![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Цель НИР - анализ и оценка опасных природных процессов, природных и техно-генных чрезвычайных ситуаций, их влияние на население и хозяйство страны Задачи НИР: 1) Дальнейший сбор и обновление данных по природным и техногенным чрезвы-чайным ситуациям, опасным природным процессам и явлениям, условиям их возникнове-ния и факторам образования. 2) Разработка теоретических и методических основ оценки и картографирования нивальных опасностей с помощью ГИС-технологий, 3) Математическое, геоинформационное, и физическое моделирование нивально-гляциальных процессов (снежных лавин, ледяных обвалов, водоснежных потоков, селе-вых потоков). 4) Теоретическое и лабораторное моделирование изменений теплофизических свойств снега в процессе уплотнения и диагенеза.. 5) Оценка и анализ природного риска в экономических показателях на Северном Кавказе. 6) Исследование региональных изменений природной среды на основе стохастиче-ских динамических моделей. Применение теории матриц для изучения устойчивости при-родных систем. Актуальность НИР обусловлена тем, что климатические, орографические и геоло-гические условия на территории нашей страны весьма изменчивы в пространстве и време-ни, что предопределяет большой набор и сезонное разнообразие природных явлений, про-явление которых в освоенных районах часто приводит к возникновению чрезвычайных ситуаций разной степени тяжести, экономическому ущербу и человеческим жертвам. Необходимость НИР обусловлена потребностями в развитии теории и методологии географии природного риска в ХХI веке; важной ролью исследований по теме в рекомендациях по региональному управлению риском по всему комплексу опасных явлений и процессов; не снижающимся уровнем губительных последствий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Перечень работ 1. Пополнение баз данных сведениями: о катастрофических лавинах и условиях их обра-зования на территории России; о чрезвычайных ситуациях природного, природно-техногенного и техногенного характера; о сошедших лавинах в крупном масштабе. 2. Разработка методов и проведение математического и физического, геоинформационно-го моделирования снежных лавин, селевых потоков, формирования и развития снежной толщи. 3. Разработка методики пространственно-временного прогноза лавинного риска на приме-ре горнолыжных курортов. 4. Преобразование полученной функции краткосрочного пространственно-временного прогноза метелевых лавин в долгосрочный прогноз лавинной активности в Хибинах. 5. Оценка активности, опасности и риска природных процессов и явлений и техногенных чрезвычайных ситуаций и их картографирование в пределах административных районов субъектов Северного Кавказа. 6. Исследование пространственного распределения изменения во времени масштабов и характера проявления воздействий различных неблагоприятных и опасных природных процессов на экономику и общество на региональном и локальном уровнях. 7. Исследование воздействий редких, описываемых степенными и гауссовыми распреде-лениями, природных катастроф на техносферу с точки зрения теории устойчивости и хао-са.
В 2015 году исследования проводились по нескольким направлениям: изучение снежного покрова и снега, снежных лавин, селевых потоков, природных и техногенных чрезвычайных ситуаций, проблемы устойчивого развития природных систем. Продолжалось пополнение баз данных по снежным лавинам, чрезвычайным ситуациям природного и техногенного характера в России и мире. В области изучения снежного покрова и твердых осадков. Получены полевые данные по определению масштабов пространственной неоднородности в снегонакоплении и изменении стратиграфии снежной толщи на ландшафтно-однородной площадке (метеообсерватория МГУ). Такие изменения были выявлены при пространственном разрешении измерений 0,5 м и временном интервале между повторными измерениями в 2–3 недели. Разработан метод оценки и проведены экспериментальные исследования равновесной концентрации водяного пара над габитусными гранями кристаллов льда в низкотемпературной камере с целью прогнозирования морфологии твердых атмосферных осадков. На основе данных сетевых метеостанций исследованы изменчивость толщины и продолжительности залегания снежного покрова и зависимость этих показателей от суммы зимних осадков и средней зимней температуры значения водозапаса снежного покрова, сроки начала и завершения его залегания, продолжительности таяния (в 1991-2015). В области изучения снежных лавин. Осуществлено моделирование в программе RAMMS лавин редкой (1 раз в 100 лет) повторяемости в 4 лавиносборах на юго-западном склоне г.Айкуайвенчорр в Хибинах. Методами геоинформационного картографирования выполнена оценка лавинной опасности отдельных горных районов. Проведены полевые работы по изучению изменения параметров лавинообразующих факторов снежной толщи при различной подстилающей поверхности. Выполнено обобщение результатов верификации программы моделирования снежных лавин RAMMS по данным фактических наблюдений в Хибинах и на Кавказе. Проведено физическое моделирование мокрых снежных лавин на модели лавиносбора №22 в Хибинах (70 экспериментов). Выполнено преобразование функций краткосрочного локально-фонового прогноза для лавин различного генезиса в долгосрочные функции прогноза. На основе хода кривых последних сделан вывод об уменьшении дальности выброса всех типов лавин, за исключением мокрых, для которых имеет место противоположный тренд. В области изучения селевых потоков. Проведена оценка селевой опасности отдельных зарубежных территорий, разработаны структура и содержание геоинформационной системы, которая включает тематические слои – озёра, ледники, реки, селевые бассейны, места возможного перекрытия рек, мест, возможного возникновения каменных лавин (обвалов) и др. Составлены каталоги прорывоопасных озер на отдельные районы Памира и Афганистана. В области проблемы устойчивого развития природных систем. Исследована динамика природных систем с учетом антропогенного воздействия. Матричный подход использован для исследования динамики экосистем с учетом существующих воздействий на природные системы. Предложена методика прогноза развития территорий природных экосистем во времени. Показано преимущество использования математических методов исследования с помощью однопараметрических дифференциальных уравнений для оценки динамики УР региона. В области изучения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Пространственно-временной анализ ситуации с современными техносферными пожарами на уровне субъектов РФ позволил выявить различия в их динамике в зависимости от ландшафтно-климатического положения региона, сезона года, типа поселения и численности населения. Проведено исследование пространственного распределения, изменения во времени, масштабов и характера проявления различных неблагоприятных и опасных природных воздействий на экономику, общество и техносферу, которые могут вызывать последствия синергетического характера и провоцировать неустойчивое поведение различных систем (хаос). Проведены оценки природного риска в экономических показателях в пределах административных районов на Северный Кавказ. Составлены карты природного риска в экономических показателях на Северный Кавказ, карты риска природно-техногенных ЧС различных типов на уровне субъектов РФ, карта удалённых угроз прорывоопасных озер на отдельные районы.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. | Оценка и моделирование опасных природных процессов |
Результаты этапа: Построены корреляционные зависимости зон действия сухих и мокрых лавин (Хибины) от краткосрочной функции прогноза, определяемой температурой снежного покрова и приращением осадков. Впервые на примере системы лавиносборов № 9 и № 10 на склоне северной экспозиции г. Чегет (Приэльбрусье) на специально созданной установке проведено с соблюдением критериев подобия физическое моделирование лавин сыпучими материалами. Выполнена разработка ГИС лавиносборов крупного масштаба и верификация известных ГИС по теоретическим и эмпирическим расчётам динамических параметров снежных лавин. Выявлена дифференциация пространственной структуры селевых бассейнов и ледников в зависимости от положения по отношению к центру извержения вулканов. Составлены карты аномалий средней зимней температуры, твердых осадков и толщины снежного покрова в XXI-м веке относительно средних многолетних значений Проведен анализ методов расчета экономического ущерба от природных опасностей. Произведен сбор данных по геофизическим параметрам опасных природных процессов, вызывающих экономический ущерб на территории Северного Кавказа. Подготовлена цифровая основа карты (масштаб 1:500 000) на территорию Северного Кавказа. Систематизированы количественные подходы оценки устойчивого развития. Исследована взаимосвязь проблемы устойчивого развития с проблемой «хаоса» в природных системах. Проведен сравнительный анализ основных причин возникновения и повторяемости ТЧС в России и странах ЕС. Выявлены основные источники природных воздействий, которые могут иметь синергетический характер проявления. Выполнен статистический анализ связей частоты пожаров с комплексом социально-экономических характеристик региона. | ||
2 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Оценка и моделирование опасных природных процессов |
Результаты этапа: В 2012 году проводились исследование снежных лавин, селевых потоков, природных и техногенных чрезвычайных ситуаций и других вопросов, связанных с проявлением опасных природных и техногенных процессов и явлений. Продолжалось пополнение баз данных по снежным лавинам, селевым потокам, природным и техногенным чрезвычайным ситуациям на территории России и мира. Разработана структура и создана база данных сошедших лавин в крупном масштабе (1: 5000), включающая параметры и условия схода лавин. В области изучения снежных лавин на основе анализа собранных данных о лавинах на равнине и анализа сочетания элементов морфоструктуры и морфоскульптуры рельефа Восточно-Европейской равнины создана аналитическая карта и выявлены территории, рельеф которых наиболее благоприятен для образования таких лавин - Среднерусская, Приволжская, Бугульминско-Белебеевская возвышенности и Общий Сырт. Осуществлялась разработка теоретических основ геоинформационного моделирования образования и движения снежных лавин. Предложен новый алгоритм оценки обеспеченности дальности выброса снежных лавин. Разрабатывалась методика оценки устойчивости снежного покрова на лавиноопасном склоне. Проведена верификации физической модели SNOWPACK в Москве, в Хибинах и на Красной Поляне (Западный Кавказ). Уточнена оценка лавинного режима Арктических районов России с использованием новых данных, полученных по результатам экспедиционных работ 2009-2011 г. Продолжены работы по разработке крупномасштабной методики пространственно-временного прогноза лавинного риска на горнолыжных курортах с использованием геоинформационного моделирования. Продолжены работы по построению корреляционных зависимостей между климатическими показателями и параметрами лавин, построены краткосрочные функции прогноза лавин. Продолжены эксперименты по физическому моделированию лавин. На основе данных о климатических условиях и толщине снежного покрова для ряда зимних сезонов конца XX-го начала XXI-го века произведена оценка возможной глубины промерзания для 45 станций на территории России, а также сравнение с наблюдаемой глубиной промерзания, определенной по стандартным наблюдениям за температурой грунта на глубине до 320 см на станциях. Сравнение показало приемлемость оценки в рамках принятых допущений. В области изучения селевых потоков построены карты повторяемости ЧС, вызванных селевыми потоками, на территории Северного Кавказа. Наиболее часто чрезвычайные ситуации, связанные селевыми потоками возникают в горных районах Дагестана, Центрального Кавказа (горные районы Республики Северная Осетия-Алания и Кабардино-Балкарской Республики), а также на Черноморском побережье Кавказа (от г.Туапсе до п.Дагомыс). Произведена оценка индивидуального селевого риска на Черноморском побережье Кавказа и построена карта. Черноморское побережье Кавказа характеризуется на большей своей территории приемлемым уровнем риска, лишь в отдельных бассейнах уровень индивидуального селевого риска достигает допустимого. Проведено изучение температурного режима селевых бассейнов в долине р. Урух с помощью логгеров, установленных на высотах 1360-2440 м. Выполнено обобщение результатов трехмерного моделирования катастрофических обвалов, селей и оползней на Кавказе, в Сино-Тибетских горах, горах Кордильера-Бланка. Составлен раздел монографии, посвященный географии селевых явлений Зарубежной Азии. В области изучения природного и техногенного риска на основе собранного материала по отдельным видам опасных природных процессов построены карты повторяемости ЧС, вызванных снежными лавинами и землетрясениями на территории Северного Кавказа. Выявлены территории с наибольшим ущербом от снежных лавин на территории Северного Кавказа, к которым относятся населенные пункты, расположенные в высокогорных районах Дагестана, Транскавказская магистраль (Владикавказ – Рокский перевал), территории горнолыжных курортов в Карачаево-Черкесии, Кабардино-Балкарии и в районе Красной поляны. Чрезвычайные ситуации, вызванные землетрясениями, чаще всего происходят в сейсмоопасных районах Республики Дагестан и Чеченской республики. Построена карта риска селевых потоков в экономических показателях на Черноморское побережье Кавказа. На основе собранных данных проанализировано пространственное распространение, масштабы и частота проявления на уровне субъектов РФ неблагоприятных и опасных природных воздействий на техносферу, которые могут вызвать последствия синергетического характера и спровоцировать неустойчивое поведение различных систем (хаос). Выделены территории с разными сезонными пиками частоты возникновения пожаров. Исследованы особенности организации туристско-рекреационной деятельности в районах, подверженных природному риску; изучен опыт Японии, Тайваня и Италии. Выполнена оценка воздействия неблагоприятных и опасных природных и техносферных воздействий на рекреационную сферу Ленинградской области. Проведено модельное исследование устойчивого развития природных систем на основе изучения нелинейных динамических взаимодействующих друг с другом систем в рамках теории хаоса. Исследована взаимосвязь проблем устойчивого развития и «хаоса» в природных системах на основе характерных свойств состояний детерминированного хаоса и устойчивых положений системы. Детально рассмотрены числовые моделированные варианты переходов природных систем самоорганизующихся процессов в устойчивые и детерминированные хаотические состояния на примере уравнений Ферхюльста. | ||
3 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Оценка и моделирование опасных природных процессов |
Результаты этапа: В рамках работы госбюджетной темы производился сбор данных по повторяемости, продолжительности периода возникновения, распространению таких опасных природных явлений как снегопады, оползни и снежные лавины. Оценка риска основана на учете подверженности этими явлениями объектов, пораженности территорий и их защищенности. На основе собранных данных о распространении, повторяемости, тяжести последствий снегопадов, оползней и снежных лавин, пораженности территории ими по административным районам субъектов Северного Кавказа, а также экономических показателей каждого из административных районов субъектов составлена карты риска снегопадов, снежных лавин и оползней в экономических показателях в масштабе 1:500000. Впервые в России выполнена верификация двумерной модели движения снежных лавин RAMMS. Предложена новая методика оценки обеспеченности дальности выброса снежных лавин при ограниченном ряде наблюдений. Разработана методика оперативной пространственной оценки устойчивости снежного покрова в лавинных очагах. Разработаны программные коды, позволяющие автоматизировать процессы обработки метеорологических данных, построения пространственных полей значений метеорологических элементов, создания входных файлов для модели SNOWPACK, экспорта результатов моделирования развития снежной толщи и расчета на их основе показателей устойчивости. На основе относительно короткого ряда данных о сходе метелевых лавин в лавиносборе №22 (Хибины), зарегистрированных в период 1965-1983 гг., были построены 3 варианта модели краткосрочных функций локального прогноза метелевых лавин. После определения корреляционной связи (регрессии) значений функций прогноза для зарегистрированных лавин с вероятностными зонами лавинных отложений из всех вариантов функций был выбран вариант, со значимостью менее 0,1. Проведенный анализ имеет практическое значение как с точки зрения оценки потенциального риска для лавин различного генезиса в целом, так и с целью повышения точности такой оценки для оптимизации стоимости защитных мер. С использованием 3-х параметрической гидравлической модели динамики лавин исследовалось влияние начальных условий, обусловленных климатическими факторами (изменение толщины снежного покрова в зоне зарождения), на параметры отложений лавин. Выполнены исследования прорывоопасных озер около ледника Башкара в долине реки Адыл-Су и селевых бассейнов в верховьях рек Ирик, Черек Балкарский и Урух (Северный Кавказ). Выявлено, что озера Башкара и Лапа находятся в относительно стабильном состоянии. На Камчатке проведены изучение селевой деятельности на трех вулканах (Шивелуч, Ключевской и Толбачик) с участием специалистов Института горных опасностей и окружающей среды Китайской АН. На основе данных сетевых метеостанций о климатических условиях проведена оценка максимальной толщины снежного покрова, а также сроков формирования и схода снежного покрова в конце XX-го века на территории РФ. Охарактеризованы изменчивость толщины и продолжительности залегания снежного покрова по климатическим зонам Б.П.Алисова и зависимость этих показателей от суммы зимних осадков и средней зимней температуры. Подготовлена к печати рукопись 2-го издания Терминологического словаря по селевым явлениям. Составлена характеристика селевых явлений Ю. Америки. Выявлено, что отличительной особенностью систем, исследуемых на основе теории хаоса, является неустойчивое апериодическое поведение, которое можно наблюдать в математически простых системах, демонстрирующих очень сложное поведение. Исследуя критические значения параметров систем, выявлена чувствительная зависимость этих систем от начальных условий. Начата работа по разработке методики прогноза развития территорий природных систем на основе теории матриц. Проанализировано пространственное распределение и повторяемость за последние 20 лет опасных природных воздействий на техносферу, которые могут иметь последствия синергетического характера и спровоцировать неустойчивое поведение различных систем. Проанализированы изменения за последнее десятилетие различных показателей автотранспортной аварийности, а также основные причины автомобильных аварий по регионам РФ. Составлены соответствующие карты. Выполнена пробная типология социогенных рисков устойчивости техносферы. Разработаны методики оценки риска наводнений, селевых потоков в экономических показателях и снежных лавин в социальных показателях (индивидуальный риск). Построены карты лавинного и селевого риска на всю территорию Северного Кавказа и на отдельные участки по риску наводнений. Разработаны системы мониторинга наводнений, снежных лавин и селевых потоков. Проведено моделирование наводнений и снежных лавин путем использования программных продуктов FLOOD и RAMMS, соответственно. На Камчатке проведены исследования на трех вулканах - Шивелуч, Ключевской и Толбачик. На Шивелуче выполнены маршрутные исследования для оценки изменений, происходящих вследствие вулканогенных селей в долинах рек Кабеку и Бекеш. Выявлено, что пирокластические отложения 2010 года являются легко размываемым потенциальным селевым массивом. При врезании рек в эти отложения формируются лахары, причем глубина вреза местами превышает 12 м. Изучены механизмы зарождения лахаров в очагах, при этом источниками водной составляющей является снеготаяние и дождевые осадки. Изучено извержение вулкана Толбачик, начавшееся 27 ноября 2012 г. и завершившееся в конце августа 2013 г. Проведены геодезические измерения с применением высокоточных GPS-приемников для оценки объема лавы, излившейся при извержении. Выявлены небольшие селевые потоки на склонах, примыкающих к полям излившейся лавы. На Тянь-Шане выполнены маршрутные исследования прорывоопасных приледниковых озер в долине реки Адыгене (Киргизский хребет). Проведены: теоретический анализ зависимости морфологии кристаллов от относительной и абсолютной влажности среды; серии натурных наблюдений морфологии снежинок при разных термических условиях; экспериментальные работы по изменению морфологии ледяных кристаллов. | ||
4 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Оценка и моделирование опасных природных процессов |
Результаты этапа: Выполнена крупномасштабная оценка лавинной опасности для хозяйственных объектов различного назначения (автомобильные и железные дороги, горнолыжные подъемники и трассы) в Краснодарском и Хабаровском краях (горные системы Большого Кавказа и Сихотэ-Алиня). Выполнено геоинформационное моделирование движения снежных лавин на объектах исследования, установлены границы распространения и динамические параметры лавин. На основе результатов моделирования в программе RAMMS c использованием программного обеспечения ArcGIS 9.3. составлена серия крупномасштабных карт динамических характеристик особо крупных снежных лавин в Приэльбрусье. Проведены полевые научно-экспериментальные работы в Хибинах по изучению изменения параметров лавинообразующих факторов снежной толщи при различной подстилающей поверхности. Охарактеризованы изменчивость толщины и продолжительности залегания снежного покрова и зависимость этих показателей от суммы зимних осадков и средней зимней температуры, а также межгодовой изменчивости водозапаса снежной толщи в бассейне реки Северная Двина и интенсивности весеннего снеготаяния на формирование экстремального половодья. Предложен новый подход к составлению дискриминантной функции прогноза на основе перекрестной корреляции предикторов между собой для анализа их физико-статистического влияния в процессе схода лавин. Продолжены работы по физическому моделированию сухих лавин в смежных лавиносборах № 9, 10 (Приэльбрусье) при вариации видов сыпучих материалов для дальнейшего уточнения результатов модельного зонирования при сравнении с натурными данными по объему и длине отложений. Проведены экспедиции на Тянь-Шане, Кавказе и Камчатке. На Тянь-Шане выполнены исследования в бассейнах трех рек - Нарын, Шахимардан и Ала-Арча с изучением последствий прошлых катастрофических гляциальных селей и паводков от прорывных озер и ледниковых катастроф. (1998, 2012 гг..). На основе теории матриц рассмотрено распределение природных экосистем по площадям в зависимости от факторов: скорости и степени изменения элементов матрицы, скорости сходимости и длительности процесса. Исследованы воздействия редких, описываемых степенными и гауссовыми распределениями, природных катастроф на техносферу с точки зрения теории устойчивости и хаоса. Создана новая электронная база данных (более 3 тыс. фактов) по техносферным пожарам, Проанализированы изменения за 2003-2013 гг. различных показателей автотранспортной и железнодорожной аварийности. Составлены соответствующие карты. Произведен сбор данных по повторяемости, продолжительности периода возникновения, распространению таких опасных природных явлений как наводнения, сильные снегопады, гололедно-изморозные явления и град. Произведена оценка риска, основанная на учете подверженности этими явлениями объектов, пораженности территорий и их защищенности. Составлены карты риска по этим явлениям в экономических показателях в масштабе 1:500000. | ||
5 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Оценка и моделирование опасных природных процессов |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".