Шкала геокатастрофики для цунами-волн

Определения термина «шкала» (применительно к эмпирическим исследованиям = ЭИ и к фиксации их результатов) вводились в [1; 2, с. 9-110; 3; 4, с. 68-135; 5; 6; 7; 8; 9, с. 131-134]. Компенсация недостатков этих определений была осуществлена в работах [10; 11, с. 125-131]. Далее будем называть такую шкалу «ЭИ-шкала». В отличие от неё, шкалу, используемую в теории и практике исследований ОПП = опасных природных процессов [12, с. 100; 13, с. 151-216; 14; 15, с. 17-36; 16; 17; 18; 19; 20, с. 49-53; 21], в частности – явлений цунами, будем называть «ОПП-шкала».

В геокатастрофике [12, с. 100; 17; 20, с. 49-53] используются различные ОПП-шкалы. Геокатастрофами (ГК) будем считать процессы на Земле, приводящие к «большим» человеческим жертвам и\или ущербу людям – материальному и\или моральному. В работе [18], в частности, построена классификация ГК по существенным свойствам ГК и значениям этих свойств.

В наших предыдущих статьях [27, с. 3-11; 28, с. 56-60; 29, с. 84-90] мы осуществили обзор важнейших ОПП-шкал по единой системе параметров, введённых нами предварительно, и получили ответы на вопросы:

• с какими целями построены известные ОПП-шкалы и как они используются?
• чем с логико-математической точки зрения являются ОПП-шкалы и как они отличаются от ЭИ-шкал?
• почему в ОПП-шкалах созданы условия для ограниченно обратимого перехода от данных, заданных в более сложных ЭИ-шкалах, к данным в более простой (порядковой) ЭИ-шкале?

Особый интерес с позиций геокатастрофики для нас представляет шкала для волн цунами. Вариант такой шкалы, шкала Амбрейсиса для определения интенсивности цунами-волн, опубликован в [22, с. 52]. Эта шкала (наряду с другими ОПП-шкалами) охарактеризована нами в [28, с. 56-60] по единой, введённой нами, системе параметров [27, с. 3-11; 28, с. 56-60].

Для единообразного обзора важнейших ОПП-шкал нами введены следующие параметры для ОПП-шкалы:

ШN – порядковый номер N рассматриваемой нами ОПП-шкалы из [11, с. 125-131];

ОО – оцениваемые ОБЪЕКТЫ (возможные или реальные) как источники произошедших или потенциально возможных катастроф: астероиды, метеориты, зоны и очаги землетрясений, оползни, вулканы, ураганы, космические потоки солнечных частиц, излучения и др; в случае шкалы для волн цунами таким ОО является сама такая волна;

ПС – ПРЯМЫЕ (целевые) свойства оцениваемых ЯВЛЕНИЙ от ОО (локальная сотрясаемость от землетрясений на поверхности Земли либо от падений астероидов или метеоритов, параметры их кратеров, параметры оползней, ураганов и излучений), вызванных оцениваемыми объектами, в частности волной цунами.

КС – косвенные свойства, которыми оцениваются значения ПС;

ТШ – тип математической шкалы (ЭИ-шкалы из типов Н, П, О, Д – см. [11, с. 125-131]), в которой заданы значения ПС и КС: Н – наименований, П – порядка, О – отношений, Д – дискурсивная (словесная);

РА – размерность свойства (для свойства ПС или КС): РС – размерное свойство (с указанием единицы измерения), БС – безразмерное свойство;

ЧГ – число возможных градаций ПС и КС (по их значениям);

ШГ – величина шага градации (или значений) для ПС и КС;

ДГ – диапазон градаций (или значений) для КС (от минимума до максимума);

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 как вред от ОО: ОВФ – оцениваемый вред формально (по некой методике оценки), ОВН – оцениваемый вред неформально.

Результат рассмотрения шкалы Амбрейсиса интенсивности цунами-волн [28, с. 56-60] по введённой системе параметров (для ПС и КС) выглядит так.

ПС1 – амплитуда цунами-волны в открытом море (в м по вертикали); ТШ(ПС1) = А; РА = РС; ДГ, ЧГ, ШГ - не определены; ТИ = МВ; ТЗ = ПЗ; ОВ = ОВН.

Вопрос о том, насколько локация «открытого моря» далека от берега (в милях, в км) или на какой глубине до дна она находится, в шкале Амбрейса не определён.

ПС2 – величина заплеска цунами-волны на берег (в м по горизонтали); ТШ(ПС2) = А; РА = РС; ДГ, ЧГ, ШГ - не определены; ТИ = МВ; ТЗ = ПЗ; ОВ = ОВН.

КС – балл; ТШ (КС) = П; ДГ(КС): от 1 до 6; ЧГ (КС) = 6; ШГ(КС) = 1; ТЗ(КС) = ПЗ; ОВ = ОВН.

Важно, что количество прямых свойств ПС1 и ПС2 в шкале Амбрейсиса недостаточно для всесторонней характеристики отдельной волны цунами или пакета таких волн.

Для компенсации этого недостатка здесь далее предлагается новая шкала для волн цунами с подробным описанием её прямых свойств (ПС) и косвенных свойств (КС). Эти свойства кратко были приведены впервые в работе [31, с. 6-9].

Напомним, что очагами, порождающими цунами, помимо землетрясений, могут быть и другие ОО (оцениваемые объекты): астероиды, метеориты, оползни, ураганы. Разработку для них шкал, аналогичных шкалам Ш1 – Ш9 из [27, с. 3-11; 28, с. 56-60], мы оставляем на будущее. Здесь мы введём только шкалу для волн цунами, распространяющихся в океане и достигающих берега. Отметим лишь, что для характеристики этих очагов частично уже используются шкала Ш2 для землетрясений, шкала Ш4 и Ш7 для ураганов и шкала Ш6 для вулканов [27, с. 3-11; 28, с. 56-60]. Для дополнения шкалы Ш2 предстоит разработать шкалу для модели очага, её геометрических и вещественных параметров.

При изучении явлений цунами необходимость использования сильных шкал очевидна. Слабые шкалы используются в следующих ситуациях:

1. Если значение х является изначально величиной не количественной, а фиксируется в шкале Н, или П, или Д;
2. Если прибор, определяющий х, грубый;
3. Если при построении классификации данные х огрубляются из шкалы А или О в шкалу Н или П.

Новая шкала геокатастрофики для волн цунами содержит следующие компоненты.

Основные ПРЯМЫЕ свойства ПС = {ПС1, ПС2, ПС3, ПС4, ПС5, ПС6, ПС7, ПС8} волн цунами (ВЦ), а также типы шкал эмпирических исследований (ТШ), в которых могут определяться значения этих свойств ПС рассмотрены далее, а также – косвенные свойства КС.

Оцениваемым объектом (ОО) в данном случае является отдельная волна цунами или пакет цунами-волн (в течение нескольких минут её распространения в точке наблюдений).

Основные прямые свойства ПС

ПС1 – расстояние от очага (источника ВЦ) до заданной точки; ТШ(ПС1) = О; ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС; ТЗ = ПЗ; ОВ не определён.

ПС2 – расстояние от берега (при мелком шельфе), на котором удаётся обнаружить ВЦ; ТШ(ПС2) = О; ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС; ТЗ = ПЗ; ОВ не определён.

ПС3 – энергия пакета ВЦ в заданном месте; ТШ(ПС3) = О; ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС; ТЗ = ПЗ; ОВН или ОВ не определён.

ПС4 – энергия отдельной ВЦ в заданном месте; ТШ(ПС4) = О; ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС; ТЗ = ПЗ; ОВН или ОВ не определён.

ПС5 – максимальная амплитуда ВЦ в заданном месте; ТШ(ПС5) = О; ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС; ТЗ = ПЗ; ОВ = ОВН или ОВ не определён.

ПС6 – длина заплеска на берег ВЦ в заданном месте; ТШ(ПС6) = О; ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС; ТЗ = ПЗ; ОВ = ОВФ, или ОВ = ОВН, или ОВ не определён.

ПС7 – число «больших» набегающих волн от одного очага в заданном месте побережья; ТШ(ПС7) = А; ДГ, ЧГ, – не определены, ШГ = 1; РА = БС; ТЗ = ПЗ; ОВ = ОВФ, или ОВ = ОВН, или ОВ не определён.

ПС8 – итог разрушающих воздействий ВЦ в заданном месте побережья; ТШ = Д (дискурсивная) либо ТШ = О (в валюте, в шкале отношений О); ДГ, ЧГ, ШГ – не определены; РА = РС, БС; ТЗ = ПЗ; ОВ = ОВФ или ОВ = ОВН.

Свойства ПС1–ПС8 могут быть эмпирическими и\или расчётными, с точечными или интервальными значениями, с точными или с размытыми значениями, с погрешностями определения (с аддитивными или мультипликативными погрешностями, с известными либо нет их законами распределения) либо без погрешностей, имеющими либо нет размерность [11, с. 125-131; 28, с. 79-83]. Их значения задаются в одной из основных шкал измерений [29, с. 6-10]: Н – наименований, П – порядковой, арифметической – одной из четырёх шкал: А – абсолютной (с дискретными значениями либо с континуумом значений), шкалы О – отношений, Р – разностей, И – интервалов (без использования шкалы Д – дискурсивной). Для случая шкалы П чаще применяют 5 градаций, значения которых заданы в шкале Н, а геометрико-временной базис этих значений задаётся либо в шкале А, либо в шкале П.

Итак, свойства ПС1–ПС6 измеряются в сильной шкале (в основном – отношений). Эти данные используются на практике, а также для решения задач с помощью вычислительных методов классической математики. Свойство ПС7 измеряется в абсолютной шкале. За свойством СВ8, на самом деле, стоят многие свойства (геометрические, вещественные и прочие). На основе этих свойств ставятся и решаются задачи с помощью методов неклассической математики.

Отображение (гомоморфное) свойств из ПС8 в одно свойство производится при оценке итога разрушающих воздействий ВЦ в заданном месте побережья либо в баллах (в шкале порядка), либо в валюте (в шкале отношений).

Косвенные свойства КС = {КС1, КС2, КС3, КС4, КС5, КС6, КС7, КС8}, соответствующее предложенным ПРЯМЫМ свойствам ПС = {ПС1, ПС2, ПС3, ПС4, ПС5, ПС6, ПС7, ПС8} волн цунами, будем считать (в соответствии с традицией ОПП-шкал) заданными в ЭИ-шкале типа П, с 12 градациями, с равномерным шагом.