Источник: Газета "Поиск"
В изучении стихийных бедствий ученые Индии и России объединили усилия
Владислав ЗААЛИШВИЛИ,
директор Геофизического института Владикавказского научного центра РАН, доктор физико-математических наук
Единую систему наблюдений за катастрофическими явлениями и районами их возможного развития создают российские и индийские ученые. Ее строят на комплексном использовании различных методов мониторинга. Исследование «Природные опасности и мониторинг горных территорий России и Индии» поддержано в рамках совместного международного конкурса РНФ и DST (Департамента науки и технологий Республики Индия). Это первый проект из Северной Осетии-Алании, получивший поддержку Фонда. Благодаря ему наука республики выходит на качественно новый международный уровень. С одной стороны, зарубежный опыт становится применим в исследованиях и практических рекомендациях российских ученых, с другой, - отечественные наработки помогают иностранным коллегам.
В работе используются фундаментальные основы динамической теории случайно неоднородных сред. Она устанавливает зависимость механических макросвойств вещества (упругость, прочность и т. д.) от его строения и структуры, в том числе на атомном и молекулярном уровнях. Руководит проектом директор Геофизического института Владикавказского научного центра РАН (ГФИ ВНЦ РАН), доктор физико-математических наук Владислав ЗААЛИШВИЛИ. Природные катаклизмы становятся все более частыми и разрушительными во многих регионах планеты. Кавказ и некоторые районы Индии в этом ряду - особые. Вот недавние примеры. В Норвегии, в губернии Финнмарк, оползень шириной 650 метров в одночасье отправил в море восемь домов. К счастью, никто не пострадал. В Дагестане обвал горной породы перекрыл дорогу в одном из районов, в результате без автомобильного сообщения остались семь населенных пунктов. В другом районе, Цумадинском, вблизи села Кванадо, сошел оползень.
- В силу большой плотности населения и высокого уровня вулканической, сейсмической, оползневой, ледниковой, селевой, паводковой и других опасностей на Северном Кавказе экономические и социальные риски очень велики, - говорит В.Заалишвили. - Специфические факторы эволюции природной среды могут провоцировать катастрофические природные и природно-техногенные процессы, ранее не изученные на достаточном для достоверного прогноза уровне и потому нередко неожиданные и разрушительные. Примеров много. Оползень в районе поселка Мизур (Северная Осетия) в 2002 году. Провалы поверхности в районе села Садон - отклик на активную в прошлом и во многом нерациональную горнодобывающую деятельность. Трагический сход ледника Колка в том же 2002 году по северному склону вулкана Казбек в Кармадонском ущелье. В мае 2014-го с противоположного склона обвалилось много горных пород и льда на территорию Грузии. В результате в верховьях реки Терек образовалось подпрудное озеро. Его прорыв (а он не исключается) грозит большим ущербом столице Северной Осетии Владикавказу, через центр которого протекает река. Приведенные примеры свидетельствуют о необходимости глубокого, всестороннего, детального изучения опасных процессов различной природы, причем не только в России, но и в других регионах Земли, где они проявляются более активно и в более разрушительной форме, считает ученый. Изучение, естественно, должно идти с привлечением зарубежных коллег. Это поможет создать подкрепленную фактами методологию оценок текущего состояния развивающихся опасных процессов, предложить и реализовать мероприятия для смягчения их последствий, своевременно прогнозировать наступление активной фазы. Стоит напомнить, что технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера включены в перечень критических технологий Российской Федерации (указ Президента РФ от 7 июля 2011 года №899). Для Индии наиболее опасны оползни. В период сильных дождей они формируются стремительно, приводя к разрушению объектов инфраструктуры и гибели тысяч людей. Вот лишь один пример. Район Нилгири, часть горных хребтов Западного Гата в штате Тамил Наду. На площади 2552,50 кв. км проживают 735 000 человек. Юго-западные и северо-восточные муссоны приносят сюда мощные дожди. Ученые Индии относят Нилгири к зоне высокой, вплоть до тяжелой, оползневой опасности. Летом 2018 года на юге и западе Индии из-за ливней и оползней погибло множество людей. Это подтвердило актуальность выбранной темы совместного проекта. Наводнение и оползни значительно нарушили железнодорожное и автомобильное сообщение на юге страны. Нынешний же сезон муссонных дождей признан в Индии одним из самых активных за 100 лет. Только за последние три месяца погибли более тысячи человек. Сталкиваясь ежегодно с этой проблемой, индийские коллеги собрали обширные данные по мониторингу и предупреждению оползней с высоким потенциалом активности. Руководитель проекта с индийской стороны доктор Ганапати возглавляет Центр по смягчению последствий стихийных бедствий и управлению. Ученый занимается исследованием оползней последние 17 лет. Он - один из авторов Атласа оползневой опасности Индии. Участвовал в полевых исследованиях оползней Малингао, Пуна, Махараштра. В настоящее время проводит исследования оползней как раз в районе Нилгири. Его недавняя работа по разработке системы раннего предупреждения для этого региона получила высокую оценку от финансирующего проект агентства ISRO. В использовании результатов исследований, поддержанных грантом РНФ, заинтересованы также Азиатский центр готовности к стихийным бедствиям и целый ряд других организаций. - Взаимодействие с доктором Ганапати началось еще в 2014-2015 годах, - рассказывает В.Заалишвили. - Активное участие в становлении общей проблематики тогда приняли видный сейсмолог, членкорреспондент РАН Алексей Всеволодович Николаев, к сожалению, скончавшийся в конце прошлого года, а также ведущий научный сотрудник Института геоэкологии РАН, кандидат физико-математических наук Валентина Борисовна Свалова. Затем к сотрудничеству подключилась наша группа Геофизического института Владикавказского научного центра. Сейчас, когда не стало Алексея Всеволодовича, мы с Валентиной Борисовной, моими учениками, кандидатами наук Димой Мельковым, Сашей Кануковым, Ольгой Бурдзиевой и другими, продолжаем вместе с индийскими коллегами развивать его и наши идеи. - Объект наших исследований - геологическая среда и ее состояние, - продолжает ученый. - Структура и свойства реальных геологических сред имеют случайную (стохастическую) природу, и этим обусловлено использование соответствующих подходов при их изучении. А.В.Николаев, учеником которого я являюсь, в свое время детально занимался сейсмикой случайно неоднородных сред. Эти работы привели к появлению принципиально новых методов исследования реальных сред на основе аппроксимации вариаций упругих показателей горных пород и плотности случайным полем, а также позволили развить методы интерпретации волновых полей для изучения «сейсмически мутных», сильно гетерогенных (то есть неоднородных) сред. В ходе реализации нынешнего проекта мы хотим на практике опробовать разработанную методологию для решения задач интерпретации данных мониторинга опасных геологических процессов природного и техногенного характера. Геофизическим мониторингом, что очень важно, в проекте активно занимается В.Свалова. Ученые считают мониторинг надежным инструментом для прямого контроля уровня напряженно-деформированного состояния и механической стабильности массива горных пород. Разработанная методика, по мнению В.Заалишвили, поможет в поиске взаимосвязи между механическими свойствами вещества и его структурой, а также строением. Решение всех этих задач повысит обоснованность раннего прогноза катастрофических процессов. Установление особенностей поведения структуры вещества на микро- и наноразмерном уровнях при импульсных и вибрационных динамических воздействиях даст возможность моделировать макрофизические свойства среды. Работы ведутся с использованием технологии искусственного интеллекта. Очень важно участие в них профессора Т.Т.Магкоева из СевероОсетинского государственного университета им. К.Л.Хетагурова. Именно его работы позволяют исследовать химический состав, атомную структуру и морфологию среды - с высокой степенью элементного разрешения и локальности (на уровне единиц микрон). С начала реализации проекта детально проанализированы активность геологических процессов на территории Северной Осетии-Алании. Отобраны тестовые участки: Луарский, Зинцарский оползни, оползень в районе Фиагдонского хвостохранилища, подвергающийся в настоящее время техногенному воздействию в результате ликвидации хвостохранилища, ледники Колка и Девдорак Казбекского вулканического массива. Разработаны системы мониторинга опасных природных процессов с использованием современных технологий на Кармадонском параметрическом полигоне (Россия) и Гималайской сети геофизического мониторинга (Индия). Выбрана оптимальная система набора данных, охватывающая ключевые параметры объектов мониторинга. Проведены исследования выбранных геологических объектов с помощью сейсморазведки, георадарного зондирования, электроразведки. Обработаны сейсмические записи мониторинга Казбекского вулканического центра. Исследован характер поведения наноразмерных частиц реальных грунтов с помощью ИК-спектроскопии для различных типов геологической среды. Начавшаяся пандемия COVID-19, конечно, внесла коррективы в нашу работу. К сожалению, пришлось отменить приезд доктора Ганапати к нам и нашу поездку в Индию. Июльская международная конференция в Индии прошла в онлайн-режиме. Однако регулярные измерения на объектах не приостанавливались ни на день. Полевая группа работает с учетом всех предосторожностей. Не сказалась пандемия и на обработке и анализе данных. Мы и в обычном режиме нередко используем онлайн-технологии, так что дистанционные методы для нас не в новинку. А вот живого общения с коллегами, учениками не хватает. Однако все мы очень надеемся, что в следующем году осуществим все запланированное: совершим намеченные поездки, проведем исследования, получим новые результаты.
