Шкалы данных в проблемах геокатастрофики

Проблемам выявления, учёта и ликвидации факторов, представляющих опасность для людей, для флоры и фауны Земли, для людских материальных ценностей, давно уделяется пристальное внимание [1-38, 47 и др.]. Однако попытки кратко и многоаспектно обобщить, развить и изложить в пределах небольшой работы онтологическую картину, связанную с этими факторами, предпринимаются редко.

Геокатастрофами (ГК) будем считать процессы и явления на Земле, приводящие к «грандиозным» изменениям (глобальным или региональным) в неживой природе и\или в биоте Земли (во флоре и фауне), приводящие (либо нет) к «большим» человеческим жертвам и\или «значительному» ущербу людям – материальному и\или моральному. Закавыченные термины имеют широкий диапазон индивидуальных интерпретаций.

Утверждение 1. Ущерб самой природе вне человеческих интересов рассматривать бессмысленно. Действительно, если на Земле миллионы лет назад происходила некая глобальная катастрофа (например, падение крупного метеорита, оледенение от выброса пепла гигантским извержением вулкана и т.п.), в результате чего не только изменялась орография, но и биота планеты (с невосполнимым исчезновением многих видов флоры и фауны), то считать это катастрофой для тогдашних людей (которых не было!) бессмысленно, а для современных людей – проблематично: возможно, при сохранении исчезнувших видов и прежних условий на планете люди или бы не появились вообще, а возможно появились бы более совершенные носители разума. Это утверждение принципиально важно для экологии!

Утверждение 2. В геокатастрофах могут существовать стороны (люди и их социумы, особи и сообщества флоры или фауны), для которых произошедшая ГК может быть полезной и выгодной.

В последнее столетие с развитием «цивилизации» резко обострились старые и возникли новые «глобальные проблемы человечества», крайними проявлениями которых являются ГК. Их возникновение связано с ростом численности, плотности и динамики перемещения населения, ростом его потребностей (в том числе, избыточных и порочных, слабо ограничиваемых), с плохим управлением ойкуменой. Предпринимаемые международные усилия по достижению «устойчивого развития» и предотвращения ГК являются необходимыми, но не достаточными (не только количественно, но и качественно).

Причины всех ГК в первом приближении (грубо) можно разделить на природные (П), техногенные (Т) и личностные (Л).

Причины Л часто называют «человеческим фактором», в котором вина или беда (недостатки) относится к исполнителям или к руководителям, причастным к ГК некого объекта. Среди руководителей следует различать политиков (управленцев всех ветвей власти), бизнесменов (частных собственников объекта ГК) и менеджеров (хозяйствующих на объекте управленцев). В практике происходящих в России ГК и вина, и недостатки в первую очередь ищутся и находятся интенсивнее у менеджеров, слабее – у бизнесменов и ещё слабее – у политиков, хотя должно быть наоборот! За грандиозные ГК, происходившие в России с 2000 года, ни один политик не понёс никакого наказания!

Все ГК с причинами П, Т и Л разделимы на предсказуемые (которые делятся далее на предотвратимые и непредотвратимые) и непредсказуемые (которые также делятся на предотвратимые и непредотвратимые). Важно понять всем и сделать законодательные выводы в соответствии со следующим утверждением.

Утверждение 3. Виновниками в реализации предсказуемых предотвратимых ГК являются в основном политики!

Ущербные последствия от ГК могут быть первичными (немедленными и наблюдаемыми) и вторичными (следствиями поражений объекта при ГК, отсроченными и скрытыми).

Утверждение 4. Количество жертв от ГК пропорционально мощности факторов ГК, их масштабу по простиранию, их длительности, плотности населения в зоне ГК, концентрации людей в опасном пространстве разрушений, а материально-финансовый ущерб от ГК пропорционален также концентрации и стоимости ценностей в этом пространстве.

Классифицирование ГК произведём детально по следующим классифицирующим свойствам и их значениям [36, с. 29-30; 37].

По причине (происхождению, источнику энергии и воздействия): природно-земные (ПЗ) с подразделением на природно-геологические (ПГ – землетрясения, цунами, сели, оползни, извержения и др.), природно-биологические (ПБ – биовредители, новые вирусы и их эпидемии и др.) и природно-атмосферные (ПА – ураганы, штормы, наводнения, засухи и др.); природно-космические (ПК – падение на Землю тел и излучений из космоса и др.); социально-техногенные (СТ – обеднение, засоление и нехватка почв; опустынивание и уничтожение лесов; лесные пожары; парниковые газы из Земли или техногенные, потепление климата, усиление засух, ураганов и наводнений, таяние ледников и рост уровня океана; ядерные взрывы; возможные теракты на ГЭС-плотинах с последующей волной речного цунами; последствия добычи полезных ископаемых; промышленные и бытовые отходы; возможные негативные воздействия инопланетян и др.); социально-гуманитарные (СГ), среди которых СГ-ИП – исходно-причинные (плохое воспитание детей; госуправление и пропаганда на основе плохих идеологий, норм морали, законов и их исполнения при плохом учёте менталитета властей и большинства народа; плохой отбор в «элиты» властей, бизнесменов и менеджеров – НЕ только честных, мудрых, отважных, деятельных, альтруистичных нестяжателей; депопуляция, перенаселённость, миграции, сепаратизм; наркомания, алкоголизм; развязывание войн; экономические кризисы; терроризм и агрессия лиц, групп и государств) и СГ-С – следственные от этих исходных (плохое принятие решений и законов, плохое управление вверенной техникой, аппаратурой, плохое исполнение законов, инструкций и приказов и др.); социально-биологические (СБ) – ухудшение генофонда, здоровья, условий и продолжительности жизни людей; эпидемии от естественных или искусственных микроорганизмов и др.; мистико-трансцендентные (МТ) – «кара» «Бога» или «богов», «страшный суд», негативное влияние «вселенского разума», «энерго-информационного» и «торсионного» поля и др. Заметим, что перечисленные причины МТ не заслуживают серьёзного внимания, поскольку (1) они являются не научными, антинаучными, мистико-религиозными, т. е. основанными на религиозной вере, суть которой – психопатологическое или нагло-лживое придание абсолютной доказанности (достоверности =100%) тем гипотезам, стопроцентной научной доказанности которых нет и близко (например, существование таких объектов и процессов, как «Бог» или «боги», «душа», «рай», «ад», «вечная жизнь души», «переселение душ» и т. п., и (2) поскольку такие объекты и процессы отсутствуют в арсенале достоверных знаний мировой науки. По скорости протекания ГК и нарастания её ущерба ГК могут быть скоротечными (секунды, минуты, первые часы), средне быстрыми (дни и недели) и долгими (месяцы и годы). По протяжённости ГК-процессы различаются (в километрах) в 10^х раз, где х = 1, 2, 3, 4 - десятичные порядки. По ущербу – различия до 15 десятичных порядков (наиболее крупные ГК, исключая МТ, – от причин СГ: войны, кризисы). Периодические ГК-процессы бывают реже непериодических. ГК-процессы бывают либо с нарастающей мощью, близкими по мощности. По формальности методов противодействия ущербу от ГК (формальные – формализуемые – неформализуемые, имеющие (либо нет математические и компьютерные методы решения, автоматизированные системы реагирования).

Противодействие ущербу от ГК – это противодействие (а) источнику ГК, (б) носителю ГК, (в) уязвимости охраняемых от ГК объектов. В зависимости от класса ГК, от параметров его источника, от свойств объекта, от инфраструктуры в зоне объекта и поражения меры (а), (б) и (в) могут быть весьма различны.

Классифицирование ГК с точки зрения не их причин, а явлений (объектов, процессы) можно производить [9] по следующим свойствам и их значениям. ТИП <П> – природные с подразделением на подтипы: <ПК> = природно-космические, < ПА > = природно-атмосферные, <ПЛ> = природно-литосферные, <ПГ> = природно-гидросферные, <ПБ> = природно-биологические; ТИП <С> – социальные с подразделением на подтипы: <СТ> = социально-техногенные, <СГ> = социально-гуманитарные, <СБ> = социально-биологические, <СМ> = социальные мистические (мифические, трансцендентные, религиозные).

О шкалах. Ранее в работах по математике и смежным научным дисциплинам – анализу данных, вычислительной геологоразведке, геокибернетике [39; 40; 41, с. 9-110; 42 и др.] вводились различные определения термина «шкала» (применительно к эмпирическим исследованиям = ЭИ и к фиксации их результатов). Эти определения мало чем отличались одно от другого. Их слабые конструктивность и ясность не позволяли ни использовать их в ЭИ, ни развивать теорию шкал. Одной из попыток компенсации этих недостатков были работы [43; 44, с. 125-131]. На их основе появилась возможность понять соотношения значений термина «шкала», присутствующее в математических работах по ЭИ (далее будем называть такую шкалу «ЭИ-шкала») и термином «шкала», используемым в геокатастрофике, более узко – в теории и практике исследований ОПП = опасных природных процессов [36, с. 28-30; 45, с. 3-11 и др.], в частности – явлений цунами (далее будем называть такую шкалу «ОПП-шкала»).

В данной статье, опираясь на работу [44, с. 125-131] и продолжая работу [45, с. 3-11], нами осуществлён обзор ряда важнейших ОПП-шкал по единой системе параметров, введённых нами предварительно, а также определено, какими логико-математическими конструктами являются эти ОПП-шкалы.

В геокатастрофике [36, с. 28-30; 45, с. 3-11 и др.] используются различные ОПП-шкалы.

В каждой ОПП-шкале оцениваются явления (объекты, процессы, их свойства) некоторого вида, принадлежащие к типу <П> или к ТИПУ <С> с их подтипами. Их примеры таковы. Явления подтипа <ПК> – это явления солнечной радиации, падающих на Землю космических тел (метеоритов, астероидов, ...). Явления подтипа <ПА> – это явления ураганов, осадков, молний, оледенений, туманов. Явления подтипа <ПЛ> – это явления землетрясений (как явления в очаге в земной коре или в мантии (энергия и др.), так и явления на поверхности Земли – сотрясаемость и её последствия), а также сели, оползни, лавины, карстовые провалы. Явления подтипа <ПГ> – это явления штормовых волн, цунами-волн, наводнений, схода лавин и отрыва ледников. Явления подтипа <ПБ> – это пандемии опасных вирусов и бактерий, взрывные росты популяций «вредных» насекомых, грызунов, хищников, сорных растений. Явления подтипа <СТ> – это взрывы ядерных бомб и реакторов, региональные и мировые войны, их земные последствия; провалы, взрывы и пожары в шахтах, в крупных цехах и хранилищах, на электростанциях, крушения поездов и самолётов, затопления крупных морских судов, разливы добытой нефти или химических жидкостей, загрязнения атмосферы с многократным ПДК, крупные пожары в городах. Явления подтипа <СГ> – это демографические кризисы и взрывы; массовые репрессии и геноцид (людьми одного социального слоя людей другого социального слоя; приход к власти в некой стране жестокой агрессивной тоталитарной своекорыстной хунты негодяев и\или придурков (как в Третьем Рейхе); подавление науки и мудрости мракобесием невежества с массовым распространением квази-знаний и анти-знаний, ложно возведённых в ранг 100% истин (в частности, от какой-либо из религий, знахарства, гаданий, гороскопов, поверий, примет и т. п.); масштабная и вредная важная массовая политическая дезинформация через СМИ; переизбыток «мусорных» незначительных и неупорядоченных развлекательных и безнравственных контентов в интернете; потоки навязчивой отвлекающей и обманывающей рекламы в СМИ; резкое падение нравов в социуме (с ростом преступности, наркомании, алкоголизма, невежества, слабоумия, мошенничества, обмана); и, как апогей безумия и варварства, – развязывание и ведение в чужих странах агрессивных захватнических войн под «благовидными» предлогами (типа крушение неугодного режима, помощи «своим», предотвращение мнимой опасности, исполнение «интернационального долга», восстановление исторического порядка, пресечение сепаратизма или, наоборот, содействие ему и т.п.). Явления подтипа <СБ> – это резкий рост генетических болезней и уродств, рост заболеваемости и смертности, резкое падение рождаемости (=депопуляция), масштабные загрязнения от свалок мусора, от канализации, от животноводства. Объекты подтипа <СМ> – это легенды о «всемирном потопе», о гибели Атлантиды, о «страшном суде» (=апокалипсис) и др.

Важно уяснить, что множество Явлений геокатастроф близко к бесконечности. И для всех перечисленных выше явлений разных типов и подтипов существует или может быть разработана своя ОПП-шкала.

В статье [45, с. 3-11] нами выявлялось принципиальное отличие ЭИ-шкал (шкал эмпирических исследований в работах по математике и анализу данных) от ОПП-шкал (опасных природных процессов), а также была введена единая система параметров описания ОПП-шкал. В статьях [45, с. 3-11; 46, с. 56-60] были рассмотрены следующие ОПП-шкалы. Ш1: Туринская шкала (угрозы падающих на Землю космических тел). Ш2: Магнитудная шкала Рихтера - для выражения энергии очага землетрясения. Ш3: Шкала интенсивности землетрясений (сотрясаемости) Меркалли. Ш4: Шкала ураганов Саффира–Симпсона для измерения потенциального ущерба от ураганов. Ш5: Шкала уровней солнечной радиации от «NOAA Space Weather». Ш6: Шкала интенсивности вулканических извержений. Ш7: Шкала Бофорта – оценки скорости ветров в море и на суше. Ш8: Шкала опасности гроз. Ш9: Шкала Амбрейсиса интенсивности цунами-волн.

Для обзора важнейших ОПП-шкал Ш1, Ш2, Ш3, Ш4, Ш5, Ш6, Ш7, Ш8, Ш9 по единой системе нами введены следующие параметры для ОПП-шкалы.

ШN – порядковый номер N рассматриваемой нами ОПП-шкалы из [4].

ОЯ – оцениваемые явления (реальные или гипотетические) как источники произошедших или потенциально возможных катастроф разных типов и подтипов, заданные прямыми свойствами этих явлений.

ПС – прямые (целевые) свойства оцениваемых явлений от ОПП (например, сотрясаемость от землетрясений и падений астероидов и метеоритов, параметры их кратеров, параметры оползней, ураганов и излучений и др.), вызванных оцениваемыми объектами. Эти ПС разделены на ППС и СПС; ППС – это причинные прямые свойства – такие ПС, которые характеризуют первичный источник (причину) возникшего явления; например, для волны цунами таким ППС может быть подводное землетрясение, а для штормовых волн - ураганный ветер, а для ураганного ветра – резкий перепад атмосферного давления; СПС – это следственные прямые свойства (например, для землетрясения - это подвижки в литосфере или в верхней мантии Земли). КС – косвенные свойства ГК-явлений, посредством которых оцениваются значения ПС. Например, значения КС в баллах, присвоенные таким ОЯ, как землетрясению, шторму, цунами. Заметим, что свойства ПС и КС могут меняться местами (когда ПС играют роль КС, а КС играют роль ПС); такое случается тогда, когда по известному последствию ОПП, описанному в грубой ЭИ-шкале, оцениваются свойства ОЯ. Аналог этому – постановка и решение (аналитическое или интуитивное) обратной задачи вместо прямой. Например, когда метеорологи оценили ураганный ветер в баллах авиаторы могут оценить скорость ветра в км\час.

ТШ – тип математической шкалы (ЭИ-шкалы), в которой заданы значения ПС и КС: Н – наименований, П – порядка, А – арифметическая (с разновидностями: абсолютная, отношений, разностей или интервалов), Д – дискурсивная (словесная) – из типизации ЭИ-шкал, описанных в работе [44, с. 125-131]; РА – размерность свойства ПС или КС: РС – размерное свойство (с указанием единицы измерения), БС - безразмерное свойство; ДГ – диапазон градаций (или значений) для КС (от мин до макс); ЧГ – число возможных градаций (участков диапазона значений) ПС и КС; ШГ – величина равномерного шага градации (или значений) для ПС и КС; ТИ – возможны следующие типы изменчивости (ТИ) прямого (ПС) или косвенного (КС) свойства (переменной) в ОПП-шкале: тип МВ – значения ПС или КС монотонно возрастают, тип МУ – они монотонно убывают, тип ВУ – они возрастают, затем убывают; тип УВ – они убывают, затем возрастают; тип КГ – они изменяются квазигармонически.

ТЗ – тип зависимости (отображения) свойств ПС на КС: ПЗ – прямая зависимость (с ростом значения КС растёт значение ПС): ∂(ПС)\∂(КС)>0, НЗ – нулевая зависимость ПС (КС), т. е. ПС= const с ростом значения КС и ∂(ПС)\∂(КС)=0; ОЗ – обратная зависимость (с ростом значения КС уменьшается значение ПС): ∂(ПС)\∂(КС)<0.

ОВ – оцениваемый вред человечеству от ОЯ: ОВФ – оцениваемый вред формально (по некой методике оценки), ОВН - оцениваемый вред неформально (интуитивно и визуально).

В работах [45, с. 3-11; 46, с. 56-60] был осуществлён обзор важнейших известных ОПП-шкал Ш1 – Ш9 по единой системе введённых выше параметров.

Следующие наши выводы 1–6 являются общими для статей [45, с. 3-11; 46, с. 56-60] и для данной статьи:

1. Каждая ОПП-шкала построена для следующих двух целей. Цель 1 – для прогноза места и\или временной вероятности и\или энергии и масштаба ОПП на основе районирования местности – по данным подробных, точных, сложных данных в тонких ЭИ-шкалах по густой сети наблюдений – с переходом к простым данным в грубой ЭИ-шкале порядка (П). Цель 2 – для быстрой оценки происшедшего ОПП и принятия немедленных мер на основе простых данных в грубой ЭИ-шкале порядка (П).
2. С логико-математической точки зрения ОПП-шкалы и ЭИ-шкалы принципиально различны. ЭИ-шкалы задают тип данных, а ОПП-шкалы являются гомоморфными отображениями множества данных прямых свойств (ПС), характеризующих явления ОПП и заданных в разных ЭИ-шкалах, на одно косвенное свойство (КС) в шкале порядка (в баллах). Как известно [42], гомоморфным отображениям соответствуют функции, задаваемые либо формульно, либо графически, либо таблично. Все рассмотренные выше ОПП-шкалы являются табличными функциями.
3. Почти во всех ОПП-шкалах количество ПС>1, а количество КС=1, причём ПС задаются в «тонких» ЭИ-шкалах (А,И,Р,О,Д), а КС задаётся в «грубой» ЭИ-шкале порядка (П) – в баллах.
4. Среди рассмотренных ОПП-шкал нет шкал наводнений на суше, для осадков, селей.
5. Многие из рассмотренных ОПП-шкал требуют доработки за счёт их детализации.
6. Для цунами-волн требуется разработка новой шкалы, существенно более совершенной, чем шкала Амбрейсиса.