НАУКА УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ И ЭНЕРГОЭКОЛОГИЯ: СИСТЕМА ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ КАТАСТРОФ

#Научно-образовательная и просветительская газета "Природа-Общество-Человек: ноосферное устойчивое ра

Введение

Неизбежность появления новых научных теорий заключается в осознании недостаточности имеющихся. Попытки объяснения непонятного в природе с позиций старых хотя и верных, но не всё объясняющих теорий не увенчаются успехами даже в том случае, если будут добыты новые данные. Вместе с тем прежние известные,«фактические материалы, рассмотренные через призму новых научных представлений, могут разрешить пирамиду нерешённых противоречий, накопившихся в процессе добывания и осмысления знаний».

Возможность эффективной борьбы с опасными процессами различного происхождения заключается в знании не только их генезиса, но и причин роста потерь общества в процессе его развития.

Осознание учёными реалий негативного взаимодействия природы и общества позволило сформулировать иные задачи на XXI в. Во главу угла ставится устойчивое развитие общества. Ведущей тенденцией становится междисциплинарный синтез и поиск эффективных методов управления экономической и экологической безопасностью.

При этом возникают две главные проблемы. Первая — отсутствие обоснованной единицы измерения, и вторая — отсутствие эталона, в отношении которого должно осуществляться сравнение измеряемой величины с эталоном измерения.

Решить эту проблему возможно только с помощью специальной научно-методической системы, лежащей в основе информационно-аналитического обеспечения анализа риска катастроф различного генезиса.

Далее перейдём к рассмотрению основных понятий.

Основные понятия

Для анализа риска катастроф различного генезиса предлагается методический аппарат энергоэкологии катастроф различного генезиса. По нашему мнению,энергоэкология катастроф является составной частью и новым направлением в науке устойчивого развития. 

Развитие - процесс закономерного изменения, перехода из одного состояния в другое, более совершенное; переход от старого качественного состояния к новому, от простого к сложному, от низшего к высшему.

20 октября 1987 г. на Пленарном заседании 42 сессии Генеральной Ассамблеи ООН было дано первое определение устойчивого развития.

Устойчивое развитие подразумевает удовлетворение потребностей современного поколения, не угрожая возможности будущих поколений удовлетворять собственные потребности.

Удовлетворение потребностей современного поколения основывается, в том числе на разработке стратегии устойчивого развития всего мирового сообщества в общем и человека в частности.

Основная трудность в разработке стратегии устойчивого развития заключается в том, что законы права, цели и решения не согласованы с законами реального мира, что является причиной глобального системного кризиса.

Все законы можно разделить на:

1. Законы, которые можно отменить при определённых обстоятельствах.

2. Законы, которые нельзя отменить ни при каких обстоятельствах.

Законы первого типа называются законами Права, а законы второго типа – законами Природы (Реального мира).

Закон Природы — это правило, которое подтверждено практикой и на протяжении тысяч лет просеяно через сито времени. В нём остаётся неисчезающая сущность, самое глубокое и нужное каждому Человеку — устойчивое правило сохранения жизни.

Наука устойчивого развития объясняет, что существует возможность не только адекватно объяснить окружающий нас Реальный мир, но и целенаправленно его изменить, проектировать и управлять его развитием, активно используя фундаментальные законы.

Естественно, что наука устойчивого развития строится не на пустом месте. Научное наследие науки устойчивого развития основывается на работах таких учёных как Н. Кузанский, И. Кеплер, Г. Лейбниц, М.В.Ломоносов, И. Кант, Д. Максвелл, С.А. Подолинский, К.Э.Циолковский, В.И. Вернадский, П.Г. Кузнецов.

Ключевая задача науки устойчивого развития —выделить проблемы и вопросы, показать их взаимные связи и возможности решения как творческий процесс синтеза разнообразных естественнонаучных, технических и социальных знаний.

Этот процесс становится возможным только в том случае, если ясно, что измерять и как измерять при проектировании развития систем различного назначения.

Способность соизмерять разнокачественные потоки в устойчивых и универсальных мерах должна стать одним из главных требований к науке устойчивого развития. Надёжная мера позволит проводить корректное сравнение различных оценок, адекватно и объективно оценивать ситуацию, правильно определять цели, ценности и идеалы и увязывать их с ресурсами, потребностями и возможностями, осуществлять научно обоснованное прогнозирование, эффективный контроль. Только через соизмерение можно связать наблюдаемый нами и описываемый словами естественного языка окружающий Человека мир с миром точных наук.

Отсутствие этих понятий в общих дисциплинах является причиной разрыва связей в понимании целостности социальных и природных процессов, лишает возможности согласовывать практическую деятельность в различных предметных областях с законами природы и общественного развития, а, следовательно, не позволяет осуществить обоснованное проектирование устойчивого развития предприятий, отраслей, регионов, стран и мира.

 Отличительные признаки науки устойчивого развития

Все принципиальные особенности методологии Международной научной школы имени П.Г. Кузнецова ориентированы на сохранение развития в системе природа—общество—человек. В чём заключается суть этой методологии?

1. В основе лежит положение, введённое ещё в XVвеке Николаем Кузанским, который для выхода из схоластических разговоров связал понятие «ум» (mens) с понятием « измерение» (mensurare). Только через измерение и удаётся связать наблюдаемый нами и описываемый словами естественного языка окружающий мир с миром естественных наук, закрепляющих результаты постижения этого мира языком математики. По этой причине в работу по проектированию устойчивого развития социально-природных систем допускаются только те понятия, которые можно выразитьв терминах устойчивых измеримых величин. Это положение известно в науке как принцип наблюдаемости. Все понятия выражаются не просто в терминах устойчивых измеримых величин, а в терминах универсальных, пространственно-временных величин. Наиболее общей из них является понятие мощность – работоспособность в единицу времени.

2. Использована методология тензорного анализа Г. Крона, базовым постулатом которого является: «Какой бы сложной, суперсложной система не была, её сущность может быть представлена скалярным уравнением. Нахождение такого уравнения является самым сложным, неформальным, творческим делом. Но если такое уравнение составлено, дальше работает мощный аппарат тензорного анализа с инвариантом мощности». Это положение известно в науке как принцип инвариантности А. Эйнштейна.

3. Система природа—общество—человек рассматривается как космопланетарная, открытая, динамическая, волновая, неравновесная система с выделением не только внутренних связей, но и внешних – с космической средой. В качестве инварианта проектирования устойчивого развития использован закон сохранения мощности.

В работах Международной научной школы имени П.Г. Кузнецова показано, что он является наиболее общим инвариантом в системе природа—общество—человек, дающим возможность работать с любым другим инвариантом. Этотзакон «пронизывает насквозь» всю систему и обладает свойством изоморфизма на всех её микро-, макро-, суперуровнях.

4. Все базовые понятия в системе природа—общество—человек являются группой преобразования с инвариантом мощность. Названия этого инварианта, выраженные в понятиях той или иной предметной области, являются ее проекцией в той или иной частной координатной системе. Он проявляется:

— в философии – категории время- пространство, покой-движение и другие;

— в математике – понятия координатная система, инвариант и другие;

— в физике – величина, законы сохранения и другие;

— в химии – фотохимические, эндотермические и экзотермические преобразования и другие;

— в биологии – обмен веществ, размножение и другие;

— в экологии – понятия: продуктивность или производительность ресурсов, их запасы и потери и другие;

— в экономике – понятия: производительность труда, прибыль и многие другие;

— в финансах – понятие активы и их обеспечение;

— в праве – понятия законы права и законы природы;

— в политике – понятие власть, управление и многие другие.

5. Авторы рассматривают развитиеобщества как творческий процесс, направленный на изменение направления и скорости потоков свободной энергии (полезной мощности) в Пространстве и Времени. Это изменение достигается за счёт реализации идей, возникающих в головах людей.

Общеизвестно, что международное экспертное сообщество для оценок разнообразных социальных, экономических и экологических ресурсов и процессов использует три вида разнородных мер:

1. Денежные меры;

2. Натуральные единицы;

3. Безразмерные единицы.

Используя эти меры в качестве измерителей разнородных процессов, мы неизбежно получаем искаженную картину мира и, в частности, иллюзию его роста и развития.

Естественно возникает вопрос: «Существует ли такая универсальная система мер, использование и развитие которой дает возможность измерять, соразмерять и соизмерять разнородные процессы и понятия, определяющие содержание общепринятого глобального принципа «устойчивое развитие»?

Методический аппарат науки устойчивого развития позволяет соразмерить и соизмерить, то есть «сшить» в единую картину разнородные принципы, показатели, индикаторы, критерии, методы, технологии, которые используются в проектировании перспективного развития различных объектов управления.

В ряде работ Пространство-время определяется как система [LRTS]-величин Бартини-Кузнецова. Законов Реального мира (Природы) может существовать столько, сколько существует [LRTS]-величин, где Rи S-целые (положительные и отрицательные) числа от минус до плюс бесконечности.

Закон сохранения – это утверждение о том, что [LRTS]-величина является инвариантом в определенном классе систем реального мира, определяемом размерностью [LRTS]-величин. Стандартная запись: [LRTS]=const или «Все изменяется количественно, но остается неизменным качественно» в границах определенного класса систем, определяемого размерностью [LRTS]-величины:

[LRTS]= [LRTS]0+[LRTS-1]*t1+[LRTS-2]*t2+…..

В вершине известных на сегодня законов сохранения лежит закон сохранения мощности как первый закон открытых для потока энергии систем (Лагранж, Д. Максвелл, П.Г. Кузнецов):

[L5T-5]=const

Рисунок 1 – Закон сохранения мощности в количественном выражении

1.  Закон сохранения Жизни (В.И. Вернадский) является следствием – проекцией закона сохранения мощности в частную систему координат:

P*t≥0, [L5T-5]

2. Закон сохранения развития Жизни является развертыванием во времени закона сохранения Жизни (П.Г. Кузнецов).

P*t+P*t2+P*t3≥0, [L5T-5]

Предмет науки устойчивого развития состоит в соизмерении связей между естественными и социальными (в том числе и духовными) процессами.

Каждая наука, так же как и любая научная теория, имеет определенные границы. Эти границы определяются языком и базовыми принципами данной науки.

Границей применимости законаявляется система координат – класс систем как качество с соразмерностью [L5T-5]. И как количественная определенность закон сохранения мощности записывается как сохранение равенства:

N=P+G, [L5T-5]

Не сразу бросается в глаза, что из данного определения следуют все основные законы существования открытых для потоков энергии систем, и в том числе живых систем.

Вместе с тем известно, закон сохранения энергии [L5T 4]=E=const справедлив для замкнутых по потокам энергии систем [L5T-5]=E=0, т.е. систем, которые не потребляют и не производят потоков энергии. Живые системы не относятся к данному классу систем.

Все живые системы – от элементарных простейших и до Человечества в целом – являются открытыми для потоков энергии системами, и в силу этого их фундаментальным законом сохранения является закон сохранения мощности, как первый закон для открытых по потокам энергии систем. 

В контексте сказанного специалисты Международной научной школы устойчивого развития устойчивое развитие определяют так – это хроноцелостный процесс сохранения неубывающих темпов роста производимой полезной мощности при неувеличении темпов потребляемой мощности, сокращении потерь мощности за счёт воспроизводимых прорывных технологий и повышении качества управления. 

С какими угрозами сталкивается современное человечество? Все угрозы Человечеству можно разделить на две большие группы: внутренние и внешние. Особое место занимают катастрофы природно-техногенного и социального характера. Как было показано выше, к внутренним угрозам относится все, что создает ложное представление о мире, иллюзию его роста и развития. К внешним угрозам относятся космические факторы.

Безусловно, все это имеет место, но в какой мере? Как измерить масштаб бедствия? В каком соотношении находятся внутренние и внешние факторы? Можно ли дать их количественное сравнение?

Все эти вопросы требуют адекватной и универсальной системы мер, дающих возможность сравнивать антропогенные и космические факторы, оценить масштаб бедствия и выработать научно-обоснованную стратегию действий.

В качестве научно-обоснованной системы оценки последствий катастроф выступает новое направление науки устойчивого развития — энергоэкология катастроф различного генезиса.

Экология— (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году.

Энергоэкология— наука совсем молодая, в её основе лежит изучение энергоэкологического способа производства и потребления, введенного в научный оборот лишь в начале XXI века. Её особенность в том, что она носит междисциплинарный характер. Во-первых, она объединяет два взаимозависимых, но не совпадающих процесса: способ удовлетворения потребностей общества в энергии, характерный для того или иного технологического уклада, уровень и последствия характерного для той же эпохи взаимодействия общества и природы (вовлечение в производство и уровень использования природных ресурсов, воздействие производства, войн, жизни людей на окружающую среду). Во-вторых, эта категория связывает воедино все фазы воспроизводства - процессы добычи, обращения и потребления природных ресурсов, пронизывает все звенья общества, ибо все они являются потребителями энергии и других природных ресурсов и в большей или меньшей степени влияют на окружающую среду. В-третьих, эта категория не случайно родилась именно в начале нового века, в период нарастающей глобализации, одним из наиболее глубоких измерений которой является энергосектор.

Вопросам энергоэкологии посвящён целый ряд работ отечественных и зарубежных учёных.В большинстве из них это направление понимается как оценка взаимопереплетения технологического и экологического способов производства, способы обеспечения общества (производства и населения) энергией и экологические последствия применения этих способов. То есть сокращение энергетических потерь и увеличение КПД системы с одновременным сокращением экологических вещественных отходов решает энергоэкологическую задачу развития системы.

Катастрофы— скачкообразные изменения, возникшие в виде спонтанного ответа системы на плавные изменения внешних условий.

Энергоэкология катастроф различного генезиса— оценка последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) различного генезиса, позволяющая оценивать прошлые и настоящие, а также предвидеть будущие риски от воздействия ЧС на население, природу, экономику, экологию региона, выраженные в единицах мощности Вт, кВт и т.д.

При такой оценке появляется возможность приведения к единице мощности разнородные ЧС, суммированные и выраженные одним числом, что очень важно в ситуации сравнения несопоставимых (разнородных) показателей, численные значения которых не подлежат операции суммирования.

Чрезвычайная ситуация (ЧС)— это обстановка на определенной территории или акватории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Цельюэнергоэкологии катастроф различного генезиса является разработка комплекса методов, позволяющих дать оценку влияния катастроф на население, природу, экономику, экологию региона, выраженные в единицах мощности — Вт. Оценка энергоэкологических последствий катастроф различного генезиса направлена на изучение тех показателей (индикаторов), которые отражают устойчивое развитие системы «природа—общество—человек». Для решения этих задач методы изучения энергоэкологических последствий ЧС применяются в комплексе с методами других наук – физики, математики, экологии и т.д.

Чтобы реализовать поставленную цель, необходимо последовательно решить следующие задачи:

Задачи энергоэкологии катастроф различного генезиса:

1. Исследование последствий катастроф различного генезиса с точки зрения их влияния на систему «природа—общество—человек», выраженную в системах индикаторов устойчивого развития.

2. Расчёт и оценка базовых индикаторов энергетической оценки влияния катастроф различного генезиса.

3. Расчёт и оценка дополнительных индикаторов энергетической оценки влияния катастроф различного генезиса.

4. Оценка и прогноз энергоэкологической безопасности от катастроф различного генезиса.

5. Разработка страховых рейтингов территорий с позиций энергоэкологической безопасности от катастроф.

6. Разработка критериев создания безопасных условий жизни от воздействия катастроф – прогноз и ликвидация последствий катастроф (компенсация ущерба на основе измеримых величин, выраженных одной единицей измерения).

Объект изучения энергоэкологии катастроф состояние, динамика и прогноз изменений в системе «природа—общество—человек» под действием ЧС различного генезиса.

Основные определения энергоэкологии катастроф различного генезиса

Энергоэкологическая безопасность от катастроф – это такое состояние населения, природы, экономики, экологии региона, при котором риск последствий катастроф не превышает некоторого приемлемого уровня и обеспечивает возможность устойчивого развития. Единым критерием энергоэкологической безопасности от катастроф является нерушимость природных, экономических, социальных условий для жизни и деятельности населения региона. При этом под приемлемым уровнем понимается величина антропогенной нагрузки с учётом плотности катастроф не более 70 кВт на км2.

Индикаторы устойчивого развития показатели (выводимые из первичных данных, которые обычно нельзя использовать для интерпретации изменений), позволяющие судить о состоянии или изменении экономической, социальной или экологической переменной.

Потенциал устойчивого развития региона совокупная способность региона обеспечивать хроноцелостный процесс сохранения неубывающих темпов роста производимой регионом полезной мощности при неувеличении темпов потребляемой регионом мощности, сокращении потерь мощности за счёт производимых прорывных технологий и повышении качества управления на всех уровнях региона, отрасли, муниципалитета, предприятия, человека.

Система базовых индикаторов оценки энергоэкологических последствий катастроф различного генезиса это система индикаторов, отражающих изменения в значениях базовых показателей устойчивого развития под действием ЧС различного генезиса.

Система дополнительных индикаторов оценки энергоэкологических последствий катастроф различного генезиса - это система индикаторов, отражающих изменения в значениях дополнительных показателей устойчивого развития под действием катастроф различного генезиса.

Энергоэкологический баланс катастроф различного генезиса это показатели, которые характеризуют равновесие (баланс) в системе «Природа—Общество—Человек» под действием катастроф различного генезиса.

Коэффициент устойчивости экономики региона к воздействию катастроф отражает устойчивость экономики региона к воздействию катастроф. Определяется как частное от полной мощности катастроф к ВРП (полной мощности) региона.

Полная мощность катастроф последствия катастроф различного генезиса, приведённые к одной единице измерения и выраженные в единицах мощности – Вт.

Плотность мощности катастроф (коэффициент мощностной нагрузки катастроф) определяется отношением полной мощности катастроф к площади региона в км2.

Плотность полной мощности или антропогенной нагрузки - определяется отношением годового суммарного энергопотребления к площади страны с единицей измерения - киловатт на квадратный километр.

Неустойчивость биосферы - это отношение плотности полной мощности (антропогенной нагрузки) к константе Федотова, равной 70 кВт/км2.

Коэффициент неустойчивости биосферы с учётом плотности катастроф определяется как отношение суммы плотности полной мощности (антропогенной нагрузки) и плотности катастроф, к константе Федотова.

Полная мощность страхового рынка (страховые премии (взносы)) определяется суммой страховых премий (взносов), вносимых за страхование, которые страхователь вносит страховщику.

Мощность потерь страхового рынка (выплаты по договорам страхования) выплаты, которые осуществляет страховщик страхователю в результате наступления страхового случая.

Полезная мощность страхового рынка (прибыль) разница между полной мощностью страхового рынка региона и его мощностью потерь.

Коэффициент страховой защищённости населения от катастроф различного генезиса  показатель, отражающий страховую защищённость населения конкретной территории от катастроф различного характера. Определяется как частное от полной мощности страхового рынка и мощности катастроф. В случае если коэффициент страховой защищённости окажется ниже 1, то это означает, что мощность ЧС превышает мощности страхового рынка региона и население не обеспечено страховой защитой от катастроф. При значении коэффициента страховой защищённости более 1 население обеспечено страховой защитой в случае проявления ЧС различного генезиса.

Страховые рейтинги территорий с позиций энергоэкологической безопасности от катастроф различного генезиса присвоение рейтингов регионам, основанных на анализе энергоэкологических показателей страховых рынков этих территорий.

Система базовых параметров энергоэкологии катастроф различного генезиса представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Система базовых параметров науки устойчивого развития и энергоэкологии катастроф различного генезиса

1. Методический аппарат оценки последствий катастроф различного генезиса

1.1 Постановка задачи формализованного описания энергоэкологической оценки последствий ЧС различного генезиса

действия катастроф различного генезиса включает в себя 5 этапов:

1. Найти функциональное отображение предметной области в концептуальной модели на основе методологии знаний.

2. Найти отображение концептуальной модели в теоретико-множественную модель на основе методологии системного анализа.

3. Определить множество показателей качества, характеризующих систему.

4. Выделить подмножество из данного множества показателей существенно меньшей мощности, такое, что степени влияния подмножества на систему и системы на данное подмножество эквивалентны влиянию системы на полное множество показателей.

5. Найти интегрированный показатель качества, учитывающий влияние подмножества на систему.

1.2. Решение задачи

I. Возможность приведения потерь от катастроф различного генезиса к одной единице измерения – мощности (Вт) – в соответствии с теоретическим аппаратом технологии проектирования устойчивого развития региона, основанных на универсальных принципах проектирования в системе природа-общество-человек, развиваемых в Научной школе устойчивого развития.

II. Предоставляется возможность, используя совокупное действие ЧС различного генезиса, отобразить: а) Изменение значений мощности базовых индикаторов устойчивого развития региона; б) Изменение значений мощности дополнительных индикаторов устойчивого развития региона.

III. Система базовых индикаторов энергетической оценки влияния ЧС различного генезиса:

1) Прогнозная оценка изменения энергетических мощностей региона в результате проявления ЧС различного генезиса;

2) Прогнозная оценка изменения энергетических мощностей региона в результате проявления ЧС различного генезиса за прошлые исторические эпохи;

3) Плотность мощности ЧС региона (коэффициент мощностной нагрузки ЧС);

4) Прогнозная оценка последствий ЧС различного генезиса в отраслях экономики региона.

IV. Дополнительные индикаторы мощностной оценки влияния ЧС различного генезиса:

1) Прогнозная оценка социально-экономических и экологических последствий ЧС различного генезиса в случае гибели взрослого человека (ребёнка);

2) Коэффициент устойчивости экономики региона к воздействию ЧС.

V. Интегрированный показатель:

1. Коэффициент неустойчивости биосферы с учётом плотности ЧС.

VI. Пространственно-временная динамика индикаторов устойчивого развития с учётом действия катастроф различного генезиса.


В следующем выпуске:

- Перевод ущерба от катастроф различного генезиса в единицы мощности;

- Расчёт базовых индикаторов устойчивого развития в условиях отсутствия информации;

- Методика расчёта системы базовых и дополнительных индикаторов оценки энергоэкологических последствий ЧС различного генезиса;

- Прогнозная оценка изменения энергетических мощностей региона в результате проявления катастроф различного генезиса;

- Интегрированный показатель: коэффициент неустойчивости биосферы с учётом плотности ЧС;

- Энергоэкологический баланс катастроф различного генезиса;

- Индекс уровня безопасности катастроф (DSLI).