Ученые обсудили способы прогнозирования опасных природных явлений и катастроф
Мы по-прежнему сидим на пороховой бочке — ежегодно в России происходит около сотни стихийных бедствий, которые оборачиваются для жителей потерей жилища, гибелью или болезнями. Между тем выясняется, что ученые знают, как правильно «укрощать» паводки и даже предсказывать сильные землетрясения за 2–7 дней до катастрофы. Главное, чтобы власти их слышали.
Фото: pixabay.com
На прошедшей накануне Дня науки конференции в РАН «Лаверовские чтения-2024» российские ученые продемонстрировали знание природы катаклизмов и решимость противостоять им.
Начнем с экологии Москвы. О самых последних данных по атмосферным аэрозолям, дорожной пыли и речным водам рассказал президент географического факультета МГУ им. Ломоносова академик РАН Николай Касимов.
Он отметил, что, несмотря на закрытие или выведение промышленных предприятий за территорию мегаполиса, в нем еще остаются более 1,5 тысячи небольших промышленных и не промышленных рассеянных источников загрязнения.
Ученый обозначил основные элементы таблицы Менделеева, концентрирующиеся в дорожной пыли, например, в более промышленной Восточной Москве, — это сурьма и кадмий, а в Западной, где в загрязнении больше доля транспорта, — свинец и цинк.
Кстати, что касается свинца, а точнее, его соединений из летучих паров бензина, которые еще совсем недавно портили воздух москвичам, они, по словам Николая Сергеевича, перестали доминировать в целом по городу, опустившись среди самых накапливающихся элементов на 4–5-е место. Произошло это в связи с введением в Москве экологического стандарта на топливо евро-5. Но на первое место вышли другие источники загрязнения воздуха, на которые раньше специалисты не обращали особого внимания: это истирающиеся автомобильные колодки, шины, бордюры, сама асфальтовая поверхность. В Восточном округе, по словам ученого, нет ничего особенного, но, к примеру, на месте давно не работающего завода «Серп и молот» на шоссе Энтузиастов пылит довольно сильно — там до сих пор обнаруживают серьезные аномалии.
Касимов отмечает, что экологи оценили большой вклад дорожной пыли в загрязнение городского воздуха. Это в первую очередь характерно для Западного округа. Основными источниками пыли здесь является МКАД и дворы со стоянками.
Еще одно важное замечание: и дорожная пыль, и аэрозоли имеют единую ассоциацию химических элементов. И что на что больше влияет — непонятно. По-видимому, все-таки — дорожная пыль, потому что ее больше по массе, чем аэрозоля. И очень важно, что максимум накопления приходится на самые мелки частицы размером от 1 до 10 микрон, которые нужно анализировать при экологическом мониторинге.
Именно пыль становится и источником загрязнения городских рек, что показали более детальные исследования в бассейне реки Сетуни — правого притока Москвы-реки на западе Москвы и в Московской области. Если раньше мерили в основном растворенную фазу веществ в воде, то для того, чтобы понять это явление, необходимо измерять содержание химических элементов не только в растворенной форме, но и во взвеси, то есть в пылевых частицах, находящихся в воде.
В прошлом году географы МГУ впервые исследовали совсем новый, но не менее существенный для Москвы источник загрязнения атмосферы — пыль железных дорог. Облачившись в оранжевые жилеты, ученые брали ее пробы на Киевском и Ленинградском вокзалах.
— Такая железнодорожная пыль существенно отличается наличием в составе металлических компонентов, — пояснил обозревателю «МК» Касимов. — Эти компоненты появляются в результате истирания рельсов. Одним из отличительных компонентов железнодорожной пыли признан молибден, который довольно токсичен для растений.
— С какими зарубежными городами можно сравнить Москву по уровню загрязнения?
— Важно отметить, что Москва в принципе — чистый город. Да, у нас есть много проблем — в различных компонентах городской среды накапливаются химические элементы, органические загрязнения, но все-таки, когда сравниваешь город по каким-то индикаторам, например по той же дорожной пыли, с другими городами, выясняется, что у нас еще не так плохо. Нет ни одного какого-то элемента, которого у нас было бы больше, чем, например, в Тегеране, Пекине, европейских городах. Та же ситуация и с аэрозолями. У нас — средний европейский уровень, как в Париже, в Вене или в Варшаве. Очень важно, что нам помогает удерживать экобаланс газовое, более экологичное отопление, чем угольное.
Наводнения, пожары, землетрясения из космоса
Справка «МК». Природные катастрофы составляют около 30 процентов всех чрезвычайных ситуаций. В 2022 году в России было зарегистрировано 78 стихийных бедствий, экономические потери от которых составили 7,2 млрд рублей (это сумма, сравнимая с бюджетом Российской академии наук). Пострадало в результате 134 362 человека.
Оторвемся от земли и посмотрим на опасные природные явления из космоса. Научный руководитель Научно-исследовательского института аэрокосмического мониторинга «Аэрокосмос», академик РАН Валерий Бондур выделяет среди всех природных катаклизмов, наносящих наибольший ущерб России, природные пожары и наводнения.
— Среди чрезвычайных ситуаций есть, конечно, и техногенные. Но наибольший материальный ущерб наносят именно природные катастрофы, — говорит академик «МК». — На территории нашей страны они составляют 90 с лишним процентов!
Поговорим о природных пожарах. Сейчас зима — время некоторого затишья, когда мы можем проводить технические работы с системой мониторинга, но как только начнется весна — пожары начнутся. Как обычно, с марта-апреля растут сельхозпалы — выжигание сухой прошлогодней травы, которое нередко оборачивается пожарами, в том числе лесными. Когда листьев еще мало, как правило, горят сухие деревья, а потом, с появлением листвы, возрастают эмиссии в атмосферу малых газовых компонентов, в том числе углекислого и угарного газов, метана, окислов азота и других веществ, а также мелкодисперсных аэрозолей, вредных для здоровья людей и влияющих на климат планеты.
— Как спутниковая информация может помочь предотвратить катастрофические последствия от пожаров?
— Наша система может предупреждать опасное распространение огня. К примеру, раньше мы тесно работали в этом направлении с электросетевыми компаниями, которые отвечали за функционирование магистральных ЛЭП и электрических подстанций. Очень важно, чтобы в буферную зону таких объектов не распространялись очаги пожаров высокой интенсивности. Наша система космического мониторинга природных пожаров в оперативном режиме обеспечивала раннее обнаружение их очагов. Как только очаг пожара попадал в буферную зону, которая располагалась в 25 километрах от магистральных ЛЭП или электрических подстанций, информация об этом событии, сформированная по космическим данным, сразу доставлялась в информационный центр заказчика. В случае, если интенсивность пожара, вошедшего в такую буферную зону, достигала высокого уровня (5-й категории), то требовалось отключение соответствующей магистральной ЛЭП. Это предупреждало катастрофические события, связанные с авариями на таких объектах критической инфраструктуры, которые могли нанести огромный ущерб.
К сожалению, сейчас мы не осуществляем мониторинг объектов электроэнергетики — у нас нет совместных договоров. В настоящее время результаты спутникового мониторинга природных пожаров и их последствий, получаемые нашей организацией, используются для решения других задач, в том числе для исследования влияния пожаров и связанных с ними последствий на климатические изменения, на процессы обезлесивания, лесовосстановления и др., то есть преимущественно в научных целях. Только представьте — для решения таких задач мы уже систематизировали и обработали более 6,6 миллиона (!) космических изображений.
Но мы ведь можем при помощи спутников приносить и реальную пользу. Кроме предупреждения распространения природных пожаров мы занимаемся мониторингом и других типов опасных природных явлений и катастроф, например тайфунов, наводнений, оползней, извержений вулканов, аномальных антропогенных и естественных биогенных загрязнений водной среды и многих других. Проводим научные исследования в интересах среднесрочного и даже краткосрочного прогнозирования сильных землетрясений с магнитудами более 6.
— Можно рассказать о краткосрочном прогнозировании поподробнее?
— Сегодня из существующих методов прогнозирования землетрясений наиболее достоверными являются только долгосрочные, которые могут за несколько лет предсказать высокую сейсмическую активность в том или ином регионе. Но по мере приближения к часу икс, на промежутках в несколько месяцев и тем более — дней, вероятность прогноза существенно снижается, и эту нишу как раз могут заполнить спутниковые методы.
Мы пока отрабатываем спутниковые методы мониторинга сейсмоопасных территорий, исследуя свершившиеся землетрясения. Нами разработаны методы регистрации из космоса предвестников сильных землетрясений (с магнитудой больше 6), проявляющихся в аномалиях различных геофизических полей (геодинамических, ионосферных, тепловых и др.), возникающих при подготовке и протекании сейсмических событий.
Для регистрации этих аномалий во время возрастания сейсмической активности необходимы специальные технические средства и системы. Создать их непросто. Поэтому нужна научная смекалка. Например, для регистрации аномальных вариаций ионосферных параметров при мониторинге сейсмоопасных территорий ученые предложили использовать данные, формируемые глобальными навигационными спутниковыми системами. С их помощью уже сегодня удается осуществлять мониторинг ионосферных параметров над сейсмоопасными территориями и регистрировать краткосрочные ионосферные предвестники землетрясений. И для этого никакого нового сложного «железа» дополнительно создавать не надо.
— Приведите, пожалуйста, пример краткосрочного прогнозирования землетрясений.
— В свое время мы работали с американскими коллегами и осуществляли космический мониторинг сейсмоопасных регионов в Калифорнии. Нам удалось спрогнозировать несколько землетрясений за время от 7 до 2 дней до их начала. Американские коллеги хотели, чтобы мы осуществляли мониторинг сейсмоопасных районов всей территории США, но политика развела нас в разные стороны.
В области методов и технологий регистрации из космоса предвестников сильных землетрясений, а также других опасных природных явлений и катастроф мы опережаем наших зарубежных коллег, но, увы, отстаем по техническим средствам: у нас мало своих спутников ДЗЗ. Это самая серьезная проблема. Надо, во-первых, кардинально увеличить отечественную спутниковую группировку. Во-вторых, необходимо создавать аппаратуру ДЗЗ нового типа. Прежде всего это радиолокаторы с синтезированной апертурой (активные датчики дистанционного зондирования с боковым обзором, размещаемые на борту летательного аппарата). Они могут получать данные о различных исследуемых объектах и явлениях на Земле, несмотря на облачность, в условиях полярной ночи и т.д. Третье — нам нужны методы обработки и хранения больших потоков данных ДЗЗ, объемы которых в 2025 году достигнут 300 эксабайт (1 эксабайт — это 1018 байт).
В настоящее время в космосе находится 6800 активно работающих спутников. Доля наших — меньше 150, спутников ДЗЗ очень мало. Зарубежные группировки к тому же интенсивно пополняются малыми космическими аппаратами, которые очень скоро будут «смотреть» на Землю практически непрерывно, с высоким пространственным разрешением.
— Думаете ли вы о создании у нас подобной группировки?
— Есть идея создать многоспутниковую систему ДЗЗ на основе малых космических аппаратов весом около 100 кг. Они смогут наблюдать Землю с высоким пространственным разрешением — от 0,5 до 2 метров и обеспечивать решение многих научных и практических задач, в том числе для раннего выявления и снижения негативных последствий опасных природных явлений и катастроф.
Надеюсь, что, несмотря на объективные трудности, это произойдет скоро.
Справка «МК» Важнейшим типом природных катастроф в экономическом плане является землетрясение. После 15 лет самое крупное землетрясение, сопровождавшееся цунами, случилось в японской Фукусиме в 2011 году. Ущерб от него составил 210 млрд долларов. Следом за ним по размеру ущерба следует землетрясение в Турции 2023 года (103 млрд долларов).
Иногда и человек становится «опасным явлением» для природы
Член-корреспондент РАН, научный руководитель Института водных проблем РАН Виктор Данилов-Данильян, выйдя на трибуну, неожиданно сообщил, что не будет делать традиционный для подобных конференций доклад — исключительно о наводнениях на фоне изменения климата. А все потому, что в настоящее время, по его словам, имеется гораздо более насущная проблема.
Начал он с воспоминания о том, как известный геохимик Николай Лаверов (в его честь была названа конференция) в нулевые годы отстоял Байкал, возле которого хотели проложить нефтепровод. Так вот сейчас, с точки зрения Виктора Ивановича, требуется такое же авторитетное научное вмешательство по другому поводу.
«Было экстраординарное наводнение и в бассейне Амура в 2013 году — наводнение, равного которому не было за все 150 лет наблюдений, когда вода поднялась до 10 метров, — вспоминает ученый. — Но жертв тогда удалось избежать, поскольку на нашей, российской стороне стихийное бедствие развивалось медленно, и мы успели эвакуировать жителей. Учитывая, что наводнения на юге Дальнего Востока происходят систематически, с той или иной силой и ущербом, правительство поручило энергетикам рассмотреть создание ГЭС, которые перехватывали бы часть паводков, происходящих почти каждый год в муссонном дальневосточном климате».
По словам Виктора Данилова-Данильяна, в качестве конкретных мест для создания таких перехватывающих водохранилищ крупная энергетическая компания выбрала реки Селемджу (левый приток Зеи) и нижнюю Зею. Это вызвало озабоченность — экологи выступили против именно такого размещения. Их соображения дополняются и гидрологическими расчетами.
«В зону влияния гидроузлов попадут две особо охраняемые природные территории (ОПТ) высшего ранга — это Норский заповедник, Орловский федеральный заказник и другие экологически ценные территории, — говорит Виктор Данилов-Данильян. — ОПТ практически утратят свое природоохранное значение. К примеру, любое проектное решение предусматривает, что площадь зеркала Нижнезейского водохранилища достигнет почти 1 тысячи квадратных километров, и под затопление и подтопление попадет большая часть заповедных земель. Это ценнейшие водно-болотные угодья, места обитания не менее 20 видов охраняемых птиц, занесенных в Красные книги России и международного Союза охраны природы. Там единственное в мире крупнейшее место обитания сибирской косули — 20 тысяч особей, — погибнет 12 тысяч. Известно, что косуля переплывает Зею в конце летнего сезона, и она это делать не сможет, потому что водохранилище не переплывешь!»
Бороться с последствиями наводнений, безусловно, нужно, но разумно. Надо понимать, что экстраординарные природные явления никакой перехват не остановят, и в самых опасных местах надо просто подальше переводить потенциально попадающие в зону затопления объекты. Это, по словам ученого, выйдет значительно дешевле.
В общем, вывод напрашивается сам собой: при любых угрозах природного характера нельзя возлагать решение проблемы на одну компанию. Для снижения возможного ущерба необходимо межотраслевое взаимодействие, разработка целой системы мер, десять из которых Данилов-Данильян, со своей стороны, привел в качестве примера на конференции. Кстати, такой же подход следует осуществлять и для профилактики серьезных последствий от других природных катаклизмов.
