Закономерности природных катастроф

Природные катастрофы имеют свою специфику генезиса, которая коренным образом отличается от техногенных явлений и процессов, протекающих повседневно. Отсюда — своя специфика мониторинга, на основе которого проводится прогноз. Здесь важно как можно раньше предсказать ЧС, поскольку заблаговременность прогноза определяет возможность минимизации человеческих жертв и материальных потерь. Например, катастрофическое наводнение на р. Амур в 2013 г. было предсказано в июне, заблаговременно (более чем за месяц до события) по данным мониторинга синоптических процессов. Это позволило, хотя бы частично, соорудить защитные дамбы, эвакуировать население, привлечь спасательные службы и средства. В конечном итоге с учетом высочайшего подъема уровня воды (более 8 м) удалось обойтись без человеческих жертв. Поэтому для организации качественных прогнозов необходимо знать сущность геолого-геофизических процессов, которые познаются на основе мониторинга.

Несмотря на глубокие различия, все рассматриваемые природные катастрофы подчиняются следующим общим закономерностям^[1].

1. Для каждого вида может быть установлена специфическая пространственная приуроченность. У каждого вида катастрофы существуют свои геофизические причины, определяющие их преимущественное возникновение в тех или иных районах Земли.

Не только землетрясения и вулканические извержения, но также оползни, обвалы, лавины и сели связаны с районами активной тектоники, горообразовательной деятельности. Участки береговой линии океанов, открытые для прихода волн, возбужденных на его дне, могут являться районами опасности цунами. Речные наводнения, связанные с сезонным таянием снега и льда, а также с катастрофическими ливнями, — паводки и половодья — характерны для равнинных и горных рек. При определенных объемах влаги или льда и формах русел рек (резкое сужение или смена направления) происходит выход вод на пойму или создаются заторы, приводящие к резкому подъему уровней вод и затоплению территорий или разрушению ограждающих дамб. Как правило, территориальная приуроченность половодий и паводков выражена не только в пространстве, но и во времени, что обусловлено цикличностью геофизических процессов.

2. Независимо от источника зарождения и продолжительности — от нескольких минут (снежные лавины, землетрясения, обвалы и др.) до нескольких часов (сели), дней (оползни) и месяцев (наводнения) — все природные катастрофы характеризуются значительной мощностью и поражающей способностью.

На совершение любой, в том числе и разрушительной, работы требуются затраты энергии, которые происходят тремя разными путями.

В транзитивных и деструктивных катастрофах совершается переход с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень. Выделяющийся избыток энергии, превращается в тепло, но по ходу процесса эта энергия затрачивается на формирование поражающих факторов. Таковы землетрясения, обвалы, лесные пожары, часть наводнений.

Для структурирующих катастроф энергетика совсем иная. Здесь источником разрушения служит чаще всего тепловая энергия. Следуя второму закону термодинамики, тепло без заметных потерь нельзя превратить обратно в механическую или электромагнитную энергию. Поэтому необходимы структура или устройство, в общем виде называемые тепловой машиной. В природных катастрофах тепловые машины создаются сами по себе, за счет самоорганизации среды. Тепловая машина тайфуна с нагревателем в виде теплового океана и холодильником в верхних слоях атмосферы устроена так, что буквально всасывает тепло из океана, превращая значительную часть тепловой энергии в механическую. Многие разрушающие структуры образуются проще, например, струйное течение в атмосфере или цунами. Однако и здесь всегда вначале часть энергии расходуется внутри системы на создание структуры, а затем уже происходит выделение энергии структуры в виде разрушения сложившейся природной обстановки.

3. Чем больше интенсивность природного явления, тем реже оно повторяется с той же силой.

Например, катастрофические паводки или половодья 1—3% обеспеченности происходят с вероятностью 1—3 раза за столетие (иногда реже, а иногда — наоборот). Здесь очень важен период наблюдений. Так, по своим параметрам Амурское наводнение превышает расходы 1% обеспеченности. Это свидетельствует, что реальное событие должно быть охвачено более длительными наблюдениями. Существующая система гидрометеорологических наблюдений в России действует немногим более 100 лет. Чем более длительную историю имеют те или иные наблюдения, тем выше их ценность. Крупные извержения вулканов и землетрясения в наблюдаемых пунктах происходят реже, чем опасные гидрологические явления, однако их предсказание — весьма непростая задача.

Для измерения энергии многих природных явлений используется величина, названная магнитудой. Впервые это понятие для оценки величины землетрясений и определялось как логарифм отношения максимальных амплитуд данного землетрясения к амплитуде таких же волн некоторого стандартного землетрясения. В последующем эту величину использовали для оценки других природных катастроф. Так, магнитуда вулканических извержений определяется по объему извергнутого вещества, цунами — средней высотой волны, оползня и снежной лавины — объемом смещения горной породы или снега.

4. При всей неожиданности природной катастрофы ее возможное проявление может быть предсказано с большей или меньшей надежностью.

Анализ зависимости разрушительного эффекта стихийного бедствия от его размаха, продолжительности и (или) интенсивности геологических и гидрометеорологических процессов позволяет с различной степенью надежности предсказать его возможное проявление или последствия. Так, обильные осадки могут спровоцировать интенсивные оползневые смещения. В меньшей степени это относится к заблаговременности прогноза, которая является не менее важной информацией, чем интенсивность чрезвычайного явления.

5. Стихийные явления могут возникать во взаимодействии друг с другом, т. е. в парагенетической связи. При этом происходят они гораздо чаще и с большей разрушительной силой.

Примером такой парагенетической связи стихийных бедствий может служить природная катастрофа, произошедшая в Гармском районе Таджикистана. В результате землетрясения силой 9—10 баллов 10 июля 1949 г. в этом районе получили большое развитие обвальные и оползневые процессы на склонах хребта Тахти. Образовались земляные лавины и селевые потоки семидесятиметровой толщины, со скоростью 30 м/с пронесшиеся по ущелью. Каменная лавина промчалась через поселок Хаит, похоронив его, пересекла пойму реки Яхрыч и выплеснулась на правый борт долины, растекаясь тремя языками. Объем каменной и грунтовой массы обвала, по подсчетам разных исследователей, составил от 380 до 500 млн м³. Общая площадь разрушительных сейсмогравитационных и селевых явлений — 1500 км². Объем селевого потока — 145 млн м³. При этом основные последствия катастрофы были вызваны не землетрясением, а оползнями, обвалами, земляными лавинами и селями.

6. Воздействие человека на природную среду без учета экологических взаимодействий, с нарушением технологии строительства инженерных коммуникаций, без возведения специальных сооружений, предназначенных для защиты объектов от стихийных явлений, способствует активизации и усилению природных катастроф. Ярким примером может служить наводнение в г. Крымске в 2011 г. Создание искусственных линейных сооружений на пути движения ливневых осадков привело к их скоплению в естественных понижениях. При достижении критической величины сформировалась паводочная волна, которая привела к затоплению больших площадей городской территории и гибели 140 человек.

Рассматривая антропогенную деятельность в связи с ее влиянием на природные процессы, необходимо отметить следующие основные положения^[1]:

• • она может их активизировать или замедлять, а иногда вызывать такие явления, которые не были свойственны природе данной территории, т. е. в целом человек влияет на степень активности природных процессов;
• • она не является фактором, вызывающим в природе новые, не встречавшиеся раньше стихийные бедствия;
• • механизм ее влияния зависит от конкретных природных условий и типа процесса;
• • она может влиять на природные процессы непосредственно или косвенно, быстро или медленно.

• [1] Тимкин А. Природные катастрофы и их закономерности (изучать, чтобы предотвращать) // Основы безопасности жизнедеятельности. 2007. № 2. С. 46—50.
• [2] Тимкин А. Природные катастрофы и их закономерности (изучать, чтобы предотвращать) // Основы безопасности жизнедеятельности. 2007. № 2. С. 46—50.