CC BY
48
вопросы, возникающие в ходе химических исследований. Методы квантовой химии в раде случаев позволяют рассчитать многие свойства молекул, что делает их особенно привлекательными в тех случаях, когда экспериментальное исследование затруднено, как в случае короткоживущих состояний, или просто невозможно, если речь идет о моделировании свойств молекулярных систем, которые еще не получены или вообще не могут быть выделены. Если раньше искусством было само получение результата, то теперь этот процесс стал рутинным, а творческий момент сместился на создание моделей и осмысление их. Поэтому квантово-химические исследования подчас называют тоже «экспериментом», но проведенным на ЭВМ. Круг конкретных химических задач, решаемых методами квантовой химии, очень широк.
Полученные результаты далеко не всегда легко интерпретировать в терминах классической
химии. Установление соответствия между экспериментально наблюдаемыми явлениями и данными квантово-химического расчета часто обогащает новыми идеями не только квантовую химию, но и саму химическую науку, создавая новые модели для описания химической связи, строения молекул и их взаимодействия. В современную химию прочно вошли представления о л-со-пряжении, молекулярных орбиталях, переходном состоянии реакции. Для объяснения строения и спектров комплексных соединений широко используется аппарат теории кристаллического поля и теории поля лигандов. Правила орбитальной симметрии Вудворта-Хоффмана применяются для объяснения и прогнозирования путей и условий протекания реакций. При этом даже не всегда вспоминают, что эти простые модельные представления являются обобщением результатов, полученных методами квантовой химии.
Литература
1. Пономарев Л.И. Под знаком кванта. М.: Советская Россия, 1984. 352 с.
2. Дмитриев И.С. Электрон глазами химика. Л,; Химия, 1983. 232 с.
3. Эткинс П. Кванты. Справочник концепций. М,: Мир, 1977. 496 с.
4. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев P.M. Квантовая химия органических соединений. Механизмы реакций, М.: Химия, 1986.248 с.
5. Шевченко С.М. Молекула в пространстве. Л.: Химия, 1986.144 с.
6. Маррел Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Химическая связь. М.: Мир, 1980. 382 с.
7. Абаренков И.В., Братцев В.Ф., Тулуб A.B. Начала квантовой химии. М.: Высшая школа, 1989.253 с.
8. Базилевский М.В. Метод молекулярных орбит и реакционная способность органических молекул. М.: Химия, 1969.350 с.
9. Грибов Л.А., Муштакова С.П. Квантовая химия. М.: Гардарики, 1999.390 с.
10. Минкин В,И., Симкин Б.Я., Миняев P.M. Теория строения молекул, Ростов-н/Д.: Феникс, 1997. 560 с.
А.Н. Рудой
ГИДРОСФЕРНЫЕ КАТАСТРОФЫ В НОВЕЙШЕЙ ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
Томский государственный педагогический университет
УДК 551.32+551.33+551.48
Появление и развитие в XIX в. ледниковой теории породило много естественнонаучных проблем, которые, по мере накопления фактических материалов и на фоне общего прогресса наук о Земле, все более углублялись. Со времени работ основоположников и классиков теории множественных четвертичных оледенений Ж.-П. Перро-дена, Ж. Шарпантье, Л. Агассиса, Дж. Кролля, М. Миланковича, П.А. Кропоткина и А,П. Павлова до сих пор не найдены ответы на главные вопросы истории четвертичного периода. Эти вопросы касаются в первую очередь выяснения количества оледенений, климатических условий их возникновения и существования, размеров и режима четвертичных ледников, а также геологической роли в формировании лика Земли тех геофизических процессов и явлений, которые были
обусловлены оледенениями. Отсюда малопонятны механизмы и сам ход биологической и социальной реакции биоты на миграции высотных и широтных ландшафтно-климатических зон в течение плейстоцена. Поскольку основной целью каждого палеогеографического исследования является прогноз, решение этих, в частности, проблем имеет далеко не только научное значение.
К порогу третьего тысячелетия в науке накопились геологические, гляциологические и океанологические материалы, которые свидетельствуют о том, что позднечетвертичные ледники полностью перекрывали полярные области Северного полушария, глубоко проникая в умеренные широты. В Северной Америке соединявшиеся Лаврентийский и Кордильерский ледниковые покровы бронировали сток всех рек бассейнов
Северной Атлантики и Пацифики. В результате подпруживания крупнейших североамериканских рек Колумбия, Спокан, Кларк-Форк, Флатхед и др. - вдоль краев ледниковых лопастей скапливались гигантские пресноводные приледниковые моря, следы крупнейших из которых, - леднико-во-подпрудных озер Бонневил, Миссула и Спокан,
- были открыты еще в конце XIX - начале XX вв. Г. Стенсбери, Г. Гилбертом, Дж. Парди и Дж.Х. Бретцем. Особенно большая литература посвящена режиму самого большого из этих озер
- оз. Миссула. Катастрофические прорывы этого озера продуцировали мощные суперпаводки-фладстримы, которые создали сеть глубоких каньонов-кули, каскады сухих ныне водопадов (ис-полиновы котлы), мощные толщи промытых галечников (бары, по Бретцу, или дилювиально-аккумулятивные террасы, по Рудому), а также хорошо изученный сейчас рельеф гигантских знаков течения. Этот рельеф является слепком обычной песчаной речной ряби, но увеличенной на два-три порядка и сложенной не песком, а грубой галькой с валунами и глыбами. Максимальные расходы миссульских фладстримов, которые считались не так давно уникальными, единственными и самыми мощными потоками пресной воды на Земле, достигали около 17 млн м3/с [15];
В Евразии гигантский Панарктический, по М.Г. Гросвальду, ледниковый покров закрывал дренаж величайших рек континента, и во фронтальных частях покрова формировались еще более грандиозные ледниково-подпрудные бассейны, имевшие очень сложный гидрологический режим. Самый крупный из этих бассейнов - Мансийское приледниковое озеро в Западной Сибири, при максимальных трансгрессиях имел площадь, более 600 тыс. км2, а площадь всех ледни-ково-подпрудных морей равнин и плоскогорий северной Азии, исходя из последних представлений гляциологов и геологов, - не менее 3 млн км2.
В горах в последнюю ледниковую эпоху (около 18-22 тыс. л.н.) возникали ледниковые комплексы, которые соединялись по высочайшим горным системам Северной и Центральной Азии (от гор Чукотки, Верхоянского хребта, Кодара, Бай-кало-Патомского нагорья и гор Южной Сибири до Тибета и Гималаев), создавая совместно с оледенением севера и северо-востока материка новый, ледовый, Трансазиатский водораздел. Этот водораздел разделял две обширные внутрикон-тинентальные гидрологические системы прилед-никовых стоков. Одна из них, Гоби-Амурская, начиналась во внутриледниковых бассейнах цен-трально-азиатских котловин и имела сток на восток, в бассейн Тихого океана. Другая, гораздо более величественная, Транссибирская система талого стока через сеть дилювиальных каналов систематически и катастрофически опорожнялась на юго-запад, через Верхне-Вилюйский, Тун-
гусский, Каз-Кетский, Тургайский и Узбойский спиллвеи в котловину Каспия и далее через Ма-нычский спиллвей и проточные Босфор и Дарданеллы в Средиземное море и в Атлантический океан [2], (рис. 1). Эти сценарии развития природной среды в позднем плейстоцене реконструированы по датированным методами абсолютной геохронологии (в первую очередь - мС-методом) ледниковым отложениям - краевым моренам, по ориентировке ледниковых шрамов на скальных поверхностях, направлению древних каналов стока и т.д. на обширных территориях суши и шельфов Евразии и Америки.
Одним из триггеров регулярных катастрофических сбросов сибирских ледниково-подпрудных морей являлись гидравлические удары за счет систематически поступавших в них талых вод из котловинных ледниково-подпрудных озер гор Южной Сибири. Расходы алтайских йокульлаупов достигали 18x10® м3 [19], т.е. превосходили параметры миссульских фладстримов. Установлено, что при полном одновременном спуске всех при-ледниковых алтайских озер в акваторию Мансийского моря зеркало последнего поднималось не менее чем на 12 м, что на 4 м больше необходимого для переливания этого озера через Тургайский порог стока. Катастрофические опорожнения Дар-хатского и Хубсугульского ледниково-подпруд-ных озер не могли не вызывать такой же эффект в Енисейском подпрудном озере, в результате чего приходил в действие крупнейший сибирский Каз-Кетский спиллвей (современный низкий водораздел между бассейнами рек Енисея и Оби в верховьях рек Кети и Каза), который запускал в работу всю грандиозную систему стока пресноводных ледниково-подпрудных морей Северной Азии [11].
Доказанная околовековая периодичность прорывов самых больших котловинных ледниково-подпрудных озер Южной Сибири [12] приводила, таким образом, к околовековой периодичности сбросов поверхностного слоя воды толщиной в несколько метров из равнинных приледниковых бассейнов в бассейн Атлантики. Если же иметь в виду, что и сама система стока сибирских вод была очень динамичной [3], то можно полагать, что современный рисунок гидрографической сети равнинных территорий, испытавших четвертичное оледенение, обусловлен преимущественно климатическими, а не тектоническими причинами, и на таких территориях должны были образовываться дилювиальные морфолитологические ассоциации равнинных скэблендов. Последние, вероятно, не только сильно отличаются от горных, но и обладают рядом специфических черт, которые позволяют различать их как от типичных эрозионно-денудационных ландшафтов, так и от типичных аккумулятивных флювиальных равнин.
Помимо спиллвеев, большинство из которых сегодня изучены и датированы, к геологическим
свидетельствам транссибирских приледниковых ного морей. Эти события запечатлены, в частно-стоков относятся известные уже более 200 лет ста, в строении озерных террас впадины Каспий-бэровские бугры Северного Прикаспия, ложбин- ского моря и литологии донных отложений Сре-но-грядовый рельеф Западных Кызыл-Кумов, диземного моря [13, 20]. Однако эти сбросы не гривный рельеф Восточной Барабы и юга Запад- могли существенно влиять на колебания уровня ной Сибири, а также знаменитые «древние лож- Мирового океана в целом, даже если полагать, бины стока» бассейна южной части равнинной что азиатские приледниковые подпрудные бас-Оби. За северными пределами Приобского пла- сейны опорожнялись одновременно с приледни-то эти ложбины стали известны в конце 1950-х гг., ковыми озерами Северной Америки. Для повы-когда A.A. Земцов откартировал спиллвеи Таз- шения океанического уровня на 10-15 м, что со-Енисейского междуречья. Он показал, что одна ответствовало эпизодам КРЭ, был необходим из древних ложбин, частично занятая сейчас источник воды, как минимум на два порядка пре-реками Тым и Сым, имеет ширину 30-40 км и про- вышавший по объему суммарный объем всех лед-тягивается на юго-запад. Другая же ложбина это- никово-подпрудных бассейнов суши и способный го типа, Камышловский лог, ориентированная поставлять в океан единовременно не менее 1 млн почти широтно, рассекает Ишимскую степь по км3 воды. В качестве такого источникам.Г. Грос-линии железной дороги Омск-Петропавловск [4]. вальд рассматривает подледниковые воды о гром-Средняя ширина Камышловского лога достига- ного Центрально-Арктического ледникового кует 25 км при глубине около 20 м, лог имеет паде- пола - части Панарктического ледникового по-ние в 30 м на юго-запад по простиранию. крова. Эти воды, которые в результате ледовой Несмотря на обширность сведений, далеко не нагрузки «выдавливались» в океан и на евразий-все детали функционирования приледниковой скую сушу и обеспечивали водную массу глобаль-Транссибирской системы катастрофических сто- ных катастрофических потопов [2], (рис. 3), ков выявлены надежно. Многие факты трактуют- Гипотеза подледникового Арктического озе-ся неоднозначно, и в воззрениях некоторых reo- pa удовлетворительно объясняет катаетрофичес-логов по-прежнему превалируют тектонистские, кие поступления огромных масс холодных вод в маринистские или эолистские традиции. Тем не систему глобального водооборота. Эта гипотеза менее сегодня никто не отрицает, что «древние представляется правдоподобной еще и потому, ложбины стока» были руслами энергичных вод- что на локальном уровне модель подледниковых ных потоков. Большинство исследователей связы- озер Арктического типа была реконструирована вает эти потоки с таянием сартанских ледников, с для «наледных» котловинных ледоемов Алтая на которыми коррелируются также как террасы Ени основе достоверных геологических и палеогля-сея и Оби, так и аллювий самих ложбин. циологических данных [9, 17], (рис. 4).
К дилювиальным и ледниково-подпрудным Успехи геоморфологии и сравнительной пла-
флювиальным ассоциациям регрессивной фазы нетологии позволили обнаружить аналоги земных
сартанского оледенения относятся полифациаль- гидросферных катастроф на других планетах [7,
ные «лимноподобные» отложения Ангары и Ени- 18]. Так, прямолинейные каналы-пропасти Касэй,
сея, выделенные в 1971 г. С.А. Лаухиным и пра- Маджа, Apec и Тиу на планете Марс по своему
вильно охарактеризованные А.Ф. Ямских [6,21], строению весьма напоминают долины некоторых
а также мощные ритмично слоистые песчаные земных водотоков с характерными русловыми
толщи Забайкалья [8]. формами (но на порядок и более превышающими
Недавно радиокарбоновым методом удалось последние по размерам) - останцами обтекания,
датировать так называемые КРЭ (catastrophic rise островами, дельтами и т.п. Они имеют до 2000 км
events) - интервалы катастрофических подъемов в длину при ширине до 100 км, у них мало прито-
уровня Мирового океана, связанных с коллапса- ков и они изолированы друг от друга на тысячи
ми позднечетвертичных ледниковых щитов и со- километров. Марсианские каналы меньших раз-
впадавших по объему со слоем сброшенных в оке- меров (шириной до 15 км при длине 100-200 км)
ан холодных вод [14], (рис. 2). Эпизоды КРЭ на- морфологически подобны вышеописанным. Визу-
кладываются на плавную кривую подъема уров- ально каналы этого типа весьма похожи на уще-
ня океана во время последней дегляциации и со- лья-кули североамериканского скэбленда, а также
впадают с началом беллинга (12 тыс. л.н.), с нача- на некоторые так называемые транспуторанские
лом пребореала (10 тыс. л.н.) и с началом атлан- долины Средней Сибири, долины-бреши гор Быр-
тического времени (около 7 тыс. л.н.), т.е. прихо- ранга и глубокие каньоны Алтая и Саян. Очень
дятся на этапы резких потеплений климата. характерен для земных прорывных дилювиально-
Регулярные катастрофические сбросы талых эрозионных каналов и морфологический облик
вод из ледниково-подпрудных морей Северной флювиальной системы марсианской долины Нер-
Азии в бассейн Атлантического океана (общим гал, проанализированной С.Г. Геворкяном [1].
объемом порядка 25-30 тыс. км3) отражались на Расходы катастрофических водных потоков,
резких колебаниях зеркала Арала-Каспия и Чер- которые формировали марсианские каналы-про-
пасти, оцениваются от 10* м3/с [5] до 109 м3/с [16]. Мощность этих потоков должна была значительно превышать мощность земных фладстримов (последняя достигала на Алтае 106 Вт/м2). В связи с чтим несравненно большую, по сравнению с "»ем л си. роль в формировании марсианских каналов должны были играть, наряду с донной эрозиен, процессы кавитации. Такие мощные водные потоки могли, вероятно, оказывать влияние и на климат, вызывая при этом ряд связанных с климатом г лобальных геоморфологических реакций.
Несмотря на большое распространение на всех материках Северного и, возможно, Южного полушарий Земли, геологические следы гидросфер-ных катастроф изучены еще очень слабо. Не совсем понятны механизмы геологически мгновенной и эффективной суперэрозии, дискуссионна в ряде случаев география самих каналов. Тем не менее можно констатировать, что научное содержание понятия «скэбленд» еще более расширяет-
ся. Если не так давно под скэблендами понимались территории ледниковой и приледниковой зон, подвергающиеся или подвергавшиеся ранее многократному воздействию катастрофических потоков из прорывавшихся ледниково-подпруд-ных озер [10], то сегодня происхождение скэблен-дов можно связывать и с внезапным таянием кри-олитосферы и (или) катастрофическими прорывами подмерзлотных и межмерзлотных вод как на Земле, так и, в частности, на планете Марс.
В заключение отметим, что катастрофические суперпаводки в новейшей истории Земли были повсеместным и закономерным явлением, обусловленным глобальными климатическими изменениями. Следы этих паводков установлены геологически, а гидравлические параметры рассчитаны математически. Таким образом, многочисленные мифы и легенды о Всемирном потопе (см. напр. кн. Дж.Дж. Фрэзера «Фольклор в Ветхом завете») имеют объективную и документальную основу.
/<£1 ЦгВз 5^6 (<^8 @9
Рис. 1. Позднеплейстоценовое оледенение и системы приледникового стока Северной Евразии (принципиальная схема). 1 - ледниковые
покровы с линиями движения льда и горно-долинные комплексы; 2 - плавучие шельфовые ледники с их линиями движения; 3 - перигляциальные озера; 4 - главные спиллвеи; 5 - течение воды в приледниковых системах стока; 6 - прорывы горных ледниково-подпрудных озер; 7 - дрейф айсбергов; 8 - моря с верхними слоями талой пресной воды; 9 - территория местонахождения «китайский лессов».,Ледниковые покровы и комплексы: Ск - Скандинавский, К - Карский, ВС - Восточносибирский, Ч - Берингийский (Чукотский центр), Чк - Черско-Колымский, Ох - Охотский, Тиб - Тибетский
Возраст, тыс. "С лет назад 7,2 10 12,2
А 0
0 20 40 60
■ 1 I 1 1 ' 1 ■ЧТЛАНТИЧ.
1 7,6(7,2) тыс.л.н. БОРЕАЛ
ПРЕБОРЕАЛ
1 11,5(10) тыс.л.н. ПОЗДНИЙ ДРИАС • БЁЛЛИНГ
1 14,2(12,2)тыс.л.н. ДРЕВНИЙ ДРИАС
7,6 11,5 14,2 Возраст, тыс. календ, лет назад
Скорость подъема ур. океана, мм/год
Рис. 2. Хронология гидросферных катастроф периода последней дегляциации, основанная на данных бурения Асгорога-рифов Карибского моря [14]. А - три эпизода КРЭ (катастрофического подъема уровня океана) и соответствующих им коллапсов ледниковых щитов, их размах и абсолютный возраст; Б - три КРЭ, их скорости и корреляция с рубежами резких климатических потеплений
Центрально-Арктический
Рис. 3. Эволюция Панарктического ледникового покрова после замыкания пролива Фрама (гипотеза М.Г. Гросвальда, 1999). А - начало роста Центрально-Арктического шельфового ледника; Б - стадия единого сверхщита с вершиной у Северного полюса и высотой до 4-5 - км. Равновесие в этой системе, вероятно, нарушалось на полпути между стадиями А и Б
Направление движения льда
НИ «Шельфовые» ледники
ИИ} Ледниково-подпрудные озера
| «Линия налегания»
[Ч^) Главные водоразделы
Современные абсолютные отметки д кт
БбТ
Из Чуйского ледоема_^, ф
Рис. 4. Этапы формирования «пойманных» озер в межгорных котловинах Южной Сибири 22-25 тыс. л. н. К и С - Курайское и Чуйское ледниково-подпрудные озера; ущелье р. Чуя между Чуйской и Курайской впадинами; 1 - трансгрессии ледниково-подпрудных озер в межгорных впадинах были синхронны наступанию ледников. При депрессии снеговой линии в 800 мледники достигали уровня
озер в котловинах и всплывали (25-22 тыс. л.н.); 2 - соединившиеся на плаву «шельфовые» ледники полностью бронировали поверхность ледниково-подпрудных озер, которые превратились в «пойманные» озера (22-20 тыс.л.н.). Понижение снеговой линии
еще на 300 и (около 18 тыс. л.н.) привело к тому, что в межгорных впадинах возникали самостоятельные ледниковые центры, состоящие из линзы озерных вод, перекрытой ледниковыми и наледными льдами и снежно-фирновой толщей; 3 - позиция 1 в плане;
4 - профиль по линии В-А через Чуйскую и Курайскую котловины
Работа поддерживается Российским фондом фундаментальных исследований. Грант № 97-05-65878.
Литература
1. Геворкян С.Г. К определению гидрологических характеристик древнего водного потока, протекавшего в марсианской долине Нергал // Геоморфология. 1994. № 4. С. 51-58.
2. Гросвальд М.Г, Евразийские гидросферные катастрофы и оледенение Арктики. М.: Научный мир, 1999. 129 с.
3. Волков И.А., Волкова B.C. Великая приледниковая система стока Сибири // История озер в плейстоцене. Л. 1975 Т. 2. С. 133-140.
4. Земцов А.А. Геоморфология Западно-Сибирской'равнины .(северная и центральная части). Томск, 1976. 344 с.
5. Карр М.Г. Флювиальная геоморфология Марса: сравнительная планетология // Докл. XXVII Межд. геол. конгр. М. 1988. С. 23-25.
6. Лаухин С.А. Об одной особенности строения аллювия в долинах крупных рек Сибири // Геология и геофизика. 1971. № 2. С. 21-29.
7. Марченко А.Г. и др. Геология общего устья долин Apec и Тиу на Марсе // Астрономический вестник. 1998. Т. 32. № 6, С. 483-513.
8. Осадчий С.С. Следы максимальной трансгрессии Байкала // География и природные ресурсы. 1995, № 1. С. 179-189.
9. Рудой А.Н. Ледоемы и ледниково-подпрудные озера Алтая в плейстоцене // Изв. Всесоюз. географ, об-ва. 1990. Т. 122. Вып. 1. С. 43-52. .
10. Рудой А.Н, Геоморфологический эффект и гидравлика позднеплейстоценовых йокульлаупов ледниково-подпрудных озер Алтая // Геоморфология. 1995. № 4. С. 61-76.
11. Рудой А.Н. Горные ледниково-подпрудные озера Южной Сибири и их влияние на формирование и режим внутриконтинентальных систем стока Северной Азии в позднем плейстоцене // Современные проблемы географии и природопользования. Барнаул., 1999. Вып. 1. С. 3-18.
12. Рудой А.Н., Галахов В.П., Данилин А.Л, Реконструкция ледникового стока верхней Чуй и питание ледниково-подпрудных озер в позднем плейстоцене // Изв. Всесоюз. географ, рб-ва. 1989. Т. 122. Вып. 2. С. 236-244.
13. Свиточ А.А., Янина Т.А. Четвертичные отложения побережий Каспийского моря. М., 1997. 268 с.
14. Blanchon P., Shaw J. Reef drowning during the last déglaciation: Evidence for catastrophic sea-level rise and ice sheet collapse // Geology. 1995, V. 1. № 1. P. 4-8.
15. O'Connor J.E., Baker V.R. Magnitudes and implications of peak discharges from Glacial Lake Missoula // Geol. Soc, Am, Bull, 1992, V. 104. P. 267-279.
16. Robinson M.S., Tanaka K.L. Magnitude of catastrophic flood, event at Kasey valleys, Mars // Geology, V. 18. 1990, P. 902-905.
17. Rudoy A.N. Mountain Ice-Dammed Lakes of Southern Siberia and their Influence on the Development and Regime of the Intracontinental Runoff Systems of North Asia in the Late'Pleistocene, Chapter 16. - In: Pâlaèbhydrology and Environmental Change (Eds. G. Benito, V.R. Baker, K.J. Gregory): Chichester. J, Wiley & Sons Ltd. 1998. P. 215-234.
18. Rudoy A.N. Earth analogues of the channels on Mars / The 30,hlnt. Microsymp. on comparative Planetology. Moscow, October 8-9. 1999. P. 91-92.
19. Rudoy A.N., Baker V.R. Sedimentary effects of cataclysmic late Pleistocene glacial outburst flooding, Altay Mountains, Siberia // Sedimentary Geology. 1993. V. 85. № 1-4. P. 53-62.
20. Thiede J. A glacial Mediterranean // Nature. 1978. V. 276. № 5689. P. 680-683.
21. Yamskikh A.F. Late Pleistocene and Holocene Siberian River Valley Geomorphogenesis as a Result of Palaeogeographical Cyclic Changes // Palaeohydrology and Environmental Change (Eds. G. Benito, V.R. Baker, K.J. Gregory): Chichester. J. Wiley & Sons Ltd. 1998. P. 112-124.
С.Г. Катаев*, А.И. Кусков**
ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
'Томский государственный педагогический университет "Томский государственный университет
В подходе к решению геофизических задач преобладает сочетание двух направлений. Представители одного направления в большей степени считают, что математические модели геофизических явлений могут быть получены лишь на основе математического описания теории физических процессов, которые характеризуют то или иное геофизическое явление. Они полагают, что любой геофизический процесс детерминирован. Однако недостаток исходных данных заставляет исследователей использовать вероятностно-статистические методы. В то же время они не отрицают, что модели, базирующие на теории случайных процессов, позволяют получать достаточно хорошие, а иногда, в определенном смысле, и оптимальные результаты.
Представители другого направления придерживаются физико-статистических методов подхода с преобладанием статистических методов, справедливо считая, что вероятностно-статистические методы изучения климата обусловлены самим его определением как статистического ансамбля состояний системы атмосфера-океан-суша, которые она проходит за десятилетия. Однако применение физико-статистического подхода объясняется более вескими причинами, чем определение климата, поскольку в них присутствует элемент случайности, в одних больше, в других меньше.
Тем не менее сама по себе статистическая зависимость не может установить причинной связи, либо она указывает исследователю направление дальнейших поисков, либо может быть использована лишь для проверки гипотез, вытекающих из детерминированной постановки задачи. Статистический анализ позволяет установить непротиворечивость полученных результатов проверяемой гипотезы или отвергнуть ее.
Прогноз неоднозначных изменений геофизических полей ГП требует дополнительных исследований в отдельных регионах. Для этого необходимо внедрение корректных математических
методов обработки, анализа и интерпретации полученных результатов. Однако попытки использовать математические методы в отрыве от рассмотрения адекватных геофизических процессов не могут привести к положительному результату.
Этот подход позволяет получать более надежную и детальную информацию об их внутренней структуре, которая обеспечивает принятие оптимальных решений как практических, так и теоретических задач.
Разработка и доказательство всех гипотез изменений ГП находится сейчас на таком уровне, который не позволяет принимать их в качестве окончательно установленной теории. Между тем, любая попытка формализованного описания динамики изменения ГП, основываясь на фактическом материале, приближает построение теории изменений ГП. Компактную интерпретацию пространственно-временной изменчивости ГП можно использовать в качестве граничных условий в различного рода моделях. А полученная в результате предложенной обработки фактическая информация может служить для проверки любых моделей изменений ГП.
В настоящее время мониторинг ГП является одной из актуальных проблем. Условно в проблеме мониторинга ГП можно выделить 4 уровня. На первом уровне формируются банки данных о состоянии ГП и принимается решение о применении природоохранных мероприятий на основании регистрируемого изменения ГП. Второй уровень предполагает изучение характера долговременных изменений ГП. Третий уровень связан с прогнозом изменений ГП во времени. И, наконец, на четвертом уровне формируется комплекс природоохранных и народнохозяйственных мероприятий, основанный на составленном прогнозе.
В рамках предложенного подхода, который позволяет реализовать 2-й и 3-й уровни мониторинга ГП, нами разработаны методы описания динамики и классификации природных ГП, а именно:
