Лекция 3 Природные и техногенные катастрофические процессы явления

Лекция 3. Природные и техногенные катастрофические процессы (явления) и человечество 3. 1. Классификация природно-техногенных аварий и катастроф И природные, и техногенные катастрофы – это источник социальных потрясений (гибель людей, ущерб), если проанализировать статистику, то можно говорить о четкой тенденции их роста. В основе их классификации лежит анализ последствий и периодичности природно-техногенных аварий и катастроф. По этим критериям выделяют следующие классы: планетарные, глобальные, национальные, региональные, местные, объектовые. Планетарные катастрофы с возможностью гибели жизни на Земле. При столкновение Земли с крупными астероидами, имеющими высокую скорость, а также с полномасштабными военными действиями с применением современного ядерного, термоядерного и химического оружия массового поражения. Глобальные катастрофы могут затрагивать территории нес-ких сопредельных стран; периодичность 30 – 40 лет и более, число пострадавших достигает более 100 тыс. человек, а экономический ущерб может превышать 100 млрд. долларов. Связано с крупномасштабными техногенными катастрофами на ядерных реакторах гражданского и военного назначения, на предприятиях ядерного цикла, на складах с химическим оружием и на крупных химических предприятиях с большими запасами сильнодействующих ядовитых отравляющих веществ. К природным катастрофам с глобальными последствиями можно отнести крупнейшие землетрясения, извержения вулканов, цунами, ураганы. Национальные катастрофы затрагивают территории отдельных стран; их периодичность составляет 15 -20 лет; число жертв и пострадавших не менее 10 тыс. человек, а экономические ущербы достигают 10 млрд. долларов и более. Такие катастрофы могут возникать при транспортировках больших масс людей и опасных грузов, при пожарах на крупнейших промышленных и гражданских комплексах, при падениях самолетов на опасные объекты. К опасным природным процессам относятся землетрясения, ураганы, наводнения, лесные пожары, селевые потоки и др. Катастрофы регионального масштаба захватывают территории целых республик, краев и областей; их периодичность составляет 10 -15 лет. Число жертв и пострадавших может превышать 1000 человек, а экономический ущерб – 1, 0 млрд. долларов. Такого рода катастрофы вызываются теми же причинами и приводят к тем же последствиям, что и национальные катастрофы. Также к ним можно отнести взрывы и пожары на объектах с опасными веществами, при крушениях поездов, судов и самолетов, при взрывах на металлургических комплексах, шахтах. Дополнительными опасными природными процессами являются обвалы, ливни, оползни, снежные лавины. Локальные (местные) аварии и катастрофы создают ущербы для городов и районов. Частота их возникновения – менее года; пострадавшие - сотни людей, а экономический ущерб достигает 100 млн. долларов. К основным причинам можно добавить обрушения и пожары на промышленных и гражданских сооружениях, локальные выбросы радиоактивных и отравляющих веществ. Объектовые аварии и катастрофы ограничиваются территориями санитарно-защитных зон объекта; частота таких аварий и катастроф ограничивается до месяца; число жертв и пострадавших находится на уровне десятков, а экономический ущерб – на уровне миллиона долларов. Наиболее частыми здесь являются пожары, взрывы, столкновения и крушения транспортных средств, обрушения, провалы.

3. 2. Природные катастрофы как источник глубочайших социальных потрясений Геодинамические процессы внутри Земли, на ее поверхности и в прилегающих слоях атмосферы вызывают развитие таких опасных природных явлений как землетрясения, извержения вулканов, цунами, оползни, сели, наводнения, циклоны, ураганы и др. Землетрясения представляют огромную опасность для многих стран. • Сильнейшее за всю историю Японии землетрясение магнитудой 8, 9 произошло 11 марта 2011 года. • Самым сильным известным человечеству землетрясением за последние 100 лет является землетрясение на Гаити, произошедшее 12 января 2010 • На втором месте - землетрясение, случившееся 28 июля в далеком 1976 году в китайском городе Таншане. • 26 декабря 2003 года землетрясение в Иране • 6 октября 1948 года в Туркменистане произошло мощное землетрясение • 27 марта 1995 года землетрясение силой в 9 баллов обрушилось на Сахалин Чаще всего землетрясениям подвержены страны Восточной и Юго-Восточной Азии. Вулканы. И атмосфера, и литосфера, и гидросфера – продукты вулканической деят-ти. Жизнь на Земле обязана именно вулканизму. Роль вулканизма двояка, и все-таки перевешивает положительная сторона, т. к идет разгрузка энергии, предотвращающая планетарные катастрофы.

3. 3. Основные тенденции в развитии природных катастроф В 1998 году в Научном центре по эпидемиологическим катастрофам, в Брюсселе, началась работа по составлению базы данных и изучению природных катастроф в различных частях мира. В банк данных включались только крупные катастрофы, в которых погибло не менее 10 или пострадало не менее 100 человек. Собранная Бельгийским центром информация позволила проанализировать развитие природных катастроф в мире за 35 лет (с 1965 по 1999 года). Анализ данных позволяет говорить об определенных тенденциях в развитии природных опасностей в мире. 1. Рост количества природных катастроф. За исследуемый период времени все опасные события были сгруппированы по 5 - летним интервалам и для каждого интервала найдено среднее количество катастроф в год. Среди крупнейших катастроф наиболее распространены в мире тропические штормы (34%), наводнения (32%), землетрясения (13%) и засухи - 9% от общего числа катастроф. На остальные виды катастроф приходится 12%. В мире нет ни одного региона, где бы отсутствовали крупнейшие природные катастрофы. Особенно часты разрушительные прир. явл-я на азиатском континенте (Азия – 39%, Юж и Сев Америка – 26, Европа – 13, Африка – 13, Океания – 9). Для России отмечаются те же тенденции, что и в мире в целом. 2. Увеличение социальных и материальных потерь. По данным Всемирной конференции по природным катастрофам (Иокогама, 1994 г. ), количество погибших возрастало ежегодно. Количество погибших на Земле за 35 лет от семи видов катастрофических явлений составило 3 миллиона 800 тысяч человек. Наиболее опасны для жизни людей засухи: (49% погибших от природных катастроф), на втором месте – тайфуны и штормы, от которых погибло – 26% людей. Землетрясения занимают 3 -е место по количеству смертных случаев (17%). Информация по континентам: 1. более половины всех погибших 53% приходится на Африку, на Азию – 37, Америка – 7, 4; Европа – 2, 5, Океания – 0, 1. В Африке особенно губительны засухи, Азия – тропич. циклоны и штормы. Общее колво пострадавших за 75% населения. Выявлен закон увеличения, отсюда снижение защищенности людей от природных катастроф, в основном, от наводнения. 2. по пострадавшим: Азия 89 % – первое место, а затем Африка, Америка, Европа, Океания. 3. Стремительными темпами растут и экономические потери от природных катастроф. Суммарная величина экономических потерь за все 35 лет составляет 895 млрд. , в том числе за последнее десятилетие – 676 млрд. долларов. Эти цифры относятся только к семи природным процессам. Среди катастроф, рассматриваемых в данном анализе, наибольшие экономические ущербы принесли тайфуны и штормы, наводнения и землетрясения. При учете всех остальных опасностей величина ущербов существенно увеличится. Азия, Америка, Европа, Африка, Океания.

В России за 35 лет от опасных природных процессов погибло более 4, 5 тысяч и пострадало около 540 тысяч человек. Наибольшую потенциальную опасность представляли землетрясения Значительные потери населения наблюдались при наводнениях, развитии оползней, обвалов, лавин, селей, ураганов и смерчей. 3. Зависимость защищенности людей от социально-экономического развития стран связана с уровнем социально-экономического развития этих стран. Все страны по их валовому национальному продукту можно подразделить на три группы: страны с низким доходом, средним и высоким. Анализ уязвимости населения трех групп стран с разным уровнем социально-экономического развития показывает, что наибольший социальный риск характерен для стран с наиболее низким уровнем развития. Что же касается экономических потерь, то ситуация здесь несколько иная. Абсолютные значения экономических потерь значительно больше в развитых странах, что объясняется сверхвысокой концентрацией богатств в этих странах. Таким образом, экономический ущерб от природных катастроф, так же как и социальный ущерб, наиболее тяжелым бременем ложится на экономику бедных развивающихся стран.

3. 4. Глобальные процессы, лежащие в основе природных катастроф Одной из главных причин роста количества природных и техноприродных опасных явлений, увеличения жертв и материальных потерь является рост человеческой популяции на Земле. Ускоренный рост чрезвычайных ситуаций, связанных с природными явлениями, определяется не только бесконтрольным увеличением человеческой популяции на земле, но и ростом техногенных воздействий на окружающую природную среду. Техногенное воздействие человека на литосферу приводит к крупномасштабным изменениям в природной среде, активизирует развитие в ней ряда опасных процессов, служит причиной появления новых (техноприродных) процессов и явлений: 1) наведенная сейсмичность; 2) опускание территорий; 3) подтопление; 4) карство-суффозионные провалы; 5) техногенные геофизические поля. 1) Суть наведенной сейсмичности заключается в том, что антропогенные воздействия могут приводить к образованию дополнительных напряжений внутри Земли и тем самым способствовать увеличению частоты землетрясений, т. е. могут являться так называемым «спусковым крючком» . Спровоцировать это может хоз. деят-ть: 1. Создание крупных водохранилищ 2. Закачка флюидов в недра земли Максимальное землетрясение считается 8 -9 баллов. При захоронении загрязненных вод также может возникнуть наведенная сейсмичность. Подземные ядерные взрывы могут приводить к автершокам – опасным землетрясениям 6 -7 баллов. 2) На урбанизированных территориях техногенные воздействия часто приводят к опусканию территорий в результате дополнительной статической и динамической нагрузки от зданий, сооружений и транспортных систем города. Но особенно резко процессы опускания земной поверхности активизируются при извлечении подземных вод, нефти и газа. 3) Одним из наиболее распространенных опасных техноприродных процессов является подтопление территорий, заключающееся в подъеме верхнего водоносного горизонта к поверхности земли. Подъем уровня грунтовых вод приводит к затоплению подвальных и технических помещений; заболачиванию территорий; снижению устойчивости грунтов и к преждевременным деформациям сооружений и подземных коммуникаций, ухудшению в целом экологической обстановки. Подтопление нередко вызывает загрязнение грунтовых вод, усиливает коррозионные процессы в подземных конструкциях, вызывает деградацию почв и угнетение растительных комплексов. На территориях, где подземные воды загрязнены нефтью и нефтепродуктами, возникают условия для подъема жидких и газообразных углеводородов к поверхности земли, что создает взрыво- и пожароопасную обстановку.

4) На территориях, в геологическом строении которых принимают участие мощные толщи растворимых пород (соли, гипс, известняк, мел), часто образуются карстовые пустоты. Если пустоты расположены на небольшой глубине от поверхности (не более 100 м), то кровля перекрывающих их пород может потерять устойчивость и обрушиться. В результате на поверхности земли образуется специфическая карстовая воронка, к-я может активизироваться в результате интенсивной откачки подземных вод. В некоторых районах эти процессы настолько активны, что становятся опасными не только для зданий и сооружений, но и для людей. 5) Интенсивная хозяйственная деятельность людей вызывает образование на урбанизированных территориях техногенных физических полей – вибрационных, блуждающих электрических токов, температурных. Вибрационные поля обусловлены прежде всего движением транспорта, оказывают динамическое воздействие на грунты, вызывает снижение их несущей способности, влияет на техническое состояние зданий и сооружений, отрицательно сказывается на здоровье людей. Электрическое поле блуждающих токов формируется в основном за счет утечек с электрифицированного рельсового транспорта, заземленных промышленных установок. Оно увеличивает коррозионную активность грунтов по отношению к находящимся в них подземным коммуникациям. Тепловой режим (температурные физические поля) техногенно нагруженных территорий изменяется под влиянием ряда факторов: нарушение естественного режима поглощения солнечного тепла из-за сильной задымленности атмосферы; экранирование значительной части площади различными объектами; использование подземных вод в качестве охладителей систем кондиционирования воздуха; тепловыделение отдельных промышленных объектов; утечки нагретых вод из подземных коммуникаций. Последствие появление зон тепловых аномалий, где температуры превышают фон. Изменение теплового режима территорий отражается на состояние биоты и подземных вод по отношению к подземным сооружениям и коммуникациям, в ряде случаев создает непредвиденные трудности при строительных работах. Среди глобальных процессов, лежащих в основе роста природных катастроф, важное место принадлежит глобальному изменению климата. Одна из наиболее серьезных опасностей, которая может проявиться – повышение уровня мирового океана в связи с таянием ледовых покровов. повышение температуры многолетнемерзлых пород и деградации криолитозоны, т. е. зоны вечной мерзлоты. Этот процесс имеет важные последствия именно для нашей страны, поскольку 64% территории ее относится к криолитозоне. Повышение температуры пород криолитозоны и ее деградация приведет к интенсификации таких опасных процессов как термокарст и опускание территории в результате вытаивания льдов, развитию оползней и др. Протаивание мерзлых пород и опускание поверхности сильно льдистых территорий в сочетании с подъемом уровня мирового океана будет способствовать трансгрессии вод Северного ледовитого океана и отступлению береговой линии арктических морей вглубь континента.

3. 5. Новая стратегия борьбы с природными катастрофами Начало новой стратегии связано с Всемирной конференцией по природным катастрофам, состоявшейся в мае 1994 года в Иокогаме (Япония). Она приняла Декларацию, в которой сказано, что борьба за уменьшение ущербов от природных катастроф должна быть важным элементом государственной стратегии всех стран, стремящихся к устойчивому развитию. Конференция обратилась ко всем странам с предложением перейти на новую стратегию борьбы с природными катастрофами, основанную на прогнозировании и предупреждении. Как показывает международный опыт, затраты на прогнозирование и обеспечение готовности к природным событиям чрезвычайного характера примерно в 15 раз меньше по сравнению с затратами, связанными с ликвидацией последствий катастроф. При разработке теории прогнозирования необходимо учитывать существование двух основных предпосылок развития опасных природных явлений: естественной (эволюционной) и антропогенной. В основе естественной предпосылки лежат естественные процессы развития Земли, которые сопровождаются выделением и поглощением энергии, изменением напряженнодеформированного состояния земной коры и т. д. Все эти процессы лежат в основе глобальной геодинамики Земли, в основе развития эндогенных, экзогенных, гидрологических и атмосферных явлений. Наряду с этим, в последние десятилетия существенно возросла антропогенная нагрузка на окружающую среду, что неизбежно приводит к активизации опасных природных и развитию техноприродных процессов. И эта тенденция будет усиливаться в текущем столетии. Следовательно, ее необходимо учитывать в качестве неотъемлемой компоненты всех прогнозных построений. Поэтому нужна принципиально новая теория прогнозирования, базирующаяся на учете влияния антропогенных факторов на естественное развитие природных процессов. Игнорирование этого обстоятельства и проведение прогнозирования, основанного только на естественном или антропогенном трендах может привести к серьезным ошибкам.