образований. Материалы девятой Всероссийской научно-практической конференции по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. 20—21 апреля 2004 г. / МЧС России. М.: Триада, ЛТД. 2004. С.31—41.

5. Оценка и управление природными рисками: Тематический том / Под ред. А.Л. Рагозина. М.: Издательская фирма «Крук», 2003. 320 с.

6. Наумова Т.Е. Арктический совет и роль МЧС России в его деятельности // Технологии гражданской безопасности. 2010. Т.7. № 4. С.14—19.

7. Чуприян А.П. Обеспечение комплексной безопасности населения и территорий Арктической зоны Российской Федерации // Технологии гражданской безопасности. 2010. Т.7. № 4. С.4—7.

8. Козлов К.А., Гудовских Н.С., Кузнецов В.В. Стратегическая значимость Арктической зоны Российской Федерации // Технологии гражданской безопасности. 2010. Т.7. № 4. С.8—13.

Сведения об авторах

Овчинников Валентин Васильевич: д.т.н., профессор, ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), гл. научный сотрудник. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail:avo6911@rambler.ru

Чумак Сергей Петрович: к.т.н., доцент, ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), начальник научно-исследовательского центра. 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: 7centr_09@mail.ru

Якутов Александр Викторович: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), аспирант.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: Yakutoff@yandex.ru

Hazard Assessment of Natural Processes in Russia's Arctic Zone

Текст научной работы на тему «Оценка опасностей природных процессов, происходящих в Арктической зоне России»