Оценка и моделирование опасных природных процессов (ГЗ)НИР

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# 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:

Прикрепленные к НИР результаты

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".