Какие виды прогнозов существуют? Прогноз непредсказуемых катастроф.
В начале года принято давать прогнозы на год. Мы хотим изменить традиции и дать сценарии развития для России до конца XXI века. В материале использованы «форсайты» (предсказания) российских и западных футурологов. И так что ждёт нас в этом столетии…
2035 год. Потеря Сибири
Три четверти огромной российской территории лежат к востоку от Урала, при том, что лишь 8 миллионов русских населяют бескрайние просторы Дальнего Востока - это меньше населения Чехии. К 2025 году нелегальная иммиграция китайцев в Сибирь и на наш Дальний Восток достигнет 20 миллионов человек (около 1 процента населения Китая). Причём российское население этого региона будет составлять 5 миллионов человек. Если такая тенденция продолжится, то к 2035 эта часть может отделиться от России и стать новым государством, полностью зависящим от Китая.
2040 год. Россия восстанавливает былое могущество
Население планеты достигло 9 миллиардов человек, и сейчас им требуется на 50% больше еды, чем в начале века. Но из-за повышения средней мировой температуры сельское хозяйство находится в упадке во всем мире, кроме нескольких государств: Канады, скандинавских стран и России.
Большая площадь страны позволяет выращивать достаточно урожая, чтобы прокормить население Российской Федерации и экспортировать продукты в другие государства. Земли в Сибири мгновенно раскупаются и распределяются между фермерами.
Кроме того, к этому моменту место нефти, главного биржевого продукта, вероятно, займет вода. А по запасам воды Россия занимает второе место в мире - после Бразилии.
2050 год. Россия vs Турция
В девятнадцатом столетии огромная, могучая и густонаселенная Россия обрушилась на Оттоманскую империю - как ее называли, "европейского больного" - и сокрушила ее. Согласно прогнозам, численность населения России и Турции сравняется к 2050 году (порядка 110 млн. человек). Футурологи предупреждают, что в роли "европейского больного" может уже выступить Российская Федерация – дескать, турки захотят взять реванш. Любопытно, что афонские старцы предсказывали, что в XXI веке будет война между русскими и турками – причем, победителем выйдет именно Россия.
2055 год. Россия в космических путешествиях
Природные катастрофы, перенаселение, войны и другие проблемы заставляют людей всерьез рассмотреть возможность переселения на другие планеты. Стоимость космических путешествий сейчас уже не так высока, поэтому космический туризм активно развивается. Позволить себе подобные поездки могут даже люди среднего класса, а богачи могут даже отправляться на экскурсии на поверхность Луны.
Россия сегодня не претендует на лидерство в космосе, но активно участвует в развитии туристических космических программ в партнёрстве с Японией, Францией и Германией. Футурологи говорят, что к середине века мы станет одним из лидеров в космическом туризме.
2060 год. Смерчи
По оценкам учёных, сезонные смерчи в России через лет 50 станут обычным явлением, и их число можно будет исчислять сотнями. Виной всему глобальное потепление. Когда на разогретое летним зноем Подмосковье и центральную часть страны надвигаются холодные циклоны, риск образование смерчей будет на очень высоком уровне. Так что скоро мы может догнать США: увы, не по уровню жизни, а по количество разрушительных ураганов.
2070 год. Роботы-призывники
К этому времени Россия полностью обновит свою армию. Так, практически все виды войск будут роботизированы. Самые большие изменения можно ожидать в ВВС: военные самолеты станут полностью автономными с момента взлета и до момента приземления. Воздушные суда (как, впрочем, и наземная техника) будут управляться искусственным интеллектом, что позволит значительно сократить расходы на подготовку и содержание военных кадров.
2090 год. Страна победившего атеизма
По прогнозам футурологов к концу века количества атеистов в России составит 80%. Причем это затронет не только православное население, но людей, представляющих исламскую традицию. Причиной столь резкой потери веры, по мнению ученых, станет прогресс в области биотехнологий и медицины, которые позволит победить многие болезни и продлить срок жизни. Высокий процент верующих останется только среди бедных слоев населения, у которых просто не будет средств на продление жизни.
Отличие плана от прогноза.
Сущность прогнозирования.
Прогноз – научно обоснованное суждение о возможных направлениях развития предприятия в будущем.
Прогнозирование – процесс разработки прогнозов, стратегии и планов деятельности организации, связывающий теорию и практику.
Прогнозирование имеет следующие стороны:
Предсказательная сторона (описательная);
Предписательная сторона
Предчувствие (описание будущего состояния дел на основе эрудиции и интуиции);
Предугадывание, которое обычно основано на опыте и практических знаниях.
Экономическое прогнозирование соотносится с таким широким понятием, как предвидение. Как правило, различают 3 формы предвидения: гипотеза, прогноз, план.
Гипотеза – научное предвидение на уровне общей теории. Обычно на уровне гипотезы предлагается качественная характеристика исследуемых объектов, т.е. общие закономерности.
Прогноз по сравнению с гипотезой имеет гораздо большую определенность, т.к. отражает и качественные и количественные характеристики. В отличие от гипотезы прогноз отличается большей степенью достоверности.
План представляет собой постановку точно определенной цели. В плане дается предвидение конкретных событий, фиксируются пути, условия и средства развития фирмы.
Главные отличительные черты плана: определенность, директивность, возможность контроля за процессами.
План и прогноз – это 2 взаимодополняющие стадии планирования. При этом главная роль отводится плану, а прогноз – это инструмент разработки плана.
Выделяют три формы сочетания прогноза и плана:
Прогноз предшествует составлению плана;
Прогноз идет вслед за планом и в этом случае прогнозирует последствия управленческих решений;
Прогнозируют в процессе составления плана.
Самое серьезное отличие – план носит директивный характер, а прогноз – вероятностный.
План – это однозначное решение, прогноз же всегда предполагает наличие вариантов.
Для достижения прогноза используют приблизительные методы. По своей сути прогнозирование шире, чем планирование, т.к. включает данные не только о фирме, но и о внешней среде.
Следует отметить и то, что прогнозирование несколько по иному подходит к объекту исследования и имеет отличные от планирования функции. Так, цель прогноза: выявить предпосылки и создать их для принятия решений фирмы, а план позволяет эти решения реализовать.
К числу наиболее важных прогностических проблем относят построение технологии прогнозов.
Типы прогнозов различают по следующим признакам:
Временной горизонт прогнозов;
Масштаб прогнозирования;
Функции прогнозов;
Характер объектов прогнозирования.
По первому признаку прогнозы различают как и планы: краткосрочные (от недели до года); среднесрочные (от года до пяти лет); долгосрочные (более пяти лет).
Среднесрочные и долгосрочные прогнозы относят к инновационной деятельности. Например, прогнозы по инвестированию, по использованию капитальных вложений, по проведению реорганизации фирмы, по разработке нового продукта и т.п.
По функциональному признаку обычно выделяют 3 типа прогнозов: поисковый, нормативный, творческий.
Обычно выделяют два вида поискового прогнозирования:
Экстраполитивный прогноз (прогноз, который проводят на основе оценки промышленных показателей);
Альтернативный прогноз или инновационный (прогноз, который основывается на утверждении, что внешняя среда фирмы и сама фирма подвержена постоянным изменениям. Поэтому иногда развитие фирмы может идти не по плану, а прерывисто (скачкообразно). Поэтому при выборе инновационной стратегии необходима разработка различных вариантов этих стратегий.
Нормативный прогноз – прогноз, который делают на базе заранее определенных целей и задача данного прогноза: определение состояния инноваций в зависимости от конкретных целей на промежуточных этапах процесса.
Творческое прогнозирование – чисто субъективное прогнозирование, которое определяется интуицией руководителя. Обычно этот тип прогноза предшествует поисковому и нормативному.
Поисковый, творческий и нормативный прогнозы желательно сочетать.
Помимо данных прогнозов выделяют по возможности воздействия на будущее 2 типа прогноза:
1. пассивный прогноз – когда фирма из-за отсутствия средств и других возможностей не предполагает воздействовать на свою внешнюю среду;
2. активный прогноз – фирма предполагает проектировать свое будущее и реально воздействовать на внешнее окружение.
По степени вероятности будущих событий прогнозы подразделяются на инвариантные и вариантные.
Инвариантные – прогнозы, которые делают, если организация рассчитывает на высокую степень определенности будущей внешней среды и поэтому разрабатывает только 1 вариант прогноза.
Вариантный прогноз основан на предположении значительной неопределенности будущей среды и значит разработке нескольких вероятных вариантов развития.
Тема 15. Планирование. Плановые расчеты и показатели.
Обычно выделяют поисковый и нормативный прогнозы. Если первый определяет возможные состояния объекта в будущем, то второй намечает пути и сроки достижения цели. Прогноз, результат которого представлен в виде доверительных интервалов характеристики объекта, называют интервальным, а прогноз, который дается в виде единственного значения,- точечным.
Очень важна заблаговременность прогнозов. Существует несколько порогов дальности предсказания, которые весьма различны в разных сферах наблюдений, поскольку время упреждения во многом зависит от природы изучаемого объекта. Так, под краткосрочным прогнозом в экономике понимают прогноз до двух лет, а в гидрометеорологии к таким прогнозам относят предупреждения от нескольких часов до двух суток. Долгосрочный прогноз в экономике охватывает несколько десятилетий, а предсказание погоды считается долгосрочным при заблаговременности от 10 суток и более. Терминологический словарь прогностики выделяет пять вариантов прогноза с учетом его заблаговременности: оперативный, краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный и дальнесрочный. Очевидно, в эпидемиологии, где требуется постоянная оперативность, первый вид прогнозов обязателен и должен иметь заблаговременность порядка суток или недели.
Долгосрочные виды прогнозирования важны при планировании кардинальных мероприятий, в частности производства профилактических и лечебных средств, подготовки и перераспределения кадров, ресурсов и других мероприятий, организация которых требует длительного времени. Краткосрочное же предсказание событий ценно, прежде всего, для оперативного проведения противоэпидемических мер.
Развитие системы хозяйствования, в том числе здравоохранения, неизменно должно сопровождаться совершенствованием форм и методов планирования, одной из обязательных предпосылок которого служит научное прогнозирование.
План развития здравоохранения большинства стран включает основные разделы: медицинскую науку, лечебно-профилактическую помощь, санитарно-эпидемиологическое обслуживание, сеть учреждений здравоохранения и НИИ, капитальное строительство и оснащение, медикаментозное обеспечение, подготовку кадров, медицинскую промышленность, финансирование и т. д.
Составной частью перспективного плана здравоохранения являются пятилетние и годовые планы. В разработке их принимают участие все органы и учреждения здравоохранения, включая и санитарно-эпидемиологическую службу. Составление плана осуществляется снизу вверх. После утверждения плана в соответствующих инстанциях (правительство, министерство и т. д.) органы здравоохранения осуществляют его практическую реализацию.
В начале 70-х годов в СССР разрабатывался план развития здравоохранения на 1976-1990 гг., который, как показало время, во многом определил направление планирования на каждое из пятилетий. Для составления научного прогноза по здравоохранению была образована специальная комиссия при Академии медицинских наук СССР. Аналогичные работы проводились и в других социалистических странах.
Понятие прогнозирования применимо к любой области знаний и человеческой деятельности. Поскольку объектом изучения данного курса является предприятие, то наибольший интерес для нас представляет научно-технический прогноз – вероятностная оценка на длительный срок тенденций, направлений и темпов развития науки, техники, структуры потребления, оптимизация путей их достижения, оценка необходимых ресурсов и стратегия технической политики в рассматриваемый период времени.
На основе прогнозов определяется потребность в конкретных видах техники, ресурсная база, формируется спрос и прочие параметры рынка. Существующее множество прогнозов различается по нескольким наиболее существенным признакам.
Различают поисковое и нормативное прогнозирование. Поисковое основано на продолжении на будущее наблюдаемых тенденций при условии, что они не будут изменены средствами управления. Его цель – выявление перспективных проблем, подлежащих решению. Нормативное прогнозирование сводится к определению возможных путей решения проблем с целью достижения желательного состояния объекта при заданных параметрах.
v По объекту исследования прогнозы разделяются на глобальные, локальные и сублокальные прогнозы.
Глобальные прогнозы касаются явлений мирового характера, мировой культуры, производства и пр.
Локальные прогнозы могут охватывать отдельные страны, регионы, области знаний, крупные производства, интернациональные компании и пр.
Сублокальные прогнозы имеют еще более узкий диапазон – регионы страны, отрасли промышленности, отдельные предприятия.
v По времени прогнозирования различают:
долгосрочные прогнозы – период действия 20 – 25 лет;
среднесрочные прогнозы – период действия 10–15 лет;
краткосрочные прогнозы – период действия 5–7 лет.
Для некоторых областей, например, градостроительство, можно говорить о сверхдолгосрочных прогнозах с временным диапазоном 50–100 лет, тогда как в политическом прогнозировании долгосрочным является прогноз на период 5–10 лет.
v По степени достоверности различают:
высокодостоверные прогнозы со степеньювероятности прогноза 50 – 60%;
достоверные со степеньювероятности прогноза 30 – 40 %;
малодостоверные прогнозы со степенью достоверности 20 % и ниже).
Понятно, что, чем короче период прогнозирования, тем выше достоверность прогноза.
В процессе прогнозирования используются множество методов , важнейшие из которых следующие: экстраполяция и интерполяция наблюдаемых тенденций; математическое и схематическое моделирование; методы экспертных оценок; историческая аналогия; прогнозные сценарии; матрицы взаимовлияющих факторов типа «затраты - выпуск»; построение графов, дерева целей, дерева проблем; использование теории игр и пр.
Для получения качественного прогноза необходимо обладать достоверной и репрезентативной информацией, как по самому объекту прогнозирования, так и смежным, связанным с исследуемым объектам.
Поскольку каждый из методов может дать различные ответы, обычно для получения достоверного прогноза используют несколько методов, результаты которых анализируют и только затем принимают окончательное решение. Со временем прогнозы устаревают, т.к. появляются новые факты, статистика, направления развития и т.п., что приводит к необходимости разработки новых или корректировки существующих прогнозов.
Значение прогнозов определяется тем, что они являются основой для разработки более подробных и детализированных плановых заданий. Поэтому качество и достоверность прогнозов – основа качественного планирования.
Прогноз не является чем-то раз и навсегда данным. Наоборот именно из-за относительно невысокой степени вероятности и скудности исходной информации прогнозы постоянно уточняют, по возможности детализируют, корректируют.
Задачи и виды планов, их связь с прогнозами
План – это разработанный по определенной форме документ, в котором на основании расчетов представлены и обоснованы технико-экономические параметры производства, предприятия, проекта на установленный период планирования. В основе разработки планов лежат прогнозы, особенно если речь идет о перспективном планировании. Однако поскольку период планирования не превышает 5 лет, то информационная база в данном случае гораздо более полная и достоверная, чем при прогнозировании. Это обеспечивает высокую степень достоверности и детализации всех видов планов по сравнению с прогнозами.
Задачи планирования в каждом конкретном случае индивидуальны и определяются изучаемым объектом. Например, в сфере производства – это создание оптимальных условий производства и сбыта продукции с учетом рыночной ситуации, ресурсных ограничений и соответствия выбранному критерию планирования. В качестве такового может быть получение максимальной прибыли, наиболее полное удовлетворение какой-то потребности, решение социальных задач и т.п.
В зависимости от выбранного классификационного признака укрупненно выделяют следующие виды планов :
v По срокам - перспективные (до 5 лет), текущие (годовые с разбивкой на кварталы) и оперативные (от месяца до смены) планы.
v По объектам – государственные, отраслевые, планы предприятия и его подразделений.
Существующие методыпланирования можно сгруппировать в такие несколько групп:
o балансово-нормативные;
o экономико-математические методы;
o программно-целевой;
o метод экономического эксперимента;
o метод сравнения вариантов и выбор оптимального по заданному критерию.
В зависимости от вида планов выбирается тот или иной метод, а иногда пользуются и несколькими методами сразу.
Для оперативного и текущего планирования, как правило, используется балансово-нормативный метод, поскольку он требует наибольшей информационной базы, что возможно при коротких сроках планирования.
Для перспективного – экономико-математические методы, основанные на математической обработке статистической информации.
Программно-целевые методы используются для перспективного и текущего планирования крупных, капиталоемких проектов, имеющих общегосударственное значение.
Метод экономического эксперимента используется, если необходимо апробировать новую систему расчетных или оценочных показателей планирования, новые формы организации производства и пр.
Метод сравнения вариантов используется повсеместно, т.к. экономический подход к управлению производством и бизнесом, характерный для рыночной системы хозяйствования, требует постоянного сопоставления затрат с результатами, что и является основой метода сравнения вариантов.
Значение планов и плановой работы в условиях рынка не только не уменьшается, но и в определенной степени возрастает. Это связано с тем, что при распределительной экономике государство, являясь единоличным собственником предприятия, с одной стороны, совмещало функции заказчика, поставщика ресурсов, контролера и пр., но с другой стороны, оно же являлось гарантом экономического благополучия предприятия. Поэтому менеджеры были ответственны перед органами управления отраслью, а ответственность носила по преимуществу административный характер.
В рыночных условиях государство не является единоличным собственником, предприятие хозяйствует на свой страх и риск, а в случае неудачи несет экономическую ответственность, которая проявляется как в виде убытков, так и в виде потери рынка, что реально может привести к банкротству со всеми вытекающими отсюда последствиями.
В распределительной и рыночной экономике имеются существенные отличия во взаимоотношениях государственных и локальных органов управления и планирования. Если при распределительной системе хозяйствования и государственной форме собственности государство полностью планировало деятельность предприятия (директивное планирование ), то в рыночных условиях подробно разработанные планы нужны только самому предприятию именно как руководство в его повседневной деятельности.
Государственные органы планирования могут ограничиться только итоговыми, сводными цифрами, что соответствует так называемому индикативному планированию, когда в плане устанавливаются только основные соотношения, индексы по объемам, ресурсам, темпам развития. Это касается предприятий всех видов собственности. Такой подход оправдан как с точки зрения формы собственности, так и из чисто тактических соображений, – при необходимости государство задает только основные индексные соотношения производства, а конкретные тактические вопросы предприятие решает самостоятельно, руководствуясь собственными планами.
Реально разработка плана – это проведение целой системы расчетов, на основании которых получают расчетные или директивные показатели, обязательные к выполнению в расчетном периоде. Все эти расчеты сводят в главном плановом документе предприятия с точки зрения текущего планирования – плане экономического и социального развития.
Кроме текущего плана важным документом планирования является бизнес-план, который разрабатывается для любого инновационного проекта, связанного с инвестированием средств и имеющего, как правило, существенные долгосрочные результаты. В этом документе разрабатывается весь комплекс расчетов, касающихся цели, формы организации, маркетинговой составляющей рассматриваемого проекта. Кроме того, устанавливаются ресурсные характеристики, уровень эффективности, формы и специфика финансирования, юридическая сторона проекта. Цель разработки бизнес-плана – обосновать эффективность инвестирования средств в проект и на этом основании – получить средства и затем – реализовать сам проект.
В настоящее время получает широкое распространение жесткая современная форма планирования – бюджетирование. Сущность его в том, что ключевые подразделения предприятия получают финансовый план, на основании которого сами планируют свою производственную деятельность и отвечают за результаты. Все эти планы взаимосвязаны и конечный результат получается как бы сложением усилий всего предприятия. Цель бюджетирования – повысить финансовую и экономическую ответственность каждого из обозначенных подразделений за свою работу и результаты.
Сложность внедрения этого эффективного метода планирования в дополнительной и явной ответственности руководителей подразделения, а также – в разработке новой дополнительной документации и внедрении ее в практику.
Вопросы для самопроверки
1. Понятия, роль, значение прогнозов и их взаимосвязь с планами производства.
2.Виды прогнозов, их классификация.
3.Методы прогнозирования.
4.Задачи и виды планов, их связь между собой и с прогнозами.
5. Методы планирования. Особенности планирования в рыночной экономике.
6.Сущность и задачи текущего планирования на предприятии.
7. Сущность и назначение бизнес-планирования.
8. Сущность, достоинства и сложности бюджетирования как формы текущего планирования на предприятии.
Современная наука прогнозирует ураганы, наводнения, извержения вулканов и другие стихийные бедствия, помогая избежать жертв и сократить экономический ущерб. И только землетрясения наносят удар совершенно непредсказуемо, убивая людей там, где они чувствуют себя наиболее защищенными, — в собственных домах. Безрезультатность усилий в сфере прогноза землетрясений привела многих геофизиков к убеждению, что эта задача принципиально неразрешима или, по крайней мере, далеко выходит за рамки возможностей современной науки: сколько-нибудь надежные краткосрочные прогнозы (в отличие от долгосрочных) сделать не удается. И все же попытки проникнуть в тайну сотрясений земной коры продолжаются. Фото ILLSTEIN BILD/VOSTOCK PHOTO
Первые примеры успешного прогноза землетрясений относятся к 1970-м годам, и тогда казалось, что финальный успех уже не за горами - надо только собрать побольше разносторонней информации о состоянии земной коры и научиться получше ее обрабатывать. Успех в решении этой задачи принес бы не только огромную практическую пользу, но и пропагандистский эффект, игравший большую роль в эпоху холодной войны. Наиболее активно проблемой занимались в США , Японии , СССР и Китае . Американцы и японцы делали ставку на крупномасштабные сети сбора геофизической информации, Советский Союз - на совершенствование обработки данных по районам высокой сейсмичности, а Китай, как уже не раз в своей истории, - на многочисленное, трудолюбивое и исполнительное население.
В тот период в КНР была создана целая армия народных наблюдателей, которые должны были сообщать в научные центры о неожиданных изменениях уровня воды в колодцах, аномалиях в поведении животных и других приметах надвигающегося землетрясения. В нескольких наиболее сейсмоопасных районах были организованы сети инструментальных наблюдений. Результаты не заставили себя долго ждать. В 1975 году китайским специалистам удалось предсказать сильное Хайченгское землетрясение с магнитудой 7,3. В течение нескольких месяцев наблюдения фиксировали аномально быстрые движения земной поверхности. Потом все чаще стали поступать сигналы от непрофессиональных наблюдателей, отмечавших, например, аномалии в поведении животных. Наконец 4 февраля в 14 часов после серии слабых толчков - возможных предвестников - была объявлена общая тревога, люди выведены из зданий, а в 19 часов 36 минут последовал сильнейший толчок, разрушивший 90% всех сооружений города Хайченг.
Из 600 тысяч горожан погибли около 2 тысяч человек и еще 27 тысяч получили ранения. Но если бы не принятые меры, число пострадавших могло достичь 150 тысяч. Впрочем, эйфория от успешного прогноза продолжалась недолго: 28 июля 1976 года непредсказанное разрушительное Таншаньское землетрясение оставило под руинами китайских городов (в том числе и в Пекине) сотни тысяч человек. В последующие годы в Китае удавалось предсказывать землетрясения, но значительно чаще стихия наносила удар неожиданно. При этом неподтверждавшиеся прогнозы не раз порождали панику среди населения и приводили к большим экономическим потерям, так что в дальнейшем даже было решено ограничить практику проведения эвакуационных мероприятий.
Неудачу китайской программы предсказания землетрясений можно было бы списать на подверженность народных наблюдателей вспышкам особой бдительности или, наоборот, неоправданного благодушия. Если так, тогда решение проблемы должны обеспечить развитые сети геофизических наблюдений. Именно на это сделали ставку США и Япония . Причем регистрацией колебаний земной коры дело не ограничивалось. Измерялись уровень, температура и химический состав воды в скважинах, скорости движения земной поверхности, аномалии гравитационного и геомагнитного полей, проводился мониторинг атмосферных, ионосферных и геоэлектрических явлений. В Советском Союзе не хватало возможностей для развертывания региональных сетей наблюдения, и вместо этого был создан ряд высококлассных локальных полигонов для комплексных геофизических наблюдений. Ожидалось, что успех придет благодаря исследованиям процесса подготовки землетрясений и новым способам распознавания аномалий, в частности, с использованием методов искусственного интеллекта - благо сильных математиков и геофизиков в стране хватало.
Но надежды на технику тоже не оправдались. Огромный рост объема получаемой геофизической информации не привел к качественному росту эффективности прогноза. Геофизикам удалось пронаблюдать большое число различных физических аномалий, предположительно связанных с процессами подготовки землетрясений (наподобие, например, быстрых движений земной поверхности перед Хайченгским землетрясением). Однако подавляющее большинство из них не обнаруживались при других землетрясениях или на других полигонах. Несмотря на все усилия, так и не удалось получить эффективный и экономически оправданный прогноз землетрясений, при котором предотвращенные потери устойчиво превосходили бы ущерб от ложных тревог.
Какие бывают прогнозы землетрясений?В строгом смысле слова прогноз землетрясения - это заблаговременное определение места, времени и силы ожидаемого сейсмического события. Но дать такой полный прогноз удается редко, и в практических целях используют более простые варианты. Первым приближением к прогнозу служит сейсмическое районирование, отвечающее на вопрос, какой силы подземные толчки в принципе могут ожидаться в данной местности. Следующие степени приближения по времени дают соответственно долгосрочный (десятки лет), среднесрочный (годы, месяцы) и краткосрочный (дни, часы) прогнозы землетрясений. Долгосрочный прогноз часто основывают на гипотезе сейсмического цикла, предложенной в середине 1960-х годов Сергеем Александровичем Федотовым, ныне академиком РАН. Ее суть состоит в том, что разрушительные землетрясения (с магнитудой 7,5 и более) повторяются в сейсмоактивных районах квазипериодически с интервалом 140 ± 60 лет, причем на разных стадиях этого цикла характер сейсмического режима меняется. С учетом районирования и параметров сейсмического цикла выделяются потенциально наиболее опасные области на срок в десятки лет, и в них концентрируются исследования с целью уточнения пространственных и временных рамок возможного сильного землетрясения. Проблема прогноза землетрясений привлекает большое число непрофессионалов. Кажется, что заниматься прогнозом так же просто, как писать стихи (а кто этим не баловался в своей жизни?). Любители обычно недостаточно осведомлены о сути проблемы, но, что хуже, редко бывают строги в своих оценках полученного результата. Типичен случай, когда результаты и алгоритм прогноза все время подгоняются их автором под поступающую новую информацию, вследствие чего создается сильно завышенное впечатление о точности применяемого метода. Сравнивая такой прогноз со строгими профессиональными результатами, любитель часто приходит к ошибочному выводу о высокой эффективности своего детища.
Время глубокого скепсиса
Постепенно в отношении самой возможности прогноза землетрясений стал развиваться глубокий скепсис, особенно сильный в тех странах, где были созданы технически наиболее совершенные сети наблюдений и где перспектива получения надежного прогноза еще недавно казалась такой близкой. При этом сомнения в возможности прогноза получили весомую теоретическую поддержку. В сейсмологии известен эмпирический закон Гутенберга - Рихтера. Он связывает число и силу толчков степенным соотношением: при увеличении энергии землетрясения в 1000 раз (на 2 единицы магнитуды) количество событий такого масштаба уменьшается примерно в 100 раз. Отсюда, кстати, вытекает важный вывод, что львиная доля всей выделяемой в земной коре сейсмической энергии приходится на небольшое число сильнейших событий. Именно они, когда задевают крупные города, причиняют наибольший ущерб. Сейсмологи без особого успеха пытались объяснить закон Гутенберга - Рихтера с самого его открытия. Однако во второй половине ХХ века выяснилось, что такой закон распределения встречается не только в сейсмологии. Сходным образом распределяются населенные пункты по числу жителей, компании по величине капитала, военные конфликты по числу жертв. В физике степенные законы распределения типичны для критических процессов (например для фазовых переходов).
Чтобы объяснить широкое распространение степенных распределений, американец Курт Визенфельд (Kurt Wiesenfeld), датчанин Пер Бак (Per Bak) и китаец Чао Танг (Chao Tang) выдвинули в 1987 году весьма плодотворную идею развития самоорганизованной критичности, или, коротко, СОК-гипотезу. Она утверждает, что сложные динамические системы, в частности земная кора, самопроизвольно эволюционируют в направлении критического состояния с сильным взаимодействием соседних элементов.
|
Сейсмостойкие здания могут даже падать, не разрушаясь. Тайпей, 1999 год. Фото GLENN SMITH/SYGMA/CORBIS/RPG |
СОК-гипотеза давала основание рассматривать литосферу Земли (земную кору и верхнюю часть мантии) как среду, постоянно находящуюся в неустойчивом состоянии. Но отсюда следовало, что реализация в данный момент того или иного землетрясения - исключительно дело случая и принципиально непредсказуема. Случайный взмах крыльев «бабочки Брэдбери» может привести в действие спусковой механизм, вызывающий катастрофические изменения. Если все так, то проблема предсказания землетрясений снимается, как принципиально неразрешимая, а то и вовсе «ненаучная», вроде попыток изобрести вечный двигатель. Говорить о предсказании землетрясений в части международного научного сообщества стало считаться дурным тоном, и даже само слово «предсказание» было изгнано из научной литературы. Если уж приходилось касаться этой щекотливой темы, то пользовались менее обязывающим словом «прогноз». Мода в науке не менее требовательна, чем в одежде, и в 1990-х годах в США и Японии исследовательский проект, ставящий целью поиск методов предсказания землетрясений, имел весьма мало шансов получить поддержку. В 1994 году конгресс США даже принял особое решение о прекращении целевого субсидирования программ прогноза землетрясений и переводе усилий на задачи сейсмостойкого строительства.
В самом деле если прогноз невозможен, то следует заняться другими вопросами, например развитием программ быстрого оповещения. Своевременная информация о приближающихся волнах цунами уже спасла тысячи жизней. Если бы в Индонезии , на Цейлоне и в Индии существовали такие системы, число жертв гигантского Суматранского землетрясения 2004 года было бы намного меньше. Разрабатываются и еще более быстрые системы оповещения, нацеленные, например, на остановку скоростных поездов и опасных производств за то небольшое время, пока сейсмическая волна со скоростью 6-8 км/с распространяется по земной коре от эпицентра землетрясения до потенциально опасного объекта.
Приметы и предвестники
Вечером 11 ноября 1855 года в столице Японии Эдо (современный Токио) горизонт был подернут дымкой, от земли поднимался странный ветерок и туман, называемый в Японии «чики», но звезды горели необычайно ярко. И старик сторож сказал князю, что такая же погода была в Етиго и Синсю, когда он чудом пережил два сильных землетрясения. Над ним посмеялись, но он наварил запас риса, погасил везде огонь и стал ждать. Ночью земля затряслась, дома повалились, но благодаря предусмотрительности сторожа пожара на его дворе не было. Японский геофизик профессор Цуней Рикитаке (Tsuneji Rikitake), автор модели возникновения земного магнитного поля, посвятивший специальное исследование обоснованности народных примет, предсказывающих землетрясения, считает эту историю легендой. И все же старый сторож, возможно, по-своему был прав. Установлено, что при сейсмической активизации из земли может выделяться особенно много радиоактивного газа радона. Испускаемые им заряженные частицы ионизируют молекулы воздуха, порождая центры конденсации влаги и способствуя образованию тумана. Иногда зоны активных геологических разломов трассируются из космоса или с самолета по линейным скоплениям облаков. Предпринимались даже попытки прогноза землетрясений по картам облачности, впрочем без особого успеха. Проявления предвестников землетрясений очень мозаичны, поэтому естественно стремление сейсмологов использовать характеристики, осредняющие их проявление на большой площади. Такой характеристикой могут быть параметры ионосферы (особенно нижних ее слоев, более подверженных воздействию с поверхности Земли). Неоднократно фиксировалось аномальное поведение ионосферы в районах сильных землетрясений. Предложен ряд моделей, связывающих развитие аномалий в ионосфере с выбросами радона, изменением напряженности электрического поля в атмосфере, возбуждением ионосферы низкочастотными упругими колебаниями, возникающими при подготовке землетрясений. Показано, что средние статистические характеристики ионосферы изменяются во время подготовки и реализации землетрясений. Однако эти изменения малы и выявляются только статистически для большого числа землетрясений, а для отдельных событий незаметны на фоне шума.
Скепсис идет на убыль
Вывод о принципиальной непредсказуемости землетрясений встретил не только поддержку, но и естественный- почти на подсознательном уровне - протест. Разве такой масштабный процесс, когда целые хребты смещаются на десятки метров, может запускаться совершенно спонтанно, без всякой подготовки? А если имеет место подготовка, значит, ее можно наблюдать. Естественно, что работы в области прогноза землетрясений не прекратились, и вскоре стало ясно, что тезис об их принципиальной непредсказуемости не отвечает реальной ситуации или, по меньшей мере, требует существенных уточнений. В самом деле ведь на Земле существуют не только сейсмоактивные, но и асейсмичные районы, где землетрясений практически не бывает. Вряд ли литосферу и этих областей также можно описывать как непрерывно находящуюся в критическом состоянии. А значит, бывают разные степени критичности, и соответственно можно оценивать вероятность возникновения сильного землетрясения. Если такая вероятность изменяется в сотни и тысячи раз, то это уже отнюдь не бесполезная информация.
Из модели сильного землетрясения как критического процесса следовали определенные выводы о характере его возможных предвестников. Например, естественно предположить, что сейсмический режим перед сильным землетрясением становится более критическим, нежели чем в спокойное время. В процессе развития критичности резко увеличивается чувствительность среды к внешним воздействиям. И действительно, сейсмологи не раз замечали, что перед сильными землетрясениями литосфера сильнее откликается на прохождение приливных волн или циклонов. Причем эти слабые по геологическим меркам воздействия могут играть роль спускового крючка. Например, крупные землетрясения чаще случаются вблизи полнолуния и новолуния, когда приливы наиболее высоки. Один из характерных признаков роста критичности - аномально высокая изменчивость в интенсивности сейсмического режима, то есть наличие отчетливых периодов активизации и затишья. На повышенную критичность указывает также рост числа разнесенных пространственно, но близких по времени сейсмических событий, а также увеличение доли относительно сильных толчков.
Подобные признаки и ранее отмечались как характерные для предвестникового режима. Но прежде это были эмпирически замеченные соответствия, а теперь они получали теоретическое обоснование. Это был значительный прогресс. Раньше прогноз землетрясений строился, по сути, на опыте и интуиции сейсмологов. Теперь же стало возможным проверять аномалии на соответствие некоторому теоретически ожидаемому сценарию развития неустойчивости в соответствии с СОК-гипотезой. Так из совокупности эмпирических, не вполне достоверных корреляций начало вырастать нечто, отдаленно напоминающее физическую теорию сейсмического процесса.
Впрочем сомнения в предсказуемости сильных землетрясений тоже пошли на пользу науке, поскольку стимулировали тщательную проверку всевозможных методов прогнозирования. Стало правилом хорошего тона тщательно и однозначно формулировать алгоритм прогноза и регулярно публиковать его новые версии. Это позволяет всем желающим самостоятельно его проверять и оценивать эффективность. Почти все алгоритмы прогноза были, кстати, разработаны в рамках советской (а затем российской) сейсмологической школы. Дольше и тщательнее других проверялся алгоритм среднесрочного прогноза сильных землетрясений с магнитудой более 8, получивший обозначение М8. За время проверки он предсказал 7 из 9 сильных землетрясений с упреждением не более 5 лет. Для выдачи экстренных предупреждений этого, конечно, недостаточно. Однако такой прогноз позволяет заблаговременно принять меры по снижению возможного ущерба от ожидаемого удара стихии и повысить готовность к проведению спасательных мероприятий. Сравнение этих прогнозов с моделью случайного угадывания показало, что, по крайней мере в статистическом смысле, предсказывать землетрясения можно. В результате с конца прошлого века скепсис относительно возможности прогнозирования в сейсмологии пошел на убыль, и тематика предсказания землетрясений снова получила гражданские права в науке.
Критические явленияКритические явления и сопутствующие им степенные законы распределения возникают тогда, когда система состоит из большого числа объектов, сильно взаимодействующих между собой. Это приводит к согласованному поведению многих частиц и развитию «конкуренции» между разными типами такого согласованного поведения. Так, при метастабильном фазовом переходе, скажем, при вскипании перегретой воды, стоит возникнуть зародышу новой фазы, как к нему сразу присоединяется и переходит в новую фазу большое число окружающих его атомов. При этом возникает конкуренция за атомы с соседними зародышами, от хода которой зависит распределение образовавшихся пузырьков по размерам. Аналогично более крупные города сильнее привлекают людей, предоставляя больше возможностей в выборе работы и отдыха. Подобный кооперативный тип поведения резко отличается от того, когда отдельные элементы системы ведут себя независимо, подобно молекулам идеального газа.
Эпоха раздвоенного сознания
Почему же так трудно прогнозировать землетрясения? Попробуем сравнить эту задачу с прогнозом погоды. На собственном опыте мы знаем, что он не всегда точен. А теперь представьте, что синоптики не располагают никакими средствами измерения внутри атмосферы - им доступны лишь замеры температуры, влажности и давления под тонким слоем почвы. Конечно, такие данные несут определенную информацию о метеорологических процессах, но вряд ли построенный по ним прогноз будет хорош. А ведь сейсмологи (по крайней мере, до конца 2007 года) находились именно в таком положении: прямой доступ на глубины, где происходят землетрясения, был невозможен. Ситуация в земных недрах оценивалась сугубо косвенным образом, по изменениям, сделанным на поверхности Земли.
Другая причина трудностей состоит в том, что мы, по сути, не знаем, что такое землетрясение. Еще в 1980-х годах известный советский сейсмолог Николай Виссарионович Шебалин настаивал, что предсказание землетрясений невозможно, так как для них нет хорошей физической модели. Это утверждение нуждается в некоторых пояснениях. Принято считать, что причиной землетрясений являются высокие тектонические напряжения, а сами они трактуются по аналогии с разрушением обычного образца горной породы, только очень большого. Нетрудно взять образец, положить под пресс и, постепенно повышая усилие, наконец его разрушить. Можно также (пусть косвенным путем и весьма грубо) оценить величину напряжений в литосфере. Так вот, оказывается, что эти напряжения много меньше тех, что требуются для разрушения пород. Как же тогда возникают землетрясения? Пока непонятно. Особенно загадочно существование так называемых глубоких землетрясений. При огромных давлениях внутри мантии Земли (а очаги землетрясения фиксируются до глубины в 700 километров) даже для того, чтобы произошла подвижка по уже готовому разлому, требуются гигантские напряжения. А никаких указаний на существование столь высоких напряжений нет и в помине. Наоборот, все данные говорят о том, что напряжения в мантии весьма умеренные. Пожалуй, если бы глубоких землетрясений не было, то в учебниках вполне убедительно доказывалось бы, что их и быть-то не может. Без удовлетворительной физической модели набор возможных прогнозных признаков интерпретировать трудно. Остается, по сути, отслеживать вариации интенсивности сейсмического процесса и пытаться выявить неустойчивости в его режиме. Именно на такой подход и ориентированы существующие в настоящее время методы прогноза.
Таким образом, к началу XXI века сейсмология оказалась как бы раздвоенной. С одной стороны, доминирующей теоретической концепцией остается модель землетрясения как критического явления. Она показала себя очень полезной для понимания совокупности процессов, сопутствующих подземным толчкам, и ей не видно достойной альтернативы. Но из этой же модели вытекает случайность и непредсказуемость землетрясения. С другой стороны, имеется опыт прогнозирования. И пусть даже качество прогнозов недостаточно для практического использования, оно явно намного выше, чем можно было бы ожидать при случайном угадывании. Теоретически невозможный прогноз оказался отчасти реализованным на практике.
Одним из путей преодоления этого противоречия стал переход от детерминированного понимания задачи предсказания землетрясений к вероятностной модели прогноза. Изменение внешних условий и внутренняя эволюция геологической среды влияют на вероятность реализации в ней сильного землетрясения, но само оно все же остается случайным событием. Подвижка, начавшаяся в области высокой вероятности сильного события, может остаться микроземлетрясением (что чаще всего и случается), но имеет также шанс развиться в сильный толчок. При таком подходе и овцы целы (модель землетрясения как критического явления сохраняется), и волки сыты (вероятностный прогноз оказывается, тем не менее, вполне возможен).
Необычные землетрясенияКрайне редко землетрясения случаются даже в районах, которые считаются асейсмичными. Самое удивительное из таких событий произошло 25 марта 1998 года в море Сомова у островов Баллени, на расстоянии около 500 километров от побережья Антарктиды, на стабильной океанической плите. Между тем, по современным сейсмотектоническим представлениям такие плиты должны быть абсолютно «пассивными». В континентальных асейсмичных областях землетрясения обычно приурочены к древним зонам опусканий - грабенам (узким прогибам земной поверхности, наполненным осадочными породами). Подобные зоны часто связаны с современными долинами крупных рек. Например, такая структура соответствует правому берегу реки Москвы в черте города и ниже по течению. Русская платформа в целом асейсмична. Подавляющее большинство регистрируемых на ней толчков связано со взрывами и карстовыми явлениями. Однако есть и еще один источник сейсмичности. В земной коре существуют направления (каналы) преимущественного распространения сейсмических волн. Благодаря одному из таких каналов на Русской платформе, в частности в Москве, хорошо ощущаются колебания от толчков, происходящих в зоне глубокой сейсмичности в Румынии. Уверенность в том, что на Русской платформе не бывает собственных местных землетрясений, настолько укоренилась, что при упоминании в летописях о подземных толчках, скажем, в Москве или Твери, сейсмологи, как правило, сразу пересчитывают их параметры на случай предполагаемого глубокого очага в Румынии. При всей обоснованности такого подхода он может привести к утере информации о действительно бывших в прошлом заметных землетрясениях на Русской платформе. В некоторых случаях сейсмологи сталкиваются с искусственными (спровоцированными) землетрясениями. Например, в окрестностях крупных водохранилищ вероятность сейсмического события заметно возрастает после толчков другого, возможно, далекого землетрясения или, например, сильного подземного ядерного взрыва. В связи с этим в прессе периодически появляются сообщения, будто те или иные землетрясения были инициированы в военных или политических целях. Однако даже если бы подобные планы действительно существовали, любому специалисту очевидно, что уровень развития современной сейсмологии не позволяет их реализовывать.
Новые надежды
В последние годы в исследованиях по прогнозу землетрясений стали широко применяться космические средства наблюдения. Сильные землетрясения - это крупномасштабные события, дающие мозаичную картину предвестников на большой территории. Новые спутниковые технологии позволяют отслеживать деформации земной поверхности, изменения температуры почв при выбросах глубинных флюидов, изменения в свойствах ионосферы, связанные с подготовкой и реализацией сильных землетрясений.
В работах по прогнозу землетрясений NASA, например, делает ставку на массированное использование высокоточной системы глобального позиционирования GPS, а также появившихся чуть позже спутниковых радаров с синтетической апертурой InSAR. GPS позволяет с точностью до миллиметров отслеживать положения точек земной поверхности, где установлены стационарные приемники, и оценивать скорости их движения. Предполагается, например, что отклонения от равномерного смещения вдоль разломов системы Сан-Андреас в Калифорнии - одного из самых сейсмически активных районов Северной Америки - позволят выявить места зацепок и накопления напряжений, то есть вероятные места готовящихся землетрясений. Технология InSAR дает площадные изображения смещений земной поверхности за интервалы времени между последовательными обзорами территории. Объединение данных GPS и InSAR обеспечивает возможности мониторинга движений земной поверхности, немыслимые еще несколько лет назад. Остается только непростая задача: выделить из этих данных сигнал, позволяющий прогнозировать место и силу будущего землетрясения.
Другой прорыв в исследовании землетрясений реализуется в настоящее время совместно Геологической службой США (USGS) , Международной научной программой глубокого континентального бурения (ICDP) и Национальным научным фондом США (NSF). Он состоит в том, чтобы подобраться к самому очагу землетрясения. С этой целью начиная с 2004 года бурилась специальная скважина, которая в прошлом году пересекла тело разлома Сан-Андреас на глубине 3 километров. В настоящее время в скважине устанавливают приборы глубинной обсерватории SAFOD (San Andreas Fault Observatory in Depth) , которые будут передавать информацию непосредственно из зоны готовящихся очагов землетрясений.
Среди современных европейских систем наблюдения особый интерес представляет французская программа на основе запущенного в 2004 году спутника DEMETER (Detection of ElectroMagnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions). Она предусматривает проведение как дистанционных, так и наземных наблюдений с целью проверки и привязки космических данных. Эта программа интересна тем, что ориентирована на прогнозирование землетрясений по данным об изменении состояния ионосферы. Правда, пока еще рано говорить о получении на данном направлении значимых результатов.
Подводя итог, можно сказать, что согласно современным представлениям прогноз землетрясений принципиально возможен, по крайней мере, в вероятностном понимании. Но какой точности прогноза реально достичь - еще не ясно. Хочется также отметить, что, хотя справиться с задачей пока не удалось, работы по прогнозу землетрясений принесли немало пользы для науки в целом. Они оказались пионерскими для широкой и крайне актуальной сферы исследований: изучения признаков неустойчивости в поведении сложных динамических систем самой разной физической природы. Ранее, в середине прошлого века, сейсмология оказалась первой областью знания, где стала понятна особая роль степенных распределений. В настоящее время разработанные в сейсмологии общие подходы применяются к оценке устойчивости самых разных динамических систем, вплоть до экономических и социальных.