CC BY
84
Анализ результатов фундаментальных исследований, проводимых при поддержке РФФИ, и подготовка предложений по их использованию в интересах МЧС России
Авторы: к.т.н. Азаров С.Г., Андреев А.В., к.т.н. Мартынов Б.П.,
Тихонов И.П., д.ф.-м.н. Цыганов С.А.
Анализ результатов фундаментальных исследований в целях использования для дальнейшего развития научно-технических основ решения проблем предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного, техногенного и военного характера является необходимой и неотъемлемой частью любой научно-исследовательской работы. Однако данной задаче, как правило, не уделяется должного внимания из-за ее трудоемкости, обусловленной целым рядом причин (трудности поиска данных результатов, отсутствие необходимой информации, недостаточная подготовленность в научном отношении самих исполнителей и т.п.).
В этой связи была предусмотрена целенаправленная НИР в соответствии с планом по реализации соглашения о сотрудничестве между МЧС России и Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ). Основными исходными данными при выполнении данной работы были:
выбор проблематики НИОКР, ее современное состояние (научнотехнический уровень, основные недостатки, потребности практики и т.п.);
наименование научных проектов, выполненных при поддержке РФФИ и отобранных на первом этапе анализа по направлениям, представляющих интерес для МЧС России, с краткой аннотацией их результатов.
Основными целями и задачами данной работы являлись: обеспечение дальнейшего развития и совершенствования научнотехнических основ решения проблем предупреждения (снижения рисков) и ликвидации ЧС природного, техногенного и военного характера на основе современных достижений науки и техники;
выбор на основе анализа наиболее значимых результатов выполненных фундаментальных исследований, которые могут быть использованы в интересах МЧС России, и разработка предложений о направлениях, путях и формах их использования.
Данная работа в подобной постановке выполняется впервые. Она практически связана со всем комплексом НИОКР, проводимых в интересах МЧС России, что обуславливает ее значительную трудоемкость и сложность.
Результаты работы являются определенной исходной основой для исследований и разработок при подготовке среднесрочной программы научнотехнической деятельности МЧС России на период 2001-2005 гг. и до 2010 г. Анализ и предложения по использованию результатов научных проектов в целях дальнейшего развития и совершенствования системы мониторинга и прогнозирования ЧС природного и техногенного характера В результате анализа содержания и основных, полученных за последние несколько лет, и ожидаемых результатов работ по проектам, поддерживаемых РФФИ, были отобраны работы, которые могут представлять интерес для МЧС России в плане возможности их применения или использования в научноисследовательских и практических работах по планам НИОКР, в рамках исследований по различным Федеральным целевым программам и в повседневной прак-
тической деятельности Агентства МЧС России по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций (см. табл.1).
Применительно к тематике НИОКР МЧС России почти все отобранные проекты могут быть отнесены к направлению развития научно-технических основ предупреждения ЧС, при этом их большая часть связана с проблемами мониторинга и прогнозирования ЧС и, в частности, в большей мере с землетрясениями.
В мировом сообществе, особенно в странах с развитой экономикой, начиная с 80-х годов, произошла смена акцентов государственной политики в сторону решения задач по снижению природных и техногенных рисков, смягчению последствий ЧС. Эффективный мониторинг и прогнозирование ЧС, как показывает зарубежный опыт, позволяют снизить количество ЧС в 2-3 раза. По расчетам международных экспертов затраты на прогнозирование и обеспечение готовности к стихийным бедствиям примерно в 15 раз меньше по сравнению с величиной предотвращенного ущерба.
Анализ состояния отечественных сетей и систем мониторинга опасных природных явлений и процессов показывает, что из-за их ведомственной разобщенности, низкой технической оснащенности являются наиболее слабыми звеньями в системе противодействия ЧС природного, техногенного и военного характера.
В проекте Федеральной целевой программы “Снижение рисков и смягчение последствий ЧС природного и техногенного характера в РФ до 2005 года” определена система мер по выявлению опасностей, оценке риска и последующему прогнозированию ЧС, в том числе с использованием средств и систем мониторинга. Среди них можно выделить следующие:
разработка и внедрение методов и систем мониторинга опасных природных явлений и процессов;
сертификация используемых методов, методик, программного и информационного обеспечения;
создание и развитие существующих ведомственных, региональных и территориальных систем мониторинга ЧС природного и техногенного характера, включая существующую сеть наблюдения и лабораторного контроля (СНЛК) и поэтапное объединение их в общегосударственную систему комплексного мониторинга ЧС природного и техногенного характера, а также ее сопряжение с аналогичными зарубежными системами;
разработка и внедрение современных средств контроля и оценки обстановки при авариях на потенциально опасных объектах;
техническое и организационное обеспечение информационного взаимодействия МЧС России с информационно-управляющими системами министерств (ведомств), региональных центров, а также субъектов РФ.
Сложившаяся в настоящее время в рамках МЧС России система координации деятельности ведомственных систем мониторинга лишь частично позволяет решать стоящие перед МЧС России и всей системой РСЧС задачи предупреждения и ликвидации ЧС. Система находится пока на этапе становления и, в основном, "прикрывает" вопросы предупреждения таких природных опасностей, как землетрясения, наводнения, лесные пожары и отдельные виды стихийных гидрометеорологических явлений. Наряду с необходимостью совершенствования технологий мониторинга и методологии прогнозирования возникновения и развития ЧС по указанным видам опасностей, остро стоят вопросы о необходимости развития мониторинга и предупреждения техногенных аварий и катастроф, а также
расширения перечня контролируемых природных опасностей (сели, лавины, бури и ураганы и др.).
Среди наиболее важных проблем для МЧС России и всей системы РСЧС можно выделить следующие.
а) В организационной области:
• организация и ведение того или иного вида мониторинга состоит в разработке единой методической базы наблюдений, осуществляемой всеми организациями, принимающими участие в определенном виде мониторинга, сборе и обработке результатов, разработке методов оценок и прогнозов, ведении единого фонда данных;
• хотя в той или иной степени все виды опасностей в целом охвачены различными системами мониторинга, однако в целом система мониторинга и прогнозирования ЧС в законченном виде в России отсутствует, структура организации мониторинга и прогнозирования не позволяет обеспечить качественный и оперативный прогноз возможных ЧС;
• комплексный мониторинг опасностей глобального характера слабо развит, несистематичен, при этом он наиболее важен с точки зрения социальнополитической и стратегической безопасности развития общества, государства и цивилизации в целом (область политики, стратегии снижения глобальных рисков, международных отношений);
• мониторинг опасностей, в наибольшей мере влияющих на общее и генетическое здоровье населения, продолжительность жизни, популяцию и являющихся сферой общегосударственного биоэкологического мониторинга, стратегии улучшения качества и продолжительности жизни, только начинает развиваться.
б) В информационной области:
• при широком разнообразии методического аппарата по сбору и обработке мониторинговой информации большинство существующих моделей и методик не унифицировано по предназначению, числу и показателям контролируемых параметров, трудно "стыкуются" друг с другом по выходным параметрам и, как правило, не всегда сертифицированы;
• в основном, ведомственные системы контролируют либо фоновые показатели состояния окружающей природной среды и не позволяют отслеживать эти показатели в условиях чрезвычайных ситуаций, либо наоборот, предназначены для работы только в условиях чрезвычайных ситуаций;
• новые и перспективные технологии геоинформационных систем, использование баз данных по ЧС и характеристикам территорий, а также данных аэрокосмического мониторинга и т.д., каждая со своим методическим и программным обеспечением, внедряются в практическую деятельность медленно и недостаточно эффективно.
в) В области технического обеспечения:
• недостаточное финансирование ведомственных сетей мониторинга в современных условиях приводит к старению инструментальной базы постов наблюдения, задержкам внедрения перспективных средств автоматизации сбора и обработки данных, средств связи и информационного обмена;
• приборная база первичных измерений (датчики и др.) - самая массовая часть технического обеспечения мониторинга в основной своей массе не отвечает современным требованиям по точности, перечню измеряемых параметров, возможности автоматизации измерений, сопряжению с вычислительной техникой и каналами связи и т.д.;
• успешно начатые МЧС России работы по созданию мобильных комплексов оценки сейсмостойкости зданий и сооружений не сертифицированы, с большим трудом внедряются в практику.
Отдельно необходимо отметить, что по итогам выполнения мероприятий Федеральной целевой программы «Развитие федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений на 1995-2000 годы» (ФЦП «Развитие ФССН») сложилась следующая ситуация:
• Несмотря на сложное финансирование, усилиями МЧС России (государственного заказчика программы) в кооперации с соисполнителями на базе существующих сетей сейсмологических и комплексных геофизических наблюдений создана и принята первая очередь ФССН (ФССН-1). В сейсмически опасных районах развернуты опытные образцы цифровых геофизических комплексов для регистрации предвестников землетрясений, созданы и введены в опытную эксплуатацию территориальные центры первичной обработки информации, что позволяет вести непрерывный мониторинг сейсмической и вулканической активности территорий сейсмоопасных регионов России и оперативное представление данных о факте разрушительных землетрясений (извержений вулканов), прогноз их последствий и разработку вариантов сценариев реагирования.
• Создан, испытан и успешно применяется опытный образец мобильного диагностического комплекса оперативной оценки реальной сейсмостойкости зданий и сооружений. Проведен комплекс научно-экспериментальных работ по оценке реальной сейсмостойкости зданий и сооружений на территории Краснодарского и Ставропольского краев. Применение данного комплекса позволяет эффективно использовать средства для целенаправленного усиления конструкций, находящихся в зонах повышенного сейсмического риска, и в целом, может дать значительную экономию бюджетных средств при планировании строительных работ.
Основными проблемами по данному направлению деятельности являются следующие.
• Из-за отсутствия или недостаточного финансирования некоторые практические результаты и достижения, имеющие превышающий соответствующие зарубежные разработки уровень, в практику функционирования первой очереди системы внедрены не в полном объеме. Не реализована задача краткосрочного прогноза землетрясений. Разработанная по договорам с МЧС России в рамках реализации ФЦП "Развитие ФССН" мониторинговая и прогностическая аппаратура не оплачена заказчиком и принадлежит разработчикам. В связи с отсутствием финансовых средств аппаратура не тиражирована и в полном объеме в эксплуатацию на комплексных прогностических полигонах не введена.
• Вместе с тем в последнее время фактически установлено наступление нового цикла повышения сейсмической активности Земного шара (Турция, Греция, остров Кипр, Тайвань). В результате анализа данных наблюдений и прогностической информации, полученной с помощью подсистем и комплексов ФССН-1, Российским экспертным советом по прогнозу землетрясений и сейсмической опасности (РЭС) официально объявлен среднесрочный прогноз разрушительных землетрясений в 1999-2000 годах на Камчатке, Северном Кавказе, в Сибири, что, по мнению ученых, является следствием дальнейшего развития мирового сейсмического процесса.
• Кроме того, в настоящее время в Российской Федерации введена в действие новая карта распределения зон сейсмической активности, в среднем повышенная на 2 балла. В условиях крайне повышенного риска оказались несколько десятков тысяч населенных пунктов, в которых проживает около 20% населения
страны. На данных территориях имеется около сотни тысяч зданий и сооружений, находящихся в аварийном состоянии, и примерно такое же количество зданий и сооружений, для которых в рамках ФССН требуется проведение работ по определению реальной сейсмостойкости с помощью разработанного мобильного комплекса.
• Прекращение или недостаточное финансирование программы неизбежно приведет к ослаблению внимания к решению ее основных задач в условиях активизации сейсмических процессов, разрушению созданной первой очереди системы, распаду сложившейся кооперации исполнителей и, как следствие этого, к резкому снижению достигнутого уровня сейсмобезопасности населения и экономики сейсмоопасных районов России и фактической потере уже вложенных финансовых средств.
Исходя из стоящих перед МЧС России проблем, отмеченных выше, по своей значимости и сферам возможного применения в интересах МЧС России представленные в табл.1 работы можно сгруппировать следующим образом.
1. Работы по п.п. 1,2,4,7,9,16,17 могут быть апробированы и использованы непосредственно в повседневной практической деятельности Агентства МЧС России по мониторингу и прогнозированию ЧС в рамках ситуационного центра Федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений (ФССН). По работам п.п.2,16 после более детального ознакомления возможна постановка НИОКР.
Работа по п.16 вызывает особый интерес в связи с тем, что вопросы информационного обеспечения в работах по прогнозу землетрясений стоят наиболее остро и применение специализированной ГИС позволяет получить наиболее быстрый практический эффект и повысить оперативность и достоверность прогностических результатов. Использование возможностей ГИС-технологий, наряду с собственными разработками, примером которых может служить ГИС «Экстремум», проходящая опытную эксплуатацию в Агентстве МЧС России по мониторингу и прогнозированию ЧС в том числе в рамках международного сотрудничества, позволит провести их независимое тестирование и проверку.
Разработка сейсмологических карт и карт потенциальных очагов землетрясений на региональном уровне (работа п.5), а также работы по п.п.8,18 могут найти применение при разработке новых и совершенствовании существующих сейсмологических методов мониторинга в рамках Федеральной целевой программы по развитию ФССН.
2. Результаты работ по п.п.6, 20 в частности предлагаемой методики статистической обработки данных с «тяжелыми хвостами», могут найти применение для решения не только сейсмологических задач по оценке распределений числа жертв и экономических потерь для землетрясений, но и других природных катастроф (наводнений, ураганов) в том числе и прогнозирования параметров этих явлений и их последствий.
3. Работы по п.п.3,10,11,12 представляют определенный интерес для развития методологической и методической базы прогнозирования и предупреждения наводнений с учетом влияния антропогенных факторов и изменения климата.
Работа по п.19 может найти применение в проблеме информационного обеспечения мониторинга и прогнозирования лавинной опасности.
Работы по п.п. 21,22 интересны в плане возможности применения при развитии методического и технического обеспечения мониторинга и прогнозирования лесных пожаров.
В перспективе возможно привлечение авторов в качестве соисполнителей НИОКР по указанной тематике.
4. Работы по п.п.13,14 могут быть использованы в ходе создания единой системы мониторинга и прогнозирования ЧС в части, касающейся разработки методологии и информационного обеспечения геофизического мониторинга.
5. В части развития инструментальной и методической базы авиационнокосмического мониторинга могут найти применение подходы к оценке экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС, указанные в работе по п.15.
6. В виду отсутствия на момент проведения данной работы детальной информации по содержанию и основным результатам часть проектов п.п.23-40 выделена в отдельный блок в качестве работ, изучение которых необходимо в информационном плане при проведении собственных научных исследований в рамках МЧС России.
Проекты по п.п. 23-32 могут найти применение при проведении исследований в области сейсмического мониторинга и прогноза землетрясений; по п.п.33-36,39 - при развитии методологических основ прогнозирования опасных гидро- и гидрометеорологических явлений. Результаты работ по п.п.37-39 могут быть полезными при разработке методологии комплексного анализа рисков возникновения ЧС техногенного характера и вопросов оценки последствий и страхования ущербов от ЧС.
Отдельно можно выделить проект по п.40 который, на наш взгляд, возможно будет полезным в вопросах научных разработок приборов поиска и диагностики пострадавших при проведении аварийно-спасательных работ в зонах ЧС.
Оценивая предполагаемый эффект от применения и использования в научноисследовательской и практической деятельности МЧС России отобранных проектов, можно сказать следующее. Детальных оценок в настоящее время из-за отсутствия подробных материалов по результатам проектов сделать не представляется возможным. Использование и внедрение в практику работ МЧС России методических материалов и некоторых результатов исследований по отобранным проектам позволит повысить эффективность, достоверность и результативность работ по предупреждению ЧС, успешно выполнить намеченные государственной стратегией по снижению рисков и смягчению последствий ЧС на период до 2005 года задачи, сформировать и поднять на новый уровень систему комплексного мониторинга и прогнозирования ЧС.
Более конкретные предложения с обоснованными выводами о путях использования и ожидаемым результатам работ по отобранным проектам, научнотехническим, экономическим и иным эффектам их использования будут сделаны на последующих этапах данной работы.
Таблица 1
№
п/п
Номер
проек-
та
Фамилия, имя, отчество руководи-теля проекта
Название
Содержание и основные результаты работ
97-05-
64186
Петрова
Лариса
Николаевна
Структура и динамика сейсмограви-тационных колебаний Земли в связи с задачей прогноза землетрясений
Продолжены наблюдения сейсмогравитационных колебаний Земли Проанализированы непрерывные наблюдения 1993 года на трех удаленных друг от друга станциях (Санкт-Петербург и две станции сети 0Е08С0РЕ, расположенные под Магаданом - - и во Франции - 88В). Выполнен спектральный
анализ колебаний продолжительностью 4 и 6 суток, зарегистрированных перед и после землетрясений. Проведен анализ полученных спектров колебаний до землетрясений с учетом взаимного расположения станций и очага. В трех случаях из четырех обнаруженная структура спектра на станции, близкой к очагу, отражает картину интенсивного возбуждения, опережающего сейсмический разрыв на 30, 60 и 198 ч. Аналогичный анализ спектров колебаний после землетрясений выявил сдвиг интенсивных составляющих спектра в область более низких частот. Предполагается, что обнаруженное яв-ления может быть использовано в целях прогноза.._____________________________________________
97-05-
64488
Крылов
Сергей
Михайлович
Естественное сверхнизкочастотное (0.001-5 Гц) электромагнитное излучение геологической среды как индикатор тектонической активности.
Создан комплекс аппаратуры электромагнитного контроля тектонической активности геологической среды и прогноза землетрясений с использованием динамического тектономагнитного эффекта (сверхнизкочастотного электромагнитного излучения тектонического происхождения). Проведены успешные испытания комплекса под Москвой в г. Обнинск в обсерваторских условиях. Подготовлен комплект эскизной документации для конструкторских работ по комплексу
98-05-
65280
Лаврентьев
Михаил
Михайлович
Исследование проблемы прогнозирования морских природных катастроф методом обратных задач
Основное внимание было уделено анализу имеющихся и разработке новых методов решения обратных задач применительно к прогнозированию и предупреждению морских разрушительных волн-наводнений типа цунами с целью оценки риска потерь и уменьшения ущерба от них. Разработаны некоторые элементы вычислительной технологии непрерывного мониторинга за развитием опасного явления, связанного с морскими подводными землетрясениями, извержениями подводных вулканов, возникновением подводных оползней и т.д. Развита технология численного моделирования динамики процесса опасного явления. Разработан прототип \¥еЬ-сервера, содержащий описание теоретических основ проекта и визуальное представление результатов численных экспериментов._____________________
мш
98-05-
65554
Смирнова
Наталья
Алексеевна
Выделение отличительных признаков магнитосферных и литосферных электромагнитных сигналов в диапазоне геомагнитных пульсаций
Исследована реакция амплитудных характеристик РсЗ-4 в сейсмоактивной и сейсмоспокойной зонах на возмущения динамического давления и волновой турбулентности в солнечном ветре. Выявлено, что уровень волнового фона в сейсмоактивной зоне менее чувствителен к возмущениям в околоземной среде чем в сейсмоспокойном районе. Обсуждается возможность использования данного признака для разделения сигналов магнитосферного и литосферного источников. Выполнен фрактальный анализ геомагнитных пульсаций, зарегистрированных в сейсмоактивной зоне в период до и после сильного (М=8) землетрясения 8 августа 1993 года (о.Гуам в Тихом океане). Показано, что спектральная плотность мощности вариаций имеет степенную форму, что указывает на признаки самоорганизо-ванной критичности в динамике источника пульсаций. Выявлено, что наклон спектра имеет тенденцию к уменьшению при приближении к моменту землетрясения и становится близким к спектру фликер-шума. Выявленную особенность предполагается рассматривать в качестве предвестникового при-знака катастрофического события.________________________________________________________________
99-05-
64582
Рогожин
Евгений
Александро-
вич
Разработка геоди-намических моделей зон возникновения очагов сильнейших землетрясений в различных геотектонических провинциях Северной Евразии
В рамках проекта планируется проведение исследований по двум основным направлениям. С одной стороны - определение современного сейсмического потенциала различных в тектоническом отношении регионов (Восточно-Европейская платформа, Кавказ, Алтае-Саянская область, зона перехода от Азиатского континента к Тихому океану) с использованием разработанного авторами проекта сейсмотектонического внерегионального метода. С другой стороны - проведение полевых исследований с применением палеосейсмогеологического метода для изучения в траншеях зон крупнейших разломов на участках наиболее контрастных новейших смещений, В результате реализации проекта планируется составление общих сейсмотектонических карт и карт потенциальных очагов на региональном уровне (1:1 ООО ООО), а также детальных карт-врезок, характеризующих конкретные очаговые зоны сильнейших землетрясений (1:200 ООО, 1:25 ООО).__________________________________________________
99-05-
64924
Писаренко
Владилен
Федорович
Применение распределений с "тяжелыми хвостами" в сейсмологии.
Установлено, что распределения с тяжелыми хвостами, например, степенное распределение Парето с показателем меньше 1, являются эффективными моделями для многих процессов как в сейсмологии, так и в других науках. В предлагаемом проекте будет разработана новая оригинальная методика статистической обработки данных с тяжелыми хвостами. Методика будет применена для решения некоторых сейсмологических задач. Будет разработана методика прогноза на будущий интервал времени, а также построения доверительных интервалов для них. Полученные результаты применимы к оценке риска от других природных катастроф (наводнения, ураганы и др.) для которых наблюдаются распределения с тяжелыми хвостами.
99-05-
65044
Фирстов
Павел
Павлович
Исследование вариаций подпочвенного радона
(222Кп) для решения задач геодинамики и поиска предвестников землетрясений на Камчатке
Регистрация объемной активности подпочвенного радона (ОА Яп) в районе Паратунского геотермального месторождения началась в конце октября 1997 г. с целью исследования связей между вариациями ОА Кп и геодинамической обстановкой Камчатского региона. В результате почти годичной работы получены данные, указывающие на связь между геодинамической обстановкой региона и ОА Кп. С целью разработки методики выделения аномальных вариаций в динамике ОА Кп, обусловленных сейсмичностью, планируется провести комплексный анализ полученных данных для изучения связи ОА Яп с метеорологическими факторами и сезонными вариациями некоторых процессов.
99-05-
65149
Старовойт
Олег
Евгеньевич
Разработка и совершенствование сейсмологических методов мониторинга современного геодинамического процесса Курило-Камчатской зоны
Планируется разработка новых и совершенствование существующих сейсмологических методов мониторинга современных проявлений геодинамической активности на примере Курило-Камчатской сейсмофокальной зоны на базе использования данных разноранговых сетей сейсмологических наблюдений. Главное внимание будет уделено анализу пространственно-временных вариаций сейсмичности: распределению временных интервалов между сильными землетрясениями, высвобождению сейсмического момента, особенностям группирования очагов. На фоне текущей сейсмичности будут выявлены закономерности форшоковой активизции перед сильными землетрясениями на основании изучения формы сейсмических записей и фокального механизма. Будет предусмотрено комплексирова-ние геолого-геофизических и сейсмологических данных.__________________________________________
99-05-
65526
Володичев
Николай
Николаевич
Изучение динамики и природы потоков медленных и тепловых нейтронов нейтронного поля Земли.
Ранее нами было установлено, что значительный вклад в потоки медленных и тепловых нейтронов в нижней атмосфере Земли вносит земная кора. Для сейсмически активных районов этот вклад может быть определяющим. Детальное изучение вариаций потока нейтронов показало, что некоторые типы их временных всплесков связаны с новолуниями и полнолуниями, то есть с вариациями гравитационного воздействия Луны и Солнца на Землю. Исследование феномена нейтронных вплесков и их связи с сейсмоактивностью может послужить основой для появления нового типа предвестников землетрясений.
10
98-05-
65141
Г арцман
Борис
Ильич
Паводочный цикл малого речного бассейна в зоне муссонного климата
Целью проекта является моделирование процессов приповерхностного влагооборота малого речного бассейна (МРБ) с учетом их неоднородности и сильной нелинейности для создания единой методической основы расчетов и прогнозов максимального стока, глобального моделирования и экологических оценок. Объем архива гидрометеорологических данных доведён до 120 пунктов по осадкам и 80 по стоку с охватом территории Приморского края, Хабаровского края и ЕАО. Авторские и оперативные испытания методов прогноза показали возможность получения удовлетворительного и хорошего качества прогноза без применения процедуры численной оптимизации параметров. Обнаружены факты проявления сильной нелинейности процессов формирования наиболее высоких паводков, объяснение которых с точки зрения основных типов моделей, применяемых в гидрологии, невозможно, а с позиций погрешностей наблюдений - затруднительно. Корректное теоретическое описание этих явлений может стать наиболее привлекательным результатом разработки.___________________________________
11
99-05-
64028
Кучмент
Лев
Самуилович
Исследование особенностей формирования катастрофических наводнений и разработка методов оценки их возможной опасности с учетом влияния антропогенных факторов и изменения климата
Для исследования возможных сочетаний гидрометеорологических условий, которые могут приводить к максимальным паводкам и наводнениям, будет создана методика определения возможных экстремальных гидрометеорологических величин (интенсивности осадков, снеготаяния, температуры воздуха и др.) в зависимости от физико-географической зоны и размера речного водосбора, а также разработаны способы учета возможного изменения этих экстремальных величин в зависимости от антропогенного изменения климата. Исследования будут проводиться на примере данных наблюдений на 5 речных водосборах, расположенных в разных физико-географических зонах России.
12
99-05-
65477
Авакян
Артавазд
Бабкенович
Научные основы концепции защиты от наводнений
Ежегодные убытки от наводнений превышают 100 млрд. долларов. И как это не парадоксально, общепринятой концепции защиты от наводнений нет. Нами были разработаны общие положения этой концепции. Они докладывались и получили одобрение на международном совещании (Экватек, 1996) и на совещании в МЧС России в 1997 г. В основу концепции положен комплекс мероприятий, которые следует осуществить на паводкоопасных территориях ДО, в ПЕРИОД и ПОСЛЕ наводнения. Пе-речень этих мероприятий дан в п. 4.6._________________________________________________________________
13
99-05-
64411
Снегирев
Анатолий
Михайлович
Г еофизический мониторинг природных и техногенных процессов в криолитозоне
Предлагается на примере Мирнинского района Западной Якутии, являющегося уникальным регионом мощного проявления различных типов антропогенных нагрузок, разработать основы геофизического контроля состояния криолитозоны и ее подземных вод. Основные задачи связаны с оценкой пределов антропогенных вторжений на примерах локальных интенсивных техногенных вмешательств в крио-литозону. (строительство гидросооружений, откачка подземных вод, строительство карьеров, техни-ческие ядерные взрывы и др.)___________________________________________________________________
14
97-05-
64155
Христофоров
Борис
Дмитриевич
Исследование природных и техногенных катастрофических явлений
взрывного типа с выбросом продуктов в атмосферу, их воздействия на ок-ружающую среду
Проводилось экспериментальное и математическое моделирование крупномасштабных природных и техногенных процессов взрывного типа. Исследовалось их воздействие на окружающую среду и экологические последствия с применением разработанной базы данных. В настоящее время БД содержит данные по около 700 событиям, в том числе 529 ядерным взрывам, проведенным в СССР, США, Англии, Франции и Китае, 57 наземным химическим взрывам массой от 1 тонны до 5 килотонн, о 137 аварийных взрывах за рубежом , по подводным взрывам глубинных бомб и исследовательским взрывам ВВ в мелких водоемах с различными типами дна в СССР, подводным взрывам США в Тихом и Атлантическом океанах, а также для ряда природных катастрофических явлений взрывного типа.
±ш
99-05-
64471
Захаров
Александр
Иванович
Экологические последствия аварии в зоне Чернобыльской АЭС по данным спутниковых радаров ЕЯ8-1 и ЕЯ8-2.
Целью работы является исследование экологической ситуации в районе Чернобыльской АЭС в течение 11 лет после аварии 1986 года, уточнение уровня и пространственного распределения радиоактивных осадков исходя из степени повреждения хвойных лесов этого региона, изучение процессов восстановления / деградации растительных покровов на интервале времени с 1992 по 1997 г. Основой для проведения исследований является уникальный набор данных дистанционного зондирования различных спутниковых систем по району ЧАЭС, в основе которого - радиолокационные изображения, полученные с европейских спутниковых РСА НК8-1 и 2 в течение указанного времени.
16
95-07-
19234
Гитис В.Г.
Г еоинформацион-ная технология и инструментальная среда для прогноза землетрясений и оценки сейсмической опасности
Разработан прототип геоинформационной инструментальной среды для проведения исследований по прогнозу землетрясений. Среда поддерживает: (1) оценку параметров сейсмического режима для исследуемой территории; (2) создание и анализ динамических полей, вычисляемых по каталогам землетрясений и временным рядам геофизических измерений; (3) обнаружение предвестников землетрясений и оценивание их значимости; (4) статистический и картографический анализ; (5) тестирование экспертных моделей и построение формализованных сейсмотектонических моделей. Среда GEO помогает специалистам провести анализ и комплексную обработку сейсмологической и геологогеофизической информации., выявить сейсмоопасные зоны и спрогнозировать сейсмическую опас-ность, сформировать и проверить гипотезы о предвестниках землетрясений._________________________
17
95-05-
15567
Ерохин Г.Н.
Математическая модель прогноза землетрясений, основанная на комплексном решении обратных задач геофизики___________
Изучен ряд новых постановок индивидуальных и совмещенных обратных задач геофизики на физическом и математическом уровнях.
Разработаны численные алгоритмы решения обратной динамической задачи, позволяющие по сигналам от различных сейсмических событий (рои микроземлетрясений, форшоки, горные удары, сдвижки и сжатия, вспарывания в локальных областях и т..д. ) определять динамические характеристики очага землетрясения, локализовать трещины гидроразрыва и оценить параметры механизма очага: сейсми-ческого момента, сброса напряжений и характерного размера трещины._____________________________
18
95-05-
14533
Левин В.Е.
Регистрация деформационных предвестников сильных землетрясений и извержений вулканов с целью изучения напряженно деформированного состояния земной коры, методом мониторинга деформаций земной поверхности
За 1995-1997 годы выбраны, оборудованы, а на четырех пунктах установлены в режиме непрерывной регистрации GPS станции. Для большей геофизической информативности GPS станции совмещены с местом установки региональных цифровых сейсмических станций (Петропавлоск-Камчатский, Ключи, Каменское ), что позволяет следить за изменениями полного вектора деформаций. Получены ряды наблюдений деформаций по линиям, пересекающим практически все геологические структуры Камчатского полуострова в меридиональном направлении. Проведены измерения GPS приемниками Ashtek Z-12 деформаций земной поверхности в районе Авачинского залива и южной части Авачин-ско-Корякской группы вулканов. Создана локальная сеть вокруг района извержения вулкана Карым-ский, проведены GPS измерения во время активной фазы извержения, определены размеры зоны деформаций. Продолжается накопление непрерывных (скважность 30 сек) данных о деформациях линии длиной 389834 м Петропавловск-Камчатский(Птр.)- Ключи, Птр.-Каменское (длина 1136193 м) и Ключи-Каменское (длина 747408 м.). Подобные исследования в таком объеме проводятся впервые.
19
94-05-
17480
Трошкина
Е.С.
Лавинный режим горных территорий мира
На основе географического анализа условий лавинообразования впервые дана полная характеристика режима лавин по всем континентам мира. Составлены карты факторов лавинообразования, продолжительности лавиноопасного периода, повторяемости лавиноопасных ситуаций и сезонности лавино-проявления. Впервые составлено районирование лавиноопасных районов континентов. Выделено 9 областей по генетически однотипным характеристикам лавинного режима, которые подразделяются на 29 провинций (карта, сводная таблица лавиноиндикационных показателей).
Разработан сценарий изменения лавинного режима в связи с глобальностью изменения климата по модели СБОЕ для территории бывшего СССР. Произведена оценка риска передвижения в лавиноопасных районах. Подготовлена обобщающая монография " Лавинный режим горных территорий ми-ра "__________________________________________________________________________________________
ът
20
95-05-
14781
Нет данных
Исследование характера распределения природных катастроф различной природы и расчет вероятности реализации экстремальных событий различной силы
В ходе работ по проекту была собрана обширная база данных по природным катастрофам разного вида: извержениям вулканов, землетрясениям, ураганам, цунами, сгонно-нагонным явлениям, климатическим экстремумам и по ряду других видов природных катастроф. База данных включает в себя сведения и о физических параметрах катастрофических явлений и об их социально-экономических последствиях. С использованием базы данных определен характер нелинейности для практически важных случаев. Предложена классификация катастроф по величине характерного отношения поражающего фактора при катастрофе к фоновому воздействию аналогичной физической природы. Классификация, проведенная по этому параметру, позволяет прогнозировать типичность или нетипичность жертв, степень прогнозируемости катастроф, указать наиболее оптимальные для данного вида катастроф
стратегии уменьшения ущерба, а также характер распределения числа катастроф по их силе и причиняемому ими ущербу.
21
97—
04-
48028
Валендик
Э.Н.
Прогнозирование частоты лесных пожаров в Сибири в связи с глобальными изменениями климата
На основе анализа пространственно-временного распределения лесных пожаров выявлены пожарные режимы в лесах Сибири на глобальном и региональном уровнях. Выделено два полярно различных пожарных режима в лесах: редкая повторяемость пожаров определяет пожарный режим заболоченных темнохвойных лесов Западной Сибири; высокая горимость и частая повторяемость пожаров свойственна низкогорным светлохвойным лесам Восточной Сибири. Установлено, что в Средней Сибири по частоте засух, определяющих возникновение экстремальных пожароопасных сезонов, выделяются южные районы, где число их достигает 7-10 раз в десятилетие, и восточная часть региона, где их число составляет 5- 7 раз в десятилетие. В Восточной Сибири по частоте засух выделяются центральные районы, где их число достигает 6- 7 в десятилетие. При этом они повторялись по 3-4 года подряд. На остальной части территории региона засухи наблюдаются 2-3 раза в десятилетие.
22
99-05-
64885
Протасевич
Е.Т.
Разработка новых принципов инициирования осадков путем электромагнитных воздействий на коэффициен-ты Ван-дер-Ваальса в уравнении состояния водяного пара при гетерогенной конденсации_________________
Нет данных
23
93-05-
08051
Сагорова
Е.М.
Изучение эффекта появления неизвестного ранее сейсмического предвестника подготовки сильного земле-трясения_________________________________________________________________________________________________
Нет данных
24
93-05-
08074
Сутин А.Н.
Исследование нелинейных сейсмоакустических волн в земных породах с целью разработки новых методов сейсморазведки и прогноза землетрясений________________________________________________________________
Нет данных
25
93-05-
08870
Букчин Б.Г.
Динамика полей напряжения и деформации в активной литосфере Земли: теория; новая методика мониторинга; связь с сейсмичностью; приложения к прогнозу землетрясений; кинематика и динамика литосферных микроплит____________________________________________________________________________________________
Нет данных
26
93-05-
9450
Арефьев С. С.
Изучение очаговых зон сильных землетрясений
Нет данных
27
94-05-
16120
Любушин
Л.А.
Поиск новых предвестников сильных землетрясений с помощью частотно-временного анализа собственных чисел спектральных матриц потока данных от систем низкочастотного геофизического мониторинга_____________
Нет данных
29
95-05-
14815
Писаренко
В.Ф.
Статистическая оценка максимальной возможной амплитуды землетрясения и максимально возможного ус-корения для данного сейсмического региона___________________________________________________________________
Нет данных
30
97-05-
65972
Алешин А.С.
Физические основы сейсмического микрорайонирования с учетом техногенных факторов и параметров сейс-мических воздействий_______________________________________________________________________________
Нет данных
31
99-05-
64538
Алексеев А. С.
Развитие концепции многодисциплинарного прогноза землетрясений на базе интегральной модели предвест-ника и совмещенных обратных задач геофизики________________________________________________________
Нет данных
32
99-05-
64218
Гитис В.Г.
Выявление связи пространственно-временного распределения разломов и сейсмических очагов в земной коре (по электронным каталогам) с особенностями орбитального и вращательного движения Земли________________
Нет данных
33
99-05-
64003
Г инзбург Б.М.
Исследование влияния геофизических факторов, крупномасштабных циркуляционных процессов в атмосфере и аномалий температуры поверхности океана на возникновение и развитие опасных гидрологических явле-ний в крупных речных системах России____________________________________________________________
Нет данных
34
93-05-
14499
Гусяков В.К.
Интегрированная система для оперативного прогноза и исследования волн цунами
Нет данных
35
93-05-
08375
Свиркунов
П.Н.
Разработка новых физических методов прогнозирования и мониторинга опасных атмосферных явлений (ура-ганов, тайфунов, смерчей, шквалов)____________________________________________________________________
Нет данных
36
99-05-
65691
Кузнецов
В.В.
Исследование взаимосвязанных явлений в литосфере, атмосфере, ионосфере и магнитосфере при искусст-венных и природных возмущениях____________________________________________________________________
Нет данных
37
99-02-
18506
Большов
ЛА.
Методология анализа рисков и ущербов ядерной энергетики и других энергетических технологий
Нет данных
38
99-05-
64820
Чеснокова
И.В.
Информационное обеспечение страхования природных и экологических рисков (для России и ее регионов)
Нет данных
39
99-02-
17672
Хрулев АА.
Анализ физических моделей и результатов экспериментальных исследований поведения продуктов деления (ИД) в условиях тяжелых аварий. Создание банка данных для программных кодов прогнозирования радиаци-онно-экологических последствий тяжелых аварий АЭС______________________________________________________
Нет данных
40
99-05-
17054
Штейншлей-гер В.Б.
Исследование локальных излучательных и отражательных характеристик тела человека и других физических объектов в диапазоне радиоволн__________________________________________________________________________
Нет данных
Анализ и предложения по использованию результатов научных проектов в целях дальнейшего развития и совершенствования технических средств, находящихся на оснащении сил ликвидации ЧС
В настоящее время на акваториях Российской Федерации в затопленном состоянии находится около 17000 потенциально опасных объектов. Из них в территориальных морях - 13700 объектов, на внутренних акваториях - 3160 объектов. В это число входят затопленные объекты, содержащие радиоактивные и отравляющие вещества, а также затонувшие суда и ряд других объектов. К таким объектам в первую очередь относятся:
-атомные подводные лодки;
-дизельные подводные лодки с ракетами со спецзарядом;
-затопленные химические боеприпасы;
-твердые радиоактивные отходы;
-затонувшие суда с большим запасом топлива.
Проблема ликвидации последствий захоронений подводных потенциально опасных объектов (ППОО) в территориальных, внутренних морях и других внутренних водоемах Российской Федерации становится все более актуальной с каждым годом.
Исследования, проведенные в 1995-1998 гг. в местах захоронений химического оружия (ХО) и боеприпасов, показали увеличение в 10-100 раз содержания тяжелых металлов и появление повышенного содержания мышьяка в донных осадках.
Учитывая интенсификацию хозяйственной деятельности на акваториях и уже имеющиеся случаи отравления рыбаков, зафиксированные в Польше, Дании и других странах, следует ожидать усиления негативного влияния затопленного химического оружия и на окружающую среду территориальных и внутренних морей и других внутренних водоемов Российской Федерации. Ситуация усугубляется еще и тем обстоятельством, что даже в Балтийском море, наиболее часто обследуемое, достоверно известны районы захоронения лишь пятой части общего количества затопленного химического оружия. Такую же потенциальную опасность представляют неисследованные районы захоронения ХО в Белом, Черном и Баренцевом морях, а также в морях Дальневосточного региона.
В 1999-2000 гг. ожидается дальнейший рост концентрации отравляющих веществ (ОВ) в морской среде районов захоронений ХО.
Вторую группу ППОО, захороненных в морях северного и дальневосточного бассейнов, представляют твердые радиоактивные отходы (ТРО). Проведенные обследования арктических захоронений, существующих с начала 60-х годов, подтвердили потенциальную опасность последних. Уже можно точно констатировать разгерметизацию части контейнеров с ТРО, захороненных в Карском море. Так, радиоактивность воды у восточных берегов Новой земли в десятки раз, а в заливе Степового более чем в сто раз превышают фоновые значения. Мало обследованными остаются захоронения ТРО в дальневосточных морях. Не выявлены последствия возможных ЧС с ППОО на экологию моря.
В Мировом океане затонуло пять атомных подводных лодок России с ядерным оружием на борту, с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ). Уже реально можно говорить о новой угрозе экологии моря, обусловленной авариями на подводных нефтегазопроводных морских трубопроводах и установках по добыче углеводородов.
Состояние отдельных ППОО уже сейчас можно характеризовать как пред-критическое. Остро встает вопрос об организации контроля их состояния.
Однако большинство используемых в настоящее время средств океанологических наблюдений уже не отвечают современным требованиям по многим ключевым характеристикам. Принципы, заложенные в основу существующих средств наблюдения, фактически были сформулированы два-три десятилетия тому назад и к настоящему времени явно устарели.
Применяемая в настоящее время методика мониторинга локальных водных акваторий в районах захоронения ППОО, а также в местах возможного переноса загрязненных вод, основана на периодическом проведении гидрохимических и гидрофизических исследований в этих районах с экспедиционных судов. Основным недостатком этого метода является эпизодичность наблюдений. Невозможность вести долговременные измерения, непрерывно следить за динамикой экологических изменений и фиксировать моменты разрушения объектов, влекущие за собой залповые выбросы ОВ, которые представляют наибольший интерес, снижают эффективность экспедиционных исследований. Высокая стоимость экспедиционных исследований и пространственно-временная фрагментарность получаемой при таких исследованиях информации однозначно свидетельствуют о настоятельной необходимости создания и использования нового поколения методов и средств мониторинга.
Борьба по предотвращению ЧС с ППОО требует разработки новых технологий, оборудования, систем мониторинга.
Основными мероприятиями, направленными на предупреждение и ликвидацию ЧС с ППОО на акваториях в ближайшие годы, очевидно, будут являться:
развертывание морских спасательных профилактических центров на территориальных морях России;
продолжение обследования состояния ППОО;
совершенствование мониторинга за состоянием ППОО на основе новейших достижений науки и техники, в частности, приборостроения и современных средств связи.
Использование автономных буйковых станций для проведения длительных наблюдений практически неосуществимо в Балтике из-за интенсивного судоходства и рыболовства, а в Северных морях — из-за ледовых условий.
Специфика проведения экологического контроля за состоянием затопленных объектов заключается в том, что все они находятся на дне и наблюдения должны производиться в придонном слое, непосредственно у объектов и в местах возможного переноса загрязненных вод.
Мониторинг придонного слоя включает измерения скорости и направления течения, температуры, электропроводности и других параметров. Новые методы базируются на развертывании в заданной акватории сети автономных донных станций (АДС), предназначенных для долговременного измерения временной и пространственной изменчивости физических полей с использованием оригинальной аппаратуры нового поколения. Оригинальность метода состоит в применении разработанных отечественными специалистами гидроакустического канала дистанционного считывания с повышенной пропускной способностью. Наличие такого канала связи в составе каждой станции позволяет осуществлять дистанционную передачу данных на борт проходящего судна или через поверхностный ретранслятор и спутник непосредственно в береговой центр, а также осуществлять обмен информацией между соседними близко расположенными станциями.
Представленные РФФИ РАН разработки и исследования в рассматриваемых проектах и посвящены решению задач создания принципиально новых технических систем мониторинга ППОО и подготовке на основе анализа их данных решений по предупреждению ЧС.
Указанные исследования и разработки приведены в таблице 2.
Проект 97-05-65407 (Долговременный комплексный гидрофизический мониторинг Балтийского моря в районах захоронения ОВ, руководители Смирнов Г.В., Утяков Л.Л.) в практическую плоскость переводит решение вопроса долговременного мониторинга ППОО на основе новейших технологий, достижений электроники и приборостроения.
В последние годы специалисты РАН (Институт океанологии, Научнотехнологический центр уникального приборостроения, ОКБ океанологической техники) успешно работают над созданием нового поколения методов и средств подводной телеметрии на базе распределенных сетей автономных глубоководных донных станций долговременного базирования, предназначенных для разнообразных океанологических исследований в придонном слое Мирового океана, континентального шельфа и внутренних водоемов.
Использование распределенных интеллектуальных сетей автономных станций позволит эффективно решать разнообразные задачи прогноза катастроф техногенного происхождения типа массового выброса отравляющих или радиоактивных веществ в местах их захоронений, а также стихийных бедствий типа цунами, штормовых нагонов, моретрясений, извержений подводных вулканов и уменьшить тяжесть их последствий.
Целью проекта является разработка новой методики контроля и создание технических средств нового поколения с существенно улучшенными основными технико-экономическими и эксплуатационными характеристиками по надежности, энергопотреблению, весогабаритам, стоимости и пр. Предлагаемый проектом метод основан на создании пространственной интеллектуальной сети глубоководных автономных донных станций (АДС). Эти станции предназначены для комплексных исследований процессов, происходящих в придонном слое, предварительного анализа, накопления полученной информации и ее дистанционной передачи на пункт контроля.
В новых системах число измерительных каналов достигает 12, в том числе: скорость и направление течений, температура, уровень моря, прозрачность, электропроводность, радиоактивность, рН, ЕЙ. Точность измерения параметров определяется типом установленных датчиков.
Канал связи - гидроакустический цифровой дуплексный, наклонная дальность приемопередачи при глубине постановки 6 км - до 10 км, скорость передачи до 10 Кбод, помехоустойчивость канала связи не хуже 10"7.
При работе на шельфе постановка станции и дистанционное считывание информации может осуществляться с малотоннажных судов и других плавсредств, а также с вертолетов и самолетов. Комплекс аппаратуры выполняется в соответствии с международным стандартом JSO, и должен соответствовать требованиям, предъявляемым к аппаратам категории А и Б по ГОСТ 20.39.301-76 и к группе 2.1.2 и 2.1.4 по ГОСТ В20.39.304-76.
Дополнительные требования к разработке, связанные с экологией, безопасностью, охраной труда и т.д., требования, связанные с особенностями эксплуатации, включают: долговременная стабильность характеристик; возможность погружения на глубину до 6000 м; высокая коррозионная стойкость.
При внедрении проект позволит организовать мониторинг придонного слоя в районе затопления ППОО. Проект предполагает развертывание непосредственно возле захороненного объекта сети автономных донных станций, предназначенных для долговременного измерения временной и пространственной изменчивости физических полей (контролируемых параметров), характеризующих состояние потенциально опасного объекта с использованием оригинальной аппаратуры нового поколения. АДС построены с применением новейших достижений микроэлектроники, элементы которой характеризуются высокой надежностью, низким энергопотреблением, малыми габаритами и весовыми характеристиками, низкой стоимостью изготовления, простотой эксплуатации по сравнению с ныне действующим оборудованием. Для подтверждения правомерности приведенных утверждений можно привести следующую иллюстрацию. Первый интегральный тригер, поступивший на потребительский рынок в конце 1967 года, потреблял в режиме хранения информации около одного ватта, стоил 99 долларов, весил 9,6 г. В 1997 г. в одном корпусе весом 0,9 г размещается более 64 миллионов триггеров со схемами дешифрации с суммарным энергопотреблением в режиме хранения информации 0,03 ватта. В пересчете на один триггер получается выигрыш по всем выше перечисленным технико-экономическим характеристикам и производительности более, чем на восемь-девять порядков. В последние годы на рынке появились однокристальные микропотребляющие микропроцессоры и микроконтроллеры стоимостью менее доллара.
На основе вышеозначенных достижений микроэлектроники созданы новые поколения датчиков, пригодных для эффективного применения в морской исследовательской аппаратуре, в области цифровой, в том числе и спутниковой телекоммуникации. Простота и малая стоимость тиражирования, развертывания и эксплуатации нового поколения океанологической исследовательской аппаратуры, применяемой в указанном проекте, создает необходимые предпосылки для ее применения.
Целесообразно аппаратуру, применяемую в проекте, в кратчайшие сроки довести до состояния массового промышленного производства и на этой основе организовывать и осуществлять постоянный контроль за состоянием ППОО в территориальных морях России.
На основе внедрения в практику новых образцов исследовательской аппаратуры создаются предпосылки для массового производства автономных донных, притопленных и подледных станций, буев нейтральной и управляемой плавучести, сканеров с запрограммированной или дистанционно управляемой траекторией движения, оснащенных необходимым набором датчиков и средств телекоммуникации (гидроакустическим или радиоканалам) двухсторонней цифровой связи для дистанционного считывания данных и управления режимом работы.
В 1996-1997 гг. в рамках Федеральной программы ФССИ (Федеральная сеть сейсмологических наблюдений РФ) осуществлена разработка первого модуля подводного базирования в составе геофизической и гидрохимической донных станций. После успешных стендовых испытаний гидрохимическая станция была установлена на дне Авачинской бухты и показала достаточно высокие эксплуатационные качества. По заказу МЧС РФ в 1994 г. была разработана концепция «Создание средств мониторинга акваторий повышенной экологической опасности». В 1995 г. отдельные фрагменты системы мониторинга были установлены на рубке АПЛ «Комсомолец» (обнаружитель факта постороннего вторжения) и в окрестностях места его гибели (измеритель придонных течений «ПРИЗ-А», показавшие высокую надежность.
Значение проекта № 2 97-05-65407 (руководитель Смирнов Г.В.) для МЧС РФ заключается в проведения рекогносцировочных исследований районов захоронения ОВ на акватории Балтийского моря с помощью измерительной системы долговременного мониторинга характеристик гидрофизических полей. В ходе 34й и 35-й экспедицией на НИС «Профессор Штокман» в 1997 г. в местах захоронения ХО в Балтийском море произведен отбор проб придонной воды и взвеси, донных осадков и измерение скорости течения в придонном слое при помощи заякоренных буйковых станций. Выделены места с наиболее типичными и опасными естественными и техногенными проявлениями в геологической среде, в воде, в биоте, в которых следует осуществлять контроль за состоянием окружающей среды. На основании полученных данных произведена оценка пространственной схемы развертывания сети мониторинга за состоянием ППОО. Проведены натурные испытания комплекса гидроакустической аппаратуры для обеспечения модемной связи с автономными донными приборами. Определены оптимальные условия обеспечения надежной связи.
В ходе выполнения проекта проведено исследование вертикальной структуры скорости в придонном слое по результатам измерений. Результаты исследований являются основанием для выбора горизонтов измерений.
Практическое значение проекта заключается в отработке методик организации долговременного мониторинга подводного потенциально опасного объекта (в данном случае - АПЛ «Комсомолец») и перенесении данных методик после соответствующей доработки на организацию контроля за другими аналогичными (ОВ, РАО) ППОО.
Недостатком проекта является его устаревшая материально-техническая основа заякоренных буйковых станций с устаревшими источниками питания.
В ходе выполнения операций проекта осуществлен постоянный контроль радиационной обстановки на АПЛ и вблизи нее, а также установлены пути переноса радионуклидов в пространстве, из корпуса лодки «Комсомолец». На основании измерений и анализов проб даны количественные оценки возможного переноса радионуклидов.
Помимо научных исследований на АПЛ «Комсомолец» был проведен большой комплекс подводно-технических работ, выполнявшихся по принципиально новым, не применявшимся ранее технологиям.
Работа (проект 97-05-65407, руководитель Щербинин А.Д., институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН) «Исследование основных гидрофизических параметров в системе океанолого-экологического мониторинга локальной акватории Норвежского моря» представляется востребованной в интересах практического решения задач, стоящих перед МЧС России в территориальных морях и внутренних водоемах страны.
В ходе выполнения проекта построены карты среднегодовых термохалин-ных свойств воды в северо-восточной части Норвежского моря (район гибели АПЛ «Комсомолец») для характерных горизонтов от поверхности дна по данным современного климатического банка среднемесячных значений в одноградусных квадратах, с использованием усовершенствованного метода гидродинамической адаптации гидрофизических полей. Аналогичные карты построены для четырех сезонов до глубины 1000 м. Построенные карты предусматривается использовать для расчета течений по 3-х мерной нелинейной вихреразрешающей модели общей циркуляции океана в режиме диагноза, адаптации и прогноза. По данным рядам инструментальных измерений течений (от 2-3 недель до 10 месяцев), выполнен-
ных исполнителями проекта в районе гибели АПЛ «Комсомолец», установлен реверсивный характер течений, что представляет практический интерес при наблюдении параметров возможного выброса радиоактивных отходов в открытое море: распространение «загрязненного» пятна воды будет ограничено зоной, определяемой реверсом водных масс. Исследована временная изменчивость полусуточных и суточных приливных колебаний скорости. Обнаружена тесная зависимость энергии полусуточных колебаний от фазы Луны и склонения солнца. Суточные колебания скорости имеют иной временной масштаб биений, а с изменением склонения Солнца их энергия меняется в противофазе с полусуточными колебаниями.
Анализ строения и изменчивости полей атмосферного давления на уровне моря показал, что мезомасштабные возмущения поля скорости (вихри) с временным масштабом 6-10 суток могут формироваться не только в результате барок-линной неустойчивости северных ветвей Норвежского течения (район местоположения АПЛ «Комсомолец»), но и как реакция динамического состояния моря на регулярное прохождение атмосферных циклов. В ходе выполнения проекта собраны и обработаны материалы шести последовательных гидрологических съемок полигона 75x75 миль у АПЛ «Комсомолец». Это данные послужат основой для расчетов эволюции гидрофизических полей в масштабе времени адекватного модельного прогноза, что, в свою очередь, решает вопросы организации мониторинга ППОО на долговременной (4-5 лет) основе.
Проект 00-05-65254 (руководитель Смирнов Г.В., институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН) решал задачи гидрофизического и гидрохимического мониторинга, проводившегося в акватории Балтики и пролива Скагеррак. Результаты мониторинга показали сложную пространственную и временную динамику водных масс, многослойную структуру течений. Особое значение имеют эти исследования и их результаты в восточной части пролива Скагеррак, где сосредоточено наибольшее количество ОВ в трюмах затопленных судов.
Измерения течений показывают, что эпизодически в придонном слое они меняют направление и скорость, которая может достигать одного узла. Обнаруженные в Слупском пороге, разделяющем придонные воды западного и восточного бассейнов Балтики, ложбины служат подводными руслами для продвижения загрязненных вод на восток. Сложный характер потоков свидетельствует о необходимости непрерывного мониторинга придонных течений в целях обнаружения и прогнозирования поступления в восточную часть Балтийского моря загрязненных вод. На основе информации, поучаемых от донных станций, устанавливаемых в местах затока придонных вод из западной части Балтийского моря, сообщающейся с проливами Скагеррак, будет контролироваться экологическая обстановка и составляться прогноз возможного переноса придонных вод с ОВ и РАО при массовом саморазрушении штабелированных боеприпасов, находящихся в трюмах затопленных судов.
867
Таблица 2
№ п-п Номер проекта Руководитель проекта Название Организация Краткий аннотационный отчет
1. 97-05-65407 Щербин Анатолий Дмитрие- вич Исследование основных гидрофизических параметров в системе океанологоэкологического мониторинга локальной акватории Норвежского моря Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН Построенные карты будут использованы для расчета течений по трехмерной нелинейной вихреразрешающей модели общей циркуляции океана в режиме диагноза, адаптации и прогноза. По данным рядам инструментальных измерений течений (от 2-3 недель до 10 мес.), выполненных исполнителями проекта в районе гибели АПЛ «Комсомолец», установлено, что для течений в этом районе характерна высокая энергия пульсаций скорости и малая скорость результирующего течения, что указывает на реверсивный характер течений. Обнаружена тесная зависимость энергии полусуточных колебаний от фазы Луны и склонения Солнца. Суточные колебания скорости имеют иной временной масштаб биений, а с изменением склонения Солнца их энергия меняется в противофазе с полусуточными колебаниями. Собраны и обработаны материалы шести последовательных гидрологических съемок полигона 75x75 миль у АПЛ «Комсомолец». Эти данные послужат основой для расчетов эволюции гидрофизических полей в масштабе адекватного модельного прогноза.
2 97-05-65407 Смирнов Г еннадий Васильевич Долговременный комплексный гидрофизический мониторинг Балтийского моря в районах захоронения ОВ (на базе сети микропроцессорных автономных донных станций) НКЦ «Цунами» Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН В проведенных в 1997 году 34 и 35 экспедициях на НИС «Профессор Штокман» в местах захоронения химического оружия в Балтийском море, производится отбор проб придонной воды и взвеси, донных осадков и измерение скорости течения в придонном слое при помощи заякоренных буйковых станций. Проведены натурные испытания комплекса гидроакустической аппаратуры для обеспечения модемной связи с автономными донными приборами. Определены оптимальные условия обеспечения надежной связи.
3 00-05-65354 Смирнов Г еннадий Васильевич Исследование процессов переноса водных масс Бал- Институт океанологии им. П.П.Ширшова Результаты гидрофизического и гидрохимического мониторинга, проводившегося в акватории Балтийского моря и пролива Скагеррак, показали сложную пространственную и временную динамику водных масс, многослойную струк-
868
№ п-п Номер проекта Руководитель проекта Название Организация Краткий аннотационный отчет
тийского моря в районах возможного заброса ОВ придонными течениями из мест их массового захоронения РАН туру течений. Измерения течений показывают, что эпизодически в придонном слое они меняют направление и скорость, которая может достигать одного узла. Обнаруженные в Слупском пороге, разделяющем придонные воды западного и восточного бассейнов Балтики, ложбины служат подводными руслами для продвижения загрязненных вод на восток. На основе информации, получаемой от донных станций, установленных в местах затока придонных вод из западной части Балтийского моря, сообщающейся с проливами Скагеррак, будет контролироваться экологическая обстановка и составляться прогноз возможного переноса придонных вод с ОВ при массовом саморазрушении штабилированых боеприпасов, находящихся в трюмах затопленных судов.
4 97-05-65407 Смирнов Г еннадий Васильевич Утяков Лев Лазаревич Специфика проведения экологического контроля ППОО на основе новейших технологий Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН Мониторинг придонного слоя включает измерения скорости и направления течения, температуры, электропроводности и других параметров. Предлагаемые методы базируются на развертывании в заданной акватории сети автономных донных станций (АДС). Оригинальность метода состоит в применении разработанных специалистами Института гидроакустического канала дистанционного считывания с повышенной пропускной способностью. Наличие гидроакустического канала связи в составе каждой станции позволяет осуществлять дистанционную передачу данных на борт проходящего судна или через поверхностных ретранслятор и спутник непосредственно в береговой центр, а также осуществлять обмен информацией между соседними близко расположенными станциями.
Выводы и предложения
1. Проведенный анализ более двухсот научных проектов по различным направлениям науки и техники, выполненных при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в период 1993-1999 гг. показал, что более тридцати научных проектов, результаты которых могут представлять определенный интерес для МЧС России.
2. Основные результаты, полученные при выполнении научных проектов, относятся к проблемам развития методов и средств мониторинга и прогнозирования опасных явлений и процессов природного характера (в основном землетрясений) и подводных потенциально опасных объектов, являющихся источниками чрезвычайных ситуаций.
3. Предлагаемые АДС отличаются применением новейших достижений в электронике и приборостроении, отличаются от буйковых станций малыми весовыми и габаритными характеристиками, малой энергопотребляемостью, существенным увеличением автономности аппаратуры (до нескольких лет), дешевизной изготовления и эксплуатации.
Так, стоимость экспедиции по обследованию АПЛ «К-27» в б. Степового, предусмотренная проектом, составляла 1587000 $, система АДС контроля затопленной АПЛ, по расчетам разработчиков, составит ориентировочно 15 ^ 20 тыс. $. Отдельные образцы АДС использовались практически (на АПЛ «Комсомолец», и в Авачинской бухте) в интересах МЧС России.
Улучшение технико-экономических и эксплуатационных характеристик аппаратуры нового поколения открывает перспективы по развертыванию сетей долговременного мониторинга акваторий, позволяющих сократить экспедиционные расходы.
4. Основными путями и формами использования имеющихся и выявленных в процессе данной работы результатов фундаментальных исследований являются:
обеспечение со стороны РФФИ возможностей анализа заключительных отчетов по научным проектам, результаты которых представляют интерес для МЧС России, сотрудниками, ведущими работу в соответствии с соглашением о сотрудничестве между МЧС России и РФФИ;
включение в планы НИОКР МЧС России работ, по тематике научных проектов, представленных в пп. 1, 16 таблицы 1 и 1-4 таблицы 2;
апробирование результатов работ по пп. 1.2.4, 7 и 9 таблицы 1 непосредственно в повседневной практике деятельности Агентства МЧС России по мониторингу и прогнозированию ЧС в рамках ситуационного центра Федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений.
5. Предварительная экспертная оценка показала, что использование научных проектов в интересах МЧС России может иметь значительное влияние на дальнейшее развитие и повышение эффективности систем мониторинга и прогнозирования опасных природных явлений и процессов (в основном землетрясений), а также подводных потенциально опасных объектов.
6. Полученные в рамках данной работы результаты не являются окончательными как в части анализа научных проектов, выполненных при поддержке РФФИ, так и в части разработки предложений по их использованию (ежегодно при поддержке РФФИ выполняется свыше 2,5 тысяч проектов, из всей совокупности выполненных проектов за 1993-1999 гг. было подвергнуто первичному анализу не более 20-30%).
7. Целесообразно продолжить дальнейшие исследования и разработки, связанные с анализом результатов фундаментальных исследований, подготовкой предложений по их использованию в интересах МЧС России, оценкой эффективности от их внедрения.
