МАТЕМАТИКА И ЭКОЛОГИЯ
В.Пененко, доктор
физико-математических наук.
Во время военного конфликта в Сербии сотрудниками лаборатории
математического моделирования гидродинамических процессов в
природной среде проводился расчет численных сценариев загрязнений
атмосферы. Выполненные расчеты показали, что конфликт в локальной
области с поражением экологически опасных объектов имеет
региональный масштаб. Практически все страны Европы получили в
большей или меньшей степени свою порцию загрязнений.
Проблемы охраны природной среды вот уже многие годы остаются
одними из самых животрепещущих тем в мировом сообществе. В нашем
институте этими вопросами начали заниматься с 1975 года, когда
Г.Марчуком была организована лаборатория гидродинамических
проблем окружающей среды. В те годы в мире только начинались
исследования окружающей среды с помощью методов математического
моделирования, так что вновь созданная лаборатория довольно
быстро заняла свою "экологическую" нишу в числе ведущих
коллективов СССР. Успешно применяя и развивая методы,
использованные ранее для задач теории переноса излучения и физики
атмосферы, лаборатория создала целый ряд математических моделей
различной степени сложности для решения задач охраны атмосферы
больших городов и индустриальных регионов.
На разных этапах исследования методология моделирования
отрабатывалась и апробировалась на конкретных задачах для
Новосибирска, Алма-Аты, Кемерова, Софии (Болгария), Астраханского
газоконденсатного комплекса, Канско-Ачинского энергетического
комплекса, Удоканского промышленного района, Московского
индустриального региона, Байкальского промышленного региона, для
горнодобывающих открытых разработок практически для всей страны.
Проблема охраны природной среды, как известно, имеет комплексный
характер. За период существования лаборатории было налажено
сотрудничество со многими коллегами из других институтов Академии
наук. С самого начала действия программы "Сибирь" лаборатория
принимала активное участие в реализации экологических задач.
Особо следует отметить совместные разработки с Институтом
химической кинетики и горения СО РАН по аэрозольной технологии
для народного хозяйства и по развитию методов математического
моделирования процессов трансформации загрязняющих примесей и
прогнозированию вторичных загрязнений природной среды продуктами,
возникшими в результате преобразования первично выбрасываемых
веществ.
В последнее время сотрудники лаборатории участвуют в программе
интеграционных исследований СО РАН и это позволило сохранить
связи с коллегами и вместе с ними создать неформальный творческий
коллектив, имеющий большой научный потенциал и заделы для работы
в новых условиях.
Развивается методология для решения взаимосвязанных задач
экологии и климата в условиях воздействия естественных и
антропогенных факторов. Антропогенные воздействия -- это
загрязняющие примеси, поступающие в климатическую систему от
различных источников, тепловые выбросы в больших количествах,
изменения характеристик поверхности Земли на больших площадях.
Они влияют на атмосферную циркуляцию как напрямую, так и
опосредованно, в режиме прямых и обратных связей.
Существующие и будущие системы мониторинга могут дать
представление о текущем состоянии природной среды. Однако, кроме
текущего состояния, необходимо прогнозировать ее изменения.
Специфика прогнозирования состоит в том, что антропогенные
воздействия чаще всего имеют как бы незаметное влияние, их трудно
выделить непосредственно в данных наблюдений.
Созданная методология совместного использования моделей и
натурных данных строится на комбинации методов прямого и
обратного моделирования. Она позволяет учесть все доступные
данные наблюдений с тем, чтобы повысить качество прогноза и
оценить тенденции малых изменений, что и является основной
задачей оценки экологической перспективы. Это новый класс задач
экологического проектирования, который в настоящее время успешно
разрабатывается.
Для прогнозирования возможных последствий антропогенных
воздействий и оценки эффективности природоохранных мероприятий
требуются многофункциональные математические модели.
С помощью созданных моделей и методов возможно оценивать
последствия экологических катастроф. Одним из недавних примеров
таких оценок является расчет численных сценариев загрязнения
атмосферы во время военного конфликта в Сербии. Выполненные
расчеты показали, что конфликт в локальной области с поражением
экологически опасных объектов имеет региональный масштаб.
Практически все страны Европы получили в большей или меньшей
степени свою порцию загрязнений. Эти последствия еще долго будут
сказываться на качестве природной среды, а, следовательно, и на
жизни людей. Очень печально, что при таком большом научном
потенциале и опыте решения природоохранных задач, которым
обладают европейские страны-члены НАТО, заранее не был трезво
оценен возможный экологический ущерб от военных действий.
Этот пример показывает, что для индустриально нагруженных
регионов экология на современном этапе переходит в разряд
стратегических и важнейших социально-экономических и
геополитических факторов. Поэтому необходимо разрабатывать новые
подходы к решению экологических задач и оценке природоохранных
мероприятий, позволяющих выявлять предпосылки возникновения
экологически неблагоприятных ситуаций, оценивать их масштабы и
создавать информационную основу для принятия решений с позиции
безопасности.
стр.
| 
