Возможные прогнозы некоторых геологических катаклизмов и космических процессов

Открытое письмо Его Превосходительству Генеральному Секретарю ООН
Господину Бан Ки-Муну (Ban Ki-Moon)

Ваше Превосходительство!

На протяжении последних лет ученые многих стран мира отмечают тревожные изменения в окружающей среде, имеющие глобальный характер для всей планеты. Глобальные изменения наблюдаются во всем объеме Земли и охватывают: ядро, мантию, литосферу, гидросферу, атмосферу, ионосферу и магнитосферу.

В последние годы эти процессы стали активно проявляться в виде природных катаклизмов, приводящих к большим человеческим жертвам, разрушениям и огромному экономическому ущербу во многих странах.

Международный Комитет по проблемам глобальных изменений геологической среды (IC GCGE) «Geochange» подготовил специальный доклад по данной проблеме. На основе анализа данных по землетрясениям, извержениям вулканов, цунами и других геологических и геофизических процессов, показано, что геодинамическая активность Земли за последние 100 лет непрерывно возрастает, причем, в последние десятилетия данная тенденция заметно усилилась. Это отражается в числе жертв и масштабах эконо­мического ущерба от природных катаклизмов. Аналогичная ситуация наблюдается в атмо­сферных процессах, что неоднократно отмечалось в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата ООН (IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change). Глобальные изменения окружающей среды в результате антропогенных и природных факторов, суммируясь, усиливают негативный эффект на развитие цивилизации.

Между тем, необходимо констатировать, что человечество не подготовлено к вступлению в фазу глобальных природных катаклизмов: технологически, экономически, юридически и психологически. Необходимо объединение усилий ученых, международных организаций и правительств разных стран под эгидой ООН, для принятия эффективных мер, чтобы противостоять природным катаклизмам и максимально сократить жертвы и ущерб, наносимый ими человечеству.

Руководствуясь высшими идеалами человечества и желанием максимально снизить жертвы и ущерб, наносимые природными катаклизмами, более 300 ученых из более 85-ти стран мира подписали коммюнике «GEOCHANGE». Мы надеемся, что ООН поддержит данную инициативу ученых и примет соответствующие решения во имя дальнейшего стабильного развития человеческой цивилизации и снижения жертв и ущерба, наносимых природными катаклизмами.

ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ:

УГРОЗА ДЛЯ РАЗВИТИЯ ЦИВИЛИЗАЦИИ

[Первый Доклад Председателя Международного Комитета по Проблемам Глобальных Изменений Геологической Среды “GEOCHANGE”, 30.06.2010]
Э.Н. Халилов
GEOCHANGE IC GCGE

Резюме

Приведены результаты исследований глобальных изменений окружающей среды, выраженных в статистике и масштабах различных природных катаклизмов, как атмосферного, так и геологического характера. На основе анализа статистических данных землетрясений, извержений вулканов, цунами, дрейфа магнитных полюсов и других геологических процессов, показано, что геодинамическая активность Земли за последние 100 лет непрерывно возрастает, причем, в последние десятилетия данная тенденция заметно усилилась. Это отражается в числе жертв и масштабах экономического ущерба от природных катаклизмов. Глобальный «энергетический скачек» эндогенных и экзогенных процессов на Земле начался с конца 1990-х годов.

Аналогичная ситуация наблюдается в атмосферных процессах, в частности, в увеличении числа торнадо, ураганов, тропических штормов, наводнений и т.д. Глобальные изменения окружающей среды в результате антропогенных и природных факторов, суммируясь, усиливают негативное влияние на человечество.

Между тем, необходимо констатировать, что человечество не подготовлено к вступлению в фазу глобальных природных катаклизмов: технологически, экономически, юридически и психологически. Необходимо объединение усилий ученых, международных организаций и правительств разных стран под эгидой ООН, для принятия эффективных мер, чтобы противостоять природным катаклизмам и максимально сократить жертвы и ущерб, наносимый ими человечеству.
June, 2010

Полный текст доклада : geochange-report

Глава 8. ВЫВОДЫ

1. Ускорение дрейфа магнитных полюсов

Скачкообразное повышение скорости дрейфа северного магнитного полюса более, чем в пять раз с 1990 года по настоящее время, сопровождается существенным усилением эндогенной активности Земли. В 1998 году показатель скорости дрейфа северного магнитного полюса приблизился к максимальному значению. Примерно, с 1998 года наблюдается начало резкого увеличения числа сильных землетрясений и погибших при землетрясениях людей, числа извержений вулканов и цунами (как катастрофических, так же средних и слабых).

2. Аномальное изменение коэффициента J2

В 1998 году наблюдалось начало аномальных изменений некоторых геофизических параметров Земли, в частности, скачок в значениях коэффициента J2. Этот коэффициент определяется с помощью измерений, произведенных системой лазерной дальнометрии со спутников США.

Коэффициент J2 отражает динамику соотношения экваториального и полюсного радиусов Земли. По данным NASA, в течение многих лет коэффициент J2 уменьшался, как принято считать, из-за высвобождения талой воды из мантии со времен ледникового периода. Это свидетельствовало об увеличении радиуса Земли в полюсах и его уменьшении в экваторе. Между тем, новые данные показывают, что с 1998 года коэффициент J2 начал увеличиваться. Этот процесс отражает глобальное перераспределение масс в Земле и отражает расширение Земли в экваторе и сплющивание в полюсах. Таким образом, в 1998 году произошло некое событие глобального масштаба, которое может означать, как глобальное перераспределение масс в Земле, так и незначительные изменения ее формы.

3. Изменения уровня мирового океана

В период с 1997 по 1999 годы колебания уровня Индийского океана, Западного и Центрального Тихого океана находятся в противофазе с колебаниями Восточного Тихого и Атлантического океанов. В то время, как с 1997 года уровень Восточного Тихого и Атлантического океана начал резко возрастать с максимумом в 1998 году (около 3 см), уровень Индийского океана, Западного и Центрального Тихого океана стал падать с максимумом в 1998 году (около 3 см). Эти процессы совпали по времени с аномалией коэффициента J2 . Между тем, в статье B. F. Chao и других (B.F. Chao et al., 2003) отмечается, что даже при учете модели возможного влияния перераспределений масс воды в мировом океане, фактически наблюдаемый эффект коэффициента J2 в 3 раза превосходит эти влияния.

4. Глобальные изменения температуры тропосферы

В 1998 году наблюдалось скачкообразное аномальное повышение глобальной температуры тропосферы.

5. Сильные землетрясения

Сравнительный анализ аномальных изменений коэффициента J2 с динамикой числа сильных землетрясений с М>8 с 1980 года по май 2010 года показал, что начиная с 1997-1999 годов наблюдается резкое возрастание числа сильных землетрясений и количества погибших при сильных землетрясениях по экспоненциальному закону.

6. Извержения вулканов

Сравнительный анализ извержений вулканов с вариациями коэффициента J2 также показал, что в 1997-1998 годы наблюдается глубокий минимум вулканической активности, после которого начинается резкое повышений вулканической активности, наблюдаемое по настоящее время.

7. Цунами

С 1998 года наблюдается резкое изменение тенденции в статистическом распределении ежегодных чисел, как для катастрофических цунами, так и для средних и слабых цунами. Наблюдаемый «скачек» с 1998 года в статистических показателях ежегодных чисел цунами описывается экспоненциальными трендами.

8. Наводнения

Анализ динамики числа сильных наводнений на территории США за последние 100 лет позволяет прийти к выводу, что с 1998 года наблюдается существенное увеличение этого показателя.

Изучение динамики числа поступивших сигналов о наводнениях в мире с 2002 по конец мая 2010 годы по данным Глобальной Системы Обнаружения Наводнений (Global Flood Detection System, Experimental system aiming at providing alerts for flood disasters), показало, что начиная с 2005 года наблюдается стабильное увеличение числа наводнений. Между тем, сравнение числа сезонных наводнений, начиная с 2005 года по май 2010 года (с февраля по конец мая) за тот же период в предыдущие годы, указывает на устойчивую динамику увеличения числа сезонных наводнений с каждым годом. В частности, число поступивших сигналов о наводнениях в мире с февраля по конец мая 2010 года более, чем в 2,5 раза превышает этот показатель за аналогичный период с 2002 по 2006 годы включительно.

9. Торнадо

На примере Германии показано, что с 1998 года произошло резкое повышение числа торнадо. Число торнадо в Германии за пять лет (2000-2005 годы) в 2,5 раза превысило, число торнадо за предыдущие 10 лет. Аналогичная ситуация наблюдается для территории США (раздел 4.1.2.).

10. Ураганы и штормы

С 1998 по 2007 годы наблюдается скачек в увеличении числа Северо-Атлантических тропических штормов, и эта тенденция сохраняется в настоящее время. Наблюдается также увеличение общего числа ураганов в Атлантическом бассейне с 1944 г. по настоящее время (раздел 4.1.1.).

11. Лесные пожары

В динамике ежегодных чисел лесных пожаров США с 1960 по 2007 годы, наблюдается тенденция увеличения числа пожаров, причем начало «скачка» также приходится на 1998 год.

Аналогичная динамика в статистике лесных пожаров наблюдается и для других регионов Земли. Например, в Казахстане в 1997 году наблюдался «скачек» в виде резкого повышения числа лесных пожаров и охваченных пожарами площадей.

Для территории Восточной и Западной Европы и СНГ также наблюдается тенденция резкого увеличения ежегодного числа лесных пожаров, причем общий характер их динамики может быть описан экспоненциальным трендом. Примерно, в 1998 году наблюдается «скачек» в увеличении числа лесных пожаров.

12. Роль природных факторов в глобальных климатических изменениях:

- Роль вулканической активности Земли в глобальных климатических изменениях существенно выше, чем принято считать в докладах IPCC.

- Одной из основных причин глобальных изменений температуры может являться усиление дегазации мантии в периоды повышенной эндогенной активности Земли. Этот процесс происходит в результате: увеличения числа извержений вулканов; повышения сейсмической активности и проникновения газов в атмосферу по глубинным разломам в земной коре; проникновению глубинных газов в мировой океан и в последующем, в атмосферу, в результате активизации процессов спрединга. Все это должно приводить к увеличению поступления в атмосферу парниковых газов из мантии.

- Важная роль в изменениях климата отводится глобальным изменениям в параметрах геомагнитного поля и магнитосферы, в частности, увеличению более, чем на 500% скорости дрейфа северного магнитного поля и снижению напряженности геомагнитного поля. В настоящее время влияние процессов в магнитосфере на климат Земли считается доказанным научным фактом.

- На глобальные изменения климата также влияет солнечная активность, в частности, изменения солнечной постоянной (потока солнечного излучения), что также является доказанным научным фактом.

В результате проведенных исследований сделан вывод о начале, так называемого, глобального «энергетического скачка» в проявлении энергетики нашей планеты во всех ее слоях – литосфере, гидросфере, атмосфере и магнитосфере. Начальный момент глобального «энергетического скачка» приходится, примерно, на 1998 год.

Глобальный «энергетический скачок» однозначно отражается в резком усилении статистических показателей подавляющего большинства наиболее угрожающих человечеству природных катаклизмов – землетрясений, извержений вулканов, цунами, торнадо, ураганов и штормов, наводнений и лесных пожаров.

Роль природных факторов в глобальных климатических изменениях намного существеннее, чем предполагается в официальных выводах IPCC.

ВОЗМОЖНЫЕ ПРОГНОЗЫ НЕКОТОРЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КАТАКЛИЗМОВ И КОСМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Введение

Первый доклад IC GCGE “GEOCHANGE” без этого приложения трудно назвать завершенным. Проведенный анализ динамики статистических показателей многих природных катаклизмов, геофизических и космических параметров показал тенденцию их существенного увеличения, начиная, примерно, с 1998 года. Между тем, очевидно, что основной смысл этих исследований не в формальной констатации фактов, а в возможном прогнозе событий на будущее.

Мы должны не только показать изменение динамики числа и масштабов природных катаклизмов, но также представить возможные модели дальнейшего развития событий, то есть дать долгосрочный прогноз для наиболее опасных катаклизмов Земли. В данном разделе не рассмотрены другие типы катаклизмов, но их рассмотрение планируется в последующих докладах IC GCGE.

Отношение к проблеме прогнозов природных катаклизмов может носить спорный характер, поэтому этот раздел не включен в основное содержание первого доклада IC GCGE, а приведен в качестве специального приложения 1.

Мы не пытаемся дать прогноз конкретных событий – это слишком сложная и неоднозначная проблема. Нашей целью является долгосрочное прогнозирование изменений динамики в ближайшее десятилетие глобальной сейсмической и вулканической активности и проявлений цунами. Цунами, обычно является производной от сейсмической и вулканической активности, за редким исключением, когда его причинами могут быть другие геологические процессы.

При осуществлении долгосрочных прогнозов мы опирались на общеизвестный принцип, на котором основываются долгосрочные прогнозы во всех областях науки. Основа этого принципа - чтобы заглянуть в будущее, надо хорошо изучить прошлое.

Долгосрочный прогноз динамики сейсмической активности Земли

Методология

Следуя основному принципу долгосрочного прогнозирования, нами сделана попытка изучить закономерность в изменении динамики ежемесячного числа землетрясений разной магнитуды и за различные промежутки времени.

Основной целью этих исследований является выявление закономерностей в динамике сейсмической активности Земли.

Одной из основополагающих закономерностей всех природных процессов является цикличность. Выявление объективно существующей цикличности в динамике сейсмической активности Земли является важным аспектом для долгосрочного прогнозирования. Между тем, существуют специальные технологии, позволяющие выявлять скрытые периодичности во временных рядах различных процесссов. Эти технологии включают линейные и нелинейные преобразования временных рядов. К линейным преобразованиям можно отнести различные виды осреднений временных рядов за различные интервалы времени. Для этой задачи нами применяется метод скользящей средней. Другой подход основывается на спектральном анализе, позволяющем выявить различные гармоники во временных рядах. Если использовать оба метода без специальной технологии, можно получить ошибочный результат, так как результат сильно зависит от длины фильтра и других задаваемых параметров. Между тем, существуют специальные методы, позволяющие использовать спектральный анализ с максимально объективным результатом. Эта методика описана автором в ряде работ (Халилов Э.Н., 1987; Хаин В.Е., Халилов Э.Н., 2008; 2009).

Как показали многочисленные исследования различных авторов (Ш.Ф. Мехтиев, Э.Н. Халилов, 1987; В.Е. Хаин, Э.Н. Халилов, 2009) в вулканической и сейсмической активности выделяются циклы различных порядков от сотен миллионов лет до нескольких месяцев.

Между тем, в настоящей главе не рассматривается детальный анализ временных рядов. В данном случае мы применили только первичную обработку и тренд-анализ, позволяющий установить общую тенденцию в развитии процессов во времени путем их аппроксимации более простыми функциями (прямой, синусоидой, полиноминальным трендом, экспонентой). Нам представляется весьма интересным выявление трендов в глобальной сейсмической активности для различных промежутков времени и землетрясений различной энергии.

Исследования

На первом этапе была исследована динамика изменений ежемесячных чисел земле­трясений с M>6.5, за период с 1976 по май 2010 годы, сглаженный 11-летними скользящими средними. На рис.67 приведен график изменений ежемесячного числа землетрясений с M>6.5 прямолинейный и синусоидальный тренды, отражающие динамику и цикличность в исследуемом процессе. Описываемые синусоидой циклы имеют период около 18 лет. Продолжение синусоиды с мая 2010 года по 2016 год, позволяет сделать прогноз общей динамики изменений ежемесячных чисел землетрясений. Таким образом, как следует из прогнозной части синусоиды, с 2010 по 2016 годы ожидается повышение уровня сейсмической активности.

Прямолинейный тренд также указывает на устойчивую динамику повышения ежемесячных чисел землетрясений во времени. Таким образом, прямолинейный и синусоидальный тренды, накладываясь друг на друга, усиливают суммарный эффект повышения числа землетрясений с 2010 по 2016 годы.

Рис. 67. График ежемесячного числа землетрясений с M >6,5 c 1976 по 2010 годы с прогнозом до 2016 года на основе выделения синусоидального тренда (Составил Э.Н. Халилов, 2010 г., по данным USGS)
Красным - синусоидальный тренд с прогнозным графиком сейсмической активности;
черным - график числа землетрясений, сглаженный 11- месячными скользящими средними; зеленым – прямолинейный тренд; цифры 1-17 отражают 2-3 –летние циклы сейсмической активности.

В то же время, на графике отчетливо выделяются циклы с периодами от 1,5 до 3-х лет (на графике они пронумерованы от 1 до 17-ти). Таким образом, наложив указанные циклы на синусоиду, мы получили прогнозный график глобальной сейсмической активности с 2010 по 2016 годы, в пределах которого выделяются два малых цикла сейсмической активности с периодами, в среднем, 2-3 года. В первом цикле прогнозируется максимальное значение числа сильных землетрясений в 2011 году, в 2012 году ожидается относительное снижение активности и в 2013-2015 годах прогнозируется второй, более высокий, пик сейсмической активности, после которого ожидается снижение.

Для большей объективности исследований мы попробовали применить другой подход к долгосрочному прогнозированию глобальной сейсмической активности. На рис.68 показан график ежемесячных чисел землетрясений с M>6.5, за период с 1976 по май 2010 годы. Максимальные значения наиболее высоких пиковых значений числа землетрясений выделены красными точками. Если более внимательно рассмотреть график, то будет заметно, что расстояния между пиковыми значениями (красными точками) соответствуют периодам ранее выделенных циклов, в среднем, 1,5-3 года. Мы составили тренд, огибающий пиковые значения, отмеченные красными точками. Как видно из рисунка, тренд, огибающий пиковые значения также описывается синусоидой с периодом около 17-18 лет.

Рис. 68. График ежемесячного числа землетрясений с M >6,5 c 1976 по 2010 годы с прогнозом до 2015 года на основе выделения синусоидального тренда (Составил Э.Н. Халилов, 2010 г., по данным USGS)
Красным - график ежемесячных значений числа землетрясений; зеленым - синусоидальный тренд, огибающий максимальные пики ежемесячных значений числа землетрясений; черным - график числа землетрясений, сглаженный 11-месячными средними; желтым – прямолинейный тренд; синим - прогнозная часть графика сейсмической активности.

Период времени с 2010 по 2015 годы также попадает на максимально высокую область огибающей синусоиды. Используя тот же принцип, суммирующий динамику прямолинейного и синусоидального трендов и циклы с периодом 2-3 года, мы получили прогнозную часть графика, в которой 2011 и 2013 годы отражают максимальные уровни глобальной сейсмической активности Земли.

Представляет интерес осуществление долгосрочного прогноза для катастрофических землетрясений с M>8. С этой целью нами был составлен график динамики ежегодного числа сильных землетрясений с M>8 за период с 1980 по 2010 годы, рис.69. На графике показаны прямолинейный и синусоидальный тренды, описывающие общий характер динамики глобального сейсмического процесса. Прямолинейный тренд указывает на устойчивую динамику роста числа сильных землетрясений со временем. Синусоидальный тренд позволил выявить цикличность, с периодом 17 лет. Таким образом, период выявленных циклов для сильных землетрясений совпадает с периодом циклов, выявленных для землетрясений с M>6.5, за период с 1976 по май 2010 годы. Кроме того, на графике также выявляются циклы с периодами, в среднем, 1,5-3 года, что также соответствует ранее полученным результатам.

Рис. 69. График числа землетрясений с M >8 c 1980 по 2010 годы с прогнозом до 2016 года (Составил Э.Н. Халилов, 2010 г., по данным USGS)
Синим - график ежегодного числа землетрясений; красным – синусоидальный тренд; Черным – прямолинейный тренд; зеленым - прогнозный график сейсмической активности для землетрясений с M>8.

Применяя принцип, суммирующий динамику прямолинейного и синусоидального трендов и циклы с периодом 2-3 года, мы получили прогнозную часть графика (показано зеленым), в которой 2011 и 2013 годы отражают максимальные уровни глобальной сейсмической активности Земли с относительным минимумом в 2012 году. В 2016 году прогнозируется существенное снижение сейсмической активности.

Исследуем динамику катастрофических землетрясений с M>8 за период с 1900 года по май 2010 года с целью долгосрочного прогнозирования.

Рис.70. График числа землетрясений с M >8 c 1900 по 2010 годы с прогнозом до 2016 года (Составил Э.Н. Халилов, 2010 г., по данным USGS)
Синим - график ежегодного числа землетрясений; красным - синусоидальный тренд; черным - кривая, огибающая максимальные значения графика числа землетрясений; голубым – прямолинейный тренд; зеленым - прогнозный график сейсмической активности для землетрясений с M>8.

Как и в предыдущих случаях, в данном процессе график аппроксимирован прямо­линейным (голубым) и синусоидальным (красным) трендами. Прямолинейный тренд отражает устойчивую динамику увеличения числа катастрофических землетрясений во времени. Синусоидальные тренд позволил выявить более крупные циклы сейсмической активности с периодом 75-лет (1905-1980). Максимум очередного цикла глобальной сейсмической активности приходится на период 2011-2015 годы. На графике также отчетливо проявились циклы с периодом, в среднем, 2-3 года. Суммируя динамику прямолинейного и синусоидального трендов и циклов с периодом 2-3 года, получаем прогнозную часть графика (зеленым) с максимумами в 2011 и 2013 годах и относительным минимумом, в 2012 году.

Еще одним показателем, как отмечалось выше, могут быть пиковые значения наиболее высоких циклов сейсмической активности, показанные на графике красными точками. Наиболее эффективно распределение пиковых значений описывается параболическим трендом, показанным на графике черным цветом. Параболический тренд позволил нам определить примерные амплитуды прогнозируемых циклов сейсмической активности с максимумами в 2011 и 2013 годах.

Долгосрочный прогноз динамики вулканической активности Земли

При прогнозировании глобальной вулканической активности нами использовались те же методы и подходы, которые были использованы при прогнозировании глобальной сейсмической активности.

На рис.71 показан график ежегодного числа извержений вулканов мира с 1900 по 2009 годы с прогнозом до 2016 г. График аппроксимирован синусоидальным и прямолинейным трендами. Прямолинейный тренд отражает устойчивую динамику ежегодного увеличения числа извержений вулканов, а синусоидальный тренд позволяет выделить определенную цикличность в наблюдаемом процессе. Синусоида позволила установить циклы с периодом около 26 лет. Безусловно, что эти циклы не столь очевидны, как двойные циклы с периодом 5-7 лет, состоящие из более коротких циклов с периодом, в среднем, от 2,5 до 3,5 лет. Таким образом, эти циклы, аналогичны циклам глобальной сейсмической активности с периодом в 2-3 года. Суммируя эффекты наложения прямолинейного и синусоидального трендов, на графике показана прогнозная часть (синим), в которой также выделены два цикла активности с максимумами в 2011 и 2013 годах и локальным минимумом в 2012 году.

Рис.71. График ежегодного числа извержений вулканов мира volcano.si.eduс 1900 по 2009 годы с прогнозом до 2020 г. (Составил Э.Н. Халилов, 2010 г., по данным Global Volcanism Program) volcano.si.edu
Синим - график ежегодных чисел извержений вулканов; красным – синусоидальный тренд; зеленым – прямолинейный тренд;
1-17 – циклы вулкнической активности.

Чем обосновывается такая высокая амплитуда прогнозируемых циклов глобальной вулканической активности? Ответ на этот вопрос имеет логическую основу. За период с 01 января до 31 мая 2010 года произошло 52 официально подтвержденных извержений вулканов по данным Global Volcanism Program. Таким образом, можно ожидать, что до конца 2010 года произойдет не менее 90 извержений (за год). По нашему мнению, амплитуды циклов, указывающие на 100 извержений в 2011 и примерно 110 извержений в 2013 годах, вполне допустимы.

Долгосрочный прогноз динамики числа сильных цунами

Прогноз сильных цунами в определенной степени зависит от прогноза сильных землетрясений и извержений вулканов, порождающих цунами. Между тем, нами проведены исследования возможной модели развития динамики числа сильных цунами на ближайшие пять лет.
На рис.72 показан график числа катастрофических цунами, произошедших с 1990 по май 2010 года по данным ITIC – International Tsunami Information Centre. Анализ динамики цунами показал, что за рассматриваемый период времени выделяются два ярко выраженных цикла с периодом 3 года, что соответствует циклам, выделенным в динамике ежегодных чисел сильных землетрясений и извержений вулканов. Это вполне логично, так как цунами, непосредственно связаны (в основном) с сильными землетрясениями и извержениями вулканов (подводных).

Рис.72. График числа цунами с 1990 по 2010 годы (Составил Э.Н. Халилов, 2010 г., по данным ITIC – International Tsunami Information Centre)
Синим - график числа цунами; голубым - прямолинейный тренд; красным - прогнозный график числа цунами с 2010 до 2015 годы.

Прямолинейный тренд указывает на устойчивое увеличение числа катастрофических цунами во времени. По аналогии с долгосрочным прогнозированием глобальной сейсмической и вулканической активности, на графике показана прогнозная часть (красным), на которой выделены два цикла повышенного числа катастрофических цунами с максимумами в 2011 и 2013 годах и локальным минимумом в 2012 году.

Долгосрочный прогноз солнечной активности

Одной из наиболее важных задач в исследованиях солнечной активности является прогнозирование солнечной активности. Прогнозирование солнечной активности можно разделить на три основных типа – краткосрочное (на период до 10 дней), среднесрочное (на период до нескольких месяцев) и долгосрочное (на период до нескольких десятилетий). Прогнозирование солнечной активности имеет большое практическое значение, так как в настоящее время можно считать доказанным влияние на людей проявлений солнечной активности, прежде всего, магнитных бурь и повышенной солнечной радиации проникающей к поверхности Земли. Поэтому, во многих странах население оповещается о приближении магнитных бурь и эти периоды считаются наиболее опасными для людей, чья профессиональная деятельность связана с повышенным риском (люди, управляющие всеми видами морского, наземного и воздушного транспорта и т.д.). Повышение солнечной активности, выраженное мощными солнечными вспышками, солнечным ветром и магнитными бурями могут иметь весьма опасные последствия для стабильной жизнедеятельности человечества и оказывать влияние на стабильную работу систем радиосвязи и сложного электронного оборудования. Однако, самая большая опасность высокой солнечной активности заключается в ее влияние на климат и многие природные катаклизмы, о чем свидетельствуют результаты исследований различных ученых, описанных в разделе 5.3.1.

В настоящей работе нас интересует только долгосрочный прогноз. Несмотря на то, что в деятельности Солнца выявлены достаточно ярко выраженные циклы, долгосрочный прогноз даже для хорошо изученных 11-летних циклов является весьма сложной задачей. Об этом свидетельствует тот факт, что при прогнозировании 24-го одиннадцатилетнего цикла, практически ни один прогноз, представленный разными учеными и организациями мира, до сих пор не подтвердился. Многие прогнозы основываются на создании физико-математических моделей, описывающих процесс повышения солнечной активности. Мы не ставим целью обсуждение этих моделей и только лишь приведем динамику прогнозов NASA (Национальной Аэрокосмической Администрации США), отображенную на рис.73. Как видно из рисунка, в марте 2006 года был дан прогноз 24-го цикла солнечной активности с максимальным значением в 2012 году. Амплитуда 24-го цикла прогнозировалась существенно выше, чем 23-го. В январе 2009 года прогноз показывал более умеренную амплитуду, на уровне или несколько меньше амплитуды 23-го цикла. В июне 2010 года максимум прогнозируемого 24-го 11-летнего цикла солнечной активности сместился на 2013 год, а его амплитуда показана значительно ниже, чем амплитуда 23-го цикла.

Рис.73. Динамика прогнозов NASA для Солнечной активности
(1) – число солнечных пятен в 23 цикле и прогноз для 24 цикла (NASA, March 2006);
(2) – число солнечных пятен в 23 цикле и прогноз для 24 цикла (NASA, January 2009);
(3) – число солнечных пятен в 23 цикле и прогноз для 24 цикла (NASA, June 2010).

Что стало причиной подобных изменений в прогнозах NASA в различные годы? Прежде всего, то, что начало развития 24-го цикла солнечной активности пошло по другому сценарию, чем предполагалось в различных моделях. Во-первых, 24-й цикл начался не в 2008 году, как ожидалось, а в конце 2009-го. В результате этого, были опровергнуты физико-математические модели, считавшиеся ранее наиболее удачными.

Рис.74. Прогноз 24 цикла Солнечной активности произведенный
NOAA - Национальной Океанографической и Атмосферной Администрацией США
в мае 2009 года. images.spaceref

Прогнозы солнечной активности предоставляются и другой службой – NOAA (Национальной Океанографической и Атмосферной Администрацией США). Пред­ставленные в разные годы прогнозы со стороны NOAA имели аналогичную динамику, что вполне логично. Один из прогнозов, предоставленный NOAA в мае 2009 года показан на рис. 74.

На наш взгляд, для более объективного прогнозирования солнечной активности, было бы полезно изучить более длительный период времени проявления одного из наиболее важных параметров солнечной активности – солнечной постоянной. Дело в том, что в отличие от чисел Вольфа (солнечных пятен), опирающихся на достаточно формализованный индекс солнечной активности, не имеющий четкого энергетического выражения, солнечная постоянная отражает изменение излучаемой энергии Солнца на единицу площади. График изменения солнечной постоянной имеет сходство и существенные различия с числами Вольфа. Сходство состоит в том, что на этом графике также проявляются 11-летние циклы солнечной активности, полностью коррелируемые с аналогичными циклами в числах Вольфа.

В то же время, как видно из графика солнечной постоянной с 1611 по май 2010 г. (рис.74), величина выделенной энергии Солнца в максимальных и минимальных значениях 11-летних солнечных циклов в разные годы существенно отличаются между собой, что не наблюдается в числах Вольфа. Таким образом, в солнечной постоянной ярко выражена амплитудная модуляция, связанная, по-видимому, с наложением более крупных солнечных циклов имеющих другой масштаб.

Рис.75. Возможные модели долгосрочного прогноза Солнечной активности
(1) – модель 1 прогноза солнечной активности;
(2) – модель 2 прогноза солнечнойактивности;
желтым – график фактически зарегистрированных
значений солнечной постоянной с 1611 по май 2010 г.;
голубым – прогнозные графики солнечной активности;
А, В, С - 80-90-летние циклы солнечной активности

В частности, на рис.75(1) показано наличие трех крупных циклов – А, В, С, с периодом 80-90 лет. Между тем, если максимальные значения циклов А (1780 г.) и В (1838 г.) имеют почти одинаковую амплитуду, то амплитуда максимального значения цикла С (1959 г.) значительно выше. Таким образом, как отмечали в своих работах многие ученые, исследующие солнечную активность, на фоне 11-летних циклов солнечной активности, существуют более крупные ярко выраженные циклы. Однако, на наш взгляд, особенности крупномасштабных вариаций солнечной постоянной могут помочь в прогнозировании амплитуды 24-го цикла солнечной активности. Для этого мы использовали метод зеркального отображения тренда (Халилов Э.Н., 2010). Суть метода заключается в том, что любой тренд может быть рассмотрен в качестве части более крупного цикла рассматриваемого процесса. При этом, для прогнозирования возможного развития процесса, тренд может быть зеркально отображен в продолжение фактически наблюдаемого процесса, то есть в прогнозной части. Таким образом, может быть сформирована одна из моделей возможного развития процесса, если нам неизвестны закономерности развития рассматриваемого процесса за более длительный промежуток времени.

На рис.75 (1 и 2) рассмотрено две возможных модели дальнейшего развития солнечной активности. На рис.75 (1) путем зеркального переноса левой части графика в его продолжение, предполагается, что с 1675 по 1975 годы мы наблюдаем половину периода более крупного цикла солнечной активности с периодом 610 лет. В этом случае, действительно, низкая амплитуда 24-го цикла становится очевидной. Данный цикл, возможно, отражает цикл выделенный Д.Шове с периодом 554 года (Витинский Ю.В., 1976).

Во второй модели развития солнечной активности предполагается, что наблюдаемый в изменениях солнечной постоянной тренд отражает часть более длительного цикла, чем 610 лет, о котором мы можем не знать. В этом случае 24-й цикл солнечной активности будет иметь более высокую амплитуду, чем 23-й.

Таким образом, мы имеем две концептуально возможных модели развития солнечной активности, в которых тренд солнечной постоянной описывает более крупномасштабные циклы. Обе модели однозначно содержат 11-летние и 85-летние циклы солнечной активности.

Первая модель (1) является однозначной, так как при таком развитии событий, общий период большого цикла может составить только около 610 лет. Ось симметрии этого цикла приходится, примерно, на 1975 год. При таком развитии ситуации, как было указано выше, следует ожидать, что 24-й солнечный цикл будет более низким, чем 23-й. Вторая модель (2) является неоднозначной, с точки зрения величины периода крупномасштабного цикла. Во второй модели ось симметрии приходится, примерно, на 2071 год, но она может смещаться вправо, если период крупного цикла будет еще больше. Поэтому, мы не можем однозначно говорить о возможном периоде крупно­масштабного цикла во второй модели.

В то же время, во второй модели, амплитуда 24-го цикла прогнозируется более высокой чем 23-го.

В настоящее время (до 31 мая 2010 г.) утверждать, что развитие солнечной активности точно происходит по одной из моделей, не представляется возможным. Продолжающаяся низкая активность начала 24-го солнечного цикла не может свидетельствовать о его низкой амплитуде в 2013 году. В ближайшие годы природа ответит на этот вопрос более точно.

ВЫВОДЫ

Таким образом, нами было произведено долгосрочное прогнозирование динамики общепланетарной сейсмической и вулканической активности, цунами и солнечной активности. Прогнозирование основывалось на выявлении цикличностей и других закономерностей в распределении числа землетрясений, извержений вулканов и цунами за прошлые периоды времени и использование установленных закономерностей в моделях развития процессов в будущем.

Все долгосрочные прогнозы для природных катаклизмов были осуществлены на период 2010-2016 годы. В долгосрочных прогнозах для сильных землетрясений, извержений вулканов и цунами были выделены два прогнозируемых цикла повышенной активности с максимумами в 2011 и 2013 годах и локальным минимумом в 2012 году. К 2016 году прогнозируется снижение активности всех геодинамических катаклизмов.

Глобальные изменения ряда геофизических параметров и высокая корреляция периода «скачкообразного усиления» природных катаклизмов во всем объеме Земли – в литосфере, гидросфере и атмосфере, в последние два десятилетия, свидетельствуют о выделении необычно высокого уровня дополнительной эндогенной и экзогенной энергии.

Ожидаемая активность природных катаклизмов может иметь очень серьезные негативные последствия для стабильного развития цивилизации и привести к невиданным, в истории человечества, жертвам и разрушениям. Экономические последствия для стран, подверженных природным катаклизмам, могут быть катастрофическими. Необходимо объединение ученых, международных организаций и правительств разных стран под эгидой ООН, для принятия эффективных мер, чтобы противостоять природным катаклизмам и максимально сократить жертвы и ущерб, наносимый ими человечеству

2012god

Опубликовано на сайте: 2012-04-24