Безопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая средаБезопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая средаБезопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая средаРецензия на Атлас временных вариаций природных процессов. Т. 1. Порядок и хаос в литосфере и других сферах. М.: ОИФЗ РАН, 1994. 176 с. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. Т. 2. Циклическая динамика в природе и обществе. М.: Научный мир, 1998. 432 с. (Вестник РАН. 2000. Т. 70, № 2. С. 180-183)
В 1998 г. завершена публикация результатов фундаментального междисциплинарного исследования, состоящая из двух томов, - «Атлас временных вариаций природных процессов» и «Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов». Они содержат сведения об особенностях протекания различных процессов в природе и обществе. Первый том посвящен современным геодинамическим процессам. Второй том охватывает разные природные и социальные сферы в широчайшем масштабе времени и пространства.
Авторы преследовали следующие цели: установление закономерностей протекания природных, антропогенных и социальных процессов и причинно-следственных связей между ними; защита человека и биосферы, определение режимов экологически обоснованного и экономически эффективного природопользования. Остановлюсь на втором томе, хотя затрону и некоторые результаты, описанные в первом.
В работе над вторым томом принимали участие ведущие ученые России. Книга подготовлена научно-редакционным советом под председательством академика Н.П. Лаверова. Издание было поддержано в рамках научно-технической программы «Глобальные изменения природной среды и климата», Министерством науки и технологий Российской Федерации и Российским фондом фундаментальных исследований.
Второй том посвящен памяти великих русских ученых В.И. Вернадского, Н.Д. Кондратьева и А.Л. Чижевского. Они призывали рассматривать процессы в земных сферах в связи между собой и с космическими процессами, находить общее и особенное в их протекании в различных природных и социальных сферах, определять режимы вариаций, корреляционные и причинно-следственные связи и тем самым продвигаться в решении проблем прогнозирования будущих явлений и улучшения качества биосферы, создания ноосферы.
Авторы исходят из того, что окружающие нас природа, общество и их отдельные части - открытые динамические системы, обменивающиеся энергией, веществом и информацией. Такие системы обладают нелинейными свойствами и испытывают стремление к порядку или хаосу. Эти свойства раскрываются при анализе временных рядов, соответствующих различным процессам в интервалах времени от долей секунд до сотен миллионов лет. В атласе рассказывается о реакции разных объектов на воздействия окружающей среды.
Обработка и представление результатов унифицированы. Особое внимание уделено ритмам и трендам. Как правило, информация представлена в виде временных рядов (характеризующих рассматриваемые процессы) и их спектрально-временных диаграмм (показывающих динамику нестационарных процессов). Поэтому основу Атласа составляют серии иллюстраций с подробными подписями. Второй том состоит из восьми частей, в которых последовательно рассматриваются примеры, характерные проявления временных вариаций процессов развития Вселенной, Земли, ее литосферы, атмосферы и гидросферы и далее проявления аналогичных «цикличных процессов» в медицине и социальной сфере.
Первая часть второго тома постановочная, открывается статьями об А.Л. Чижевском, В.И. Вернадском, Н.Д. Кондратьеве (авторы О.Г. Газенко, А.Л. Яншин, Ю.В. Яковец). Далее следуют главы, посвященные временным геологическим ритмам (В.Е. Хаин, К.Б. Сеславинский, Н.Б. Кузнецов) и динамической сопряженности неоднородностей геологической среды (Ю.К. Щукин). Отдельно рассматривается проблема роста народонаселения и его цикличности (С.П. Капица). Последние две главы первой части затрагивают теоретические вопросы, связанные с изменчивостью динамических систем (Ю.Л. Климонтович, Е.И. Динабург). В заключении приводятся результаты экспериментальных измерений.
Вторая часть посвящена временным вариациям в космосе и их влиянию на земные процессы. Описываются пространственные ритмы в структуре Вселенной и временные ритмы в ближнем и дальнем космосе в сопоставлении с космогенными факторами (А.Т Башкиров, Д.В. Витязев, Н.С. Сидоренков и др.). Новые результаты изучения лунной приливной сейсмичности (авторы - Ю.Н. Авсюк, СИ. Александров, И.Н. Галкин и др.) представляют большой интерес. Ученые выявили стабильную повторяемость в режиме приливных лунотрясений в большом диапазоне ритмов: продолжительных - 200 и 800 сут, средних - 27.6 и 13.6 сут и коротких - 9 и 6.7 сут (некоторые из них установлены впервые). Оказалось, что все ритмы так или иначе изменяются во времени и пространстве, а спектрально-временная структура сейсмического процесса в разных областях Луны неодинакова.
Третья часть описывает процессы, происходящие в различных масштабах геологического времени. Исследованы ритмы процессов, протекавших в фанерозое (В.Е. Хаин, Е.Е. Милановский и др.). Четко выделены длиннопериодная и короткопериодная составляющие (циклы Бертрана примерно 150-200 млн. лет и циклы Штилле приблизительно 40-60 млн. лет). Авторы выяснили, что эти циклы закономерно изменяются с течением времени по своей интенсивности. Приводятся интересные результаты анализа ритмов палеонапряженности магнитного поля Земли за последние 300 тыс. лет.
Отдельная глава посвящена данным дендрохронологии (Л.М. Лукьянова, М.И. Розанов и др.). На основе анализа региональных профилей изучены пространственные ритмы рельефа поверхностей сейсмических границ в литосфере, определена пространственная ритмичность в ее структурных этажах (Ю.К. Щукин). Это свидетельствует о существовании особенной грани тектонической расслоенности литосферы, что было показано в первом томе атласа на основании сейсмического мониторинга литосферы в Южном Таджикистане (А.Г. Гамбурцев, СИ. Александров и др.).
В четвертой части анализируются особенности протекания современных процессов, происходящих в твердой Земле и в вариациях геофизических полей. В ходе исследований получена нелинейная переменная реакция среды на внешние воздействия. Этот результат подтверждается большой серией данных (СИ. Александров, А.Г. Гамбурцев, Н.Г. Гамбурцева), геоэлектрические параметры (А.Н. Камшилин, Е.Н. Волкова и др.), оползни (В.В. Кюнтцель), наклономерные и деформационные измерения (Л.А. Латынина, О.Н. Галаганов, Э.А. Боярский), движения земной коры (А.А. Никонов, СВ. Энман), вариации уровня эндогенного шума (СИ. Александров, А.С Беляков, B.C. Лавров, А.В. Николаев, Л.Л. Худзинский и др.). Интересны результаты мониторинга литосферы во время ядерных взрывов (В.В. Адушкин, В.А. Ан и др.).
Авторы пятой части рассматривают особенности процессов, происходящих в атмосфере и гидросфере. Проанализированы сведения о неравномерности вращения Земли (Н.С Сидоренков), приведены данные об изменчивости озонового слоя Земли и о процессах в ионосфере (Г.В. Гивишвили, Г.М. Крученицкий, С.П. Перов и др.). Учеными найдены связи ряда процессов с вариациями солнечной активности и проанализированы вариации параметров внутренних гравитационных волн на шельфах Баренцева и Японского морей (автор - А.Н. Серебряный).
В шестой части приводятся интересные данные, позволяющие предположить существенное влияние космофизических причин на земные процессы, в том числе наблюдаемые одновременно в разных точках земного шара (С.Э. Шноль и др.).
Седьмая часть затрагивает некоторые явления, происходящие в гуманитарных сферах. Подробно исследованы особенности вариаций ряда медицинских параметров. Показано, что состояние здоровья людей напрямую зависит от долго- и кратко-действующих факторов, причем на разные группы людей, в том числе на разные контингенты больных, одни и те же факторы могут действовать по-разному (Т.К. Бреус, М.В. Пойда, СИ. Степанова и др.). Приведены результаты обработки данных о процессах в гуманитарных сферах, опубликованных в трудах Н.Д. Кондратьева и А.Л. Чижевского. Изучено изменение во времени некоторых показателей, характеризующих творчество писателей, художников, музыкантов, архитекторов, настроения людей, экономические и производственные процессы, криминальные ситуации (В.М. Петров, А.А. Конрадов, В.М. Чибрикин и др.). Приводятся данные об авариях и катастрофах (В.Д. Кофман, А.Б. Эпов).
Наконец, в восьмой части рассмотрены некоторые новые теоретические и методические вопросы о появлении самоорганизации и самоподобия в живой и неживой природе (С.Ф. Тимашев, И.Р. Стаховский, А.А. Лукк и др.).
Авторами установлен ряд фундаментальных закономерностей протекания процессов в разных объектах как в открытых динамических системах. Для них характерны следующие общие черты:
Авторы сравнили различные процессы и установили некоторые корреляционные и причинно-следственные связи. Многие процессы были сопоставлены с вариациями солнечной активности. В результате аргументированно доказана связь идущих на Земле процессов с интенсивностью солнечной активности. Однако в Атласе подчеркивается, что на земные объекты одновременно действуют многие факторы и влияние отдельно взятых факторов (солнечная активность, земные приливы) на протекание тех или иных процессов в большинстве случаев выражено очень слабо.
В то же время существуют случаи, когда подобное влияние достаточно сильно. Речь идет о процессах, спровоцированных слабым воздействием природного или антропогенного фактора. Это могут быть землетрясения, оползни, сели, извержения вулканов. Однако в большинстве случаев реакция на внешние воздействия слабоуловима, и эта связь может быть установлена лишь на статистическом уровне.
Особый интерес вызывают результаты обработки данных о приливных лунотрясениях. При этом амплитуда возбуждаемого Землей на Луне прилива гораздо больше, чем Луной на Земле. Следовательно, устанавливать причинно-следственные связи на Луне легче, а проявление ритмичности в лунной приливной сейсмичности окажется более четким и очевидным по сравнению с Землей.
Ключевым вопросом современной геодинамики является прогнозирование будущих процессов. Основным препятствием к осуществлению прогнозирования является нестационарность многих процессов и недостаточное знание причинно-следственных связей. В этом отношении представляется интересным один результат. Долгие годы бухтообразные изменения сейсмических параметров на временных графиках считались надежными предвестниками землетрясений. Позднее было установлено, что во многих случаях землетрясения и «бухты» не связаны друг с другом. «Бухты» часто являются не предвестниками землетрясений, а всего лишь фрагментами фона, обусловленными конструктивной суперпозицией временных вариаций различной периодичности.
В первом томе Атласа приводятся примеры, иллюстрирующие этот факт.
Атлас временных вариаций имеет большое значение не только для науки, но и для практики. Он доказывает необходимость и возможность согласования режимов природопользования с режимами протекания природных явлений, вносит вклад в выработку правильной стратегии борьбы против стихийных бедствий, различных заболеваний и т.д.
В Атласе наглядно показано, что режимы изменений различных экологических показателей индивидуальны, имеют свои, варьирующиеся во времени, особенности, что обосновывает вывод о необходимости проведения комплексных мониторинговых наблюдений за экологическими показателями. Причем слово «экологические» в Атласе понимается очень широко. В понятие окружающей среды включены природная, антропогенная и социальная окружающие среды.
В то же время авторы считают целесообразным постепенно переходить к созданию единой Государственной системы комплексного экологического мониторинга и начинать наблюдения с 3-5 неблагополучных в экологическом отношении регионов России. Ими могут быть, например, Москва и Московская область, Брянская, Архангельская, Челябинская, Пермская и Волгоградская области и др.
В настоящее время многие ведомства в регионах России уже проводят различные виды мониторинга: космический, геодинамический, экологический, социальный и медицинский. Однако эти работы, по мнению авторов, осуществляются разрозненно, и их результаты трудно сопоставимы. В то же время многие наблюдаемые процессы связаны друг с другом и даже взаимозависимы, поэтому изолированное изучение отдельных процессов не может привести к прогнозированию явлений и событий, уменьшению количества катастроф и ущерба от них, улучшению здоровья людей, к эффективному и безопасному природопользованию.
Авторы предлагают определенную последовательность действий, направленных на борьбу с негативными воздействиями и их последствиями. Из этой последовательности они особо выделяют действия, направленные на комплексное изучение совокупности процессов, протекающих в разных сферах. Такой подход позволяет давать обоснованные прогнозы процессов и явлений.
Высоко оценивая Атлас, вместе с тем отметим и ряд замечаний, учет которых, по мнению рецензента, может быть полезен при подготовке следующих томов. Работа в настоящем виде носит все-таки фрагментарный характер. Многие фундаментальные проблемы развития как живой, так и неживой природы требуют дополнительного обсуждения, в частности, трудно мириться с тем, что в такой обширной и ценной сводке не рассматриваются различия между циклическими и ритмическими процессами.
Слова «цикл» и «ритм» используются как синонимы. В итоге в тех частях работы, которые касаются наук о Земле, говорится о «ритмах», а в части, в которой рассматривается медицина, используется «цикл». В то же время сама этимология слов «цикл» - от древнегреческого «колесо» и «ритм» - от древнегреческого «такт» давно используется в геологической литературе в разных значениях. При этом соотношения «цикл» и «ритм» различных иерархических подразделений пространства-времени, а также направленность циклов, отражающая различную асимметрию процессов, выпали из поля зрения авторов и не обсуждаются в работе.
Пожелаем авторам в последующих томах учесть эти замечания и, более того, проинтерпретировать богатый фактический материал с позиций общих законов развития, представления о симметрии среды и ее влияния на процессы анализа необратимой направленности геологических процессов в истории.
В целом, однако, несмотря на сделанные замечания, Атлас временных вариаций имеет большое значение как для науки, так и для практики. Он доказывает необходимость и возможность согласования режимов природопользования с режимами протекания природных явлений, вносит вклад в выработку правильной стратегии борьбы против стихийных бедствий, различных заболеваний и т.д.