Прогноз - обоснованное суждение о возможном состоянии объекта в будущем или альтернативных путях и сроках достижения этих состояний. Прогнозирование -- процесс разработки прогноза.
Статистические методы прогнозирования - научная дисциплина, к основным задачам которой относятся:
- разработка, изучение и применение современных математико-статистических методов прогнозирования на основе объективных данных;
- развитие теории и практики вероятностно-статистического моделирования, экспертных методов прогнозирования, в том числе методов анализа субъективных экспертных оценок на основе статистики нечисловых данных;
- применение методов прогнозирования в условиях риска и комбинированные методы прогнозирования с использованием совместно экономико-математических и эконометрических (как математико-статистических, так и экспертных) моделей.
Научной базой статистических методов прогнозирования является прикладная статистика и теория принятия решений. Основные решаемые задачи и математические подходы - вероятностное распределение ожидаемых характеристик и событий, интерполяция линейная и с помощью сплайн-функций, экстраполяция.
«Теория катастроф» - как наука, так же как и прогностика, сформировалась во второй половине прошлого века. Использование математических подходов и методов «Теории катастроф» перспективно для решения прогностических задач, в которых есть скачкообразные изменения функций или структурная перестройка системы - как её катастрофа или возникновение новой структуры. С помощью неё можно выявлять условия и время возникновения так называемых бифуркаций - катастрофических изменений плавно изменяющихся процессов или функций.
К футурологическим общим методам прогнозирования можно отнести [61]:
- изменение объекта или воздействие на объект для желаемого будущего, в том числе в результате разумной деятельности;
- работу с будущим объектом, как с проектом в настоящем, хотя объекта ещё нет;
- моделирование будущего объекта в настоящем и сценарии развития;
- исследование будущего в обратном направлении, как обратных тенденций, для определения вероятности его наступления в настоящем;
- работу с альтернативным будущим в моделях прошлого и настоящего (ретроальтернативистика - «что было бы, если бы было, не так как было»);
- исследование возникающих или назревающих проблем и противоречий, для определения будущего объектов и процессов, на которые повлияют эти проблемы.
В последние годы появилась информация о том, что футурологическими методами прогнозирования, кроме крупных финансовых корпораций, заинтересовались политики и военные. Цель этих исследований и проектов Будущего - свержение неугодных государственных режимов и изменение глобального мироустройства в интересах транснациональных финансовых монополий.
Современные информационные технологии, новые аналитические методы обработки исторической статистики и текущей мониторинговой информации позволяют на качественно новом уровне решать проблему прогноза наступления катастрофических процессов в окружающей среде. Для предвидения будущего процессы и явления в природной среде, антропогенная активность, промышленная и хозяйственная деятельность, экономика и социальные процессы, имеющие глобальную связь и взаимовлияние, должны рассматриваться системно, в едином ключе. Современные катастрофы имеют синергетический характер и возникают на границе этих областей или полностью их охватывают.
Основатель исторической географии Н. Гумилёв и английский историк А. Тойнби обратили внимание, что переселение народов на новые земли, кроме политических изменений, вызывает там изменение ландшафта и климата. Они становятся такими же, какими были на прежнем месте, с которого эти народы ушли [61].
И, тем не менее, несмотря на подробное изложение научных методов, используемых в прогностике и футурологии, они не могут в целом следовать научному методу, так как не могут быть верифицированы никакими методами, кроме как ожиданием будущего (примечание: верификация - проверка, проверяемость, способ подтверждения, проверка с помощью доказательств каких-либо теоретических положений путём их сопоставления с опытными или эмпирическими данными).
Пытаясь прогнозировать Будущее человечества, нужно учитывать, что сложные системы с множеством обратных связей и случайные хаотические системы с конкурирующими силами обычно непредсказуемы.
Пока синергетика не обладает достаточной предсказательной силой в общественной сфере. Социальная или политическая реакция чаще всего непредсказуема, особенно, если нет достаточной информации о схожих ситуациях в прошлом [60].
Природные, техногенные и социальные катастрофы протекают в условиях действия множества различных факторов, любой из которых может стать причиной катастрофы.
Основным недостатком практически всех существующих подходов прогнозирования мега-катастроф и ЧС является отсутствие единой методики для комплексной оценки и учёта влияния нескольких факторов одновременно. Отсутствуют единые подходы выявления фактора первопричины и исследования механизма запуска катастрофы [28, 29, 30].
Точное знание причин, вызывающих те или иные опасные природные явления и ЧС, имеет принципиальное значение для повышения точности их прогнозирования, а, соответственно, и возможности их предупреждения и снижения ущерба от них. Существующие методы определения времени и места возможного опасного природного явления и ЧС основываются преимущественно на вероятностно-статистических подходах и данных локального мониторинга определённых физических параметров или предвестников и пока не обеспечивают желаемой точности прогноза [62, 63].
2.4 Методы контроля, оценки и исследования опасных явлений природного, техногенного и социального характера
Основное назначение всех методов контроля, оценки и исследования процесса развития опасных явлений природного, техногенного и социального характера - это предупреждение и прогнозирование кризисных и чрезвычайных ситуаций. Поэтому они являются основной и неотъемлемой частью методов прогнозирования ЧС.
Наиболее развита в инструментальном и научно-методическом отношении система контроля и мониторинга опасных явлений в природной сфере. Контроль и мониторинг опасных явлений техногенного характера в основном сводится к локальному контролю уровня химических, электромагнитных и шумовых загрязнений окружающей среды или факта регистрации аварийных выбросов и является продолжением мониторинга природной сферы. Контроль и мониторинг состояния промышленного оборудования и его аварийности осуществляется также различными ведомствами по отраслям промышленности и транспорта.
Оценка состояния опасных явлений социального характера осуществляется также самыми различными ведомствами Министерства здравоохранения, Министерства внутренних дел, Министерства юстиции и др. Исторический обзор исследования опасных природных явлений сделал С. М. Мягков в работе [64].
Исследования природной среды, включая неблагоприятные природные явления, начались в России в ХVIII в. и приобрели широкое развитие во второй половине ХIХ в.
Прогнозирование неблагоприятных природных явлений с оперативным предупреждением началось во второй половине ХIХ в. В ХХ в. шло быстрое развитие всех областей знаний о природных опасностях и защите от них. Главной особенностью отечественного научного подхода являлся поиск теоретически осмысленных и статистических по форме зависимостей распространённости и параметров неблагоприятных природных явлений от обусловливающих их природных факторов [64, с. 188].
Современная наука прогнозирования чрезвычайных ситуаций развивается в основном по двум направлениям:
- прогнозирование сейсмически опасных явлений;
- прогнозирование опасных метеорологических явлений.
Вместе с тем, несмотря на огромный опыт и накопленные знания, достоверность и точность прогнозирования остаётся пока на недостаточно высоком уровне.
При прогнозировании землетрясений на первом месте стоят методы прогноза, использующие предвестники землетрясений, которые делятся на три группы: сейсмические, гидрогеодинамические, геохимические [62].
На основе изучения предвестников строятся модели долго-, средне- и краткосрочного прогнозов землетрясений. Но для понимания реальных процессов подготовки землетрясений, прогноза их места, силы и времени наступления, существующих методов, несмотря на большой объём данных, пока недостаточно. Член-корреспондент РАН А.В. Николаев считает, что ключевой проблемой подготовки сильных землетрясений и их прогнозирования является раскрытие механизмов взаимодействия геофизических полей [65].
Наиболее ярко выраженным эффектом взаимодействия является «наведённая сейсмичность» - изменение характеристик сейсмичности и процессов подготовки сильных землетрясений под влиянием природных и техногенных воздействий: земных приливов, изменений скорости вращения Земли, солнечной активности, атмосферного давления, сильных землетрясений, штормовых микросейсм; создания крупных водохранилищ, добычи нефти, газа, твердых ископаемых, проведение подземных ядерных испытаний, создание мощных электрических разрядов в земной коре и других воздействий.
В части прогнозирования опасных метеорологических явлений также не ясен механизм начального импульса, приводящего барическую систему в движение. Непонятны физические процессы, которые содействуют развитию ураганов и других атмосферных явлений, приводящих к чрезвычайным ситуациям. Имеется ряд теорий, основанных на данных многолетних глобальных наблюдений, но их развитие тормозится из-за необходимости увеличения требуемого объёма наблюдений [62, с. 62-77].
Насчитывается более 150 методов, способов и приёмов прогнозирования. Выделяются следующие основные методы прогнозирования: эвристические или методы экспертных оценок, экстраполяции, математические методы моделирования. Для сложных процессов, какими являются практически все ЧС и которые характеризуются совокупностью несвязанных или слабосвязанных параметров, необходимы комбинированные методы, на основе которых должна быть разработана самостоятельная группа методов прогнозирования опасных природных явлений и ЧС [66; 67, с. 100].
Рассмотрим более подробно теории, методы, способ и приёмы, с помощью которых могут быть выявлены закономерности процесса развития опасных явлений различного характера, и которые уже используются или могут быть применены в современных методах прогнозирования катастроф и ЧС:
- статистические методы исследования проявления ЧС;
- оценка повторяемости и определение цикличности проявления ЧС;
- аналогия и сопоставление аналогий в характере развития различных процессов и проявления ЧС;
- сопоставление скорости изменения анализируемого фактора и процесса развития и проявления ЧС;
- энергетическая оценка процессов развития и проявления ЧС;
- комплексный подход в оценке влияния различных факторов;
- критические уровни факторов, обусловливающих возникновение ЧС;
- метод безразмерных относительных коэффициентов оценки факторов, обусловливающих возникновение ЧС;
- инструментальные методы прогнозирования ЧС (комплексный, многоуровневый мониторинг геофизических, геохимических, биологических параметров среды);
- методы оценки рисков;
- теория катастроф;
- методы нелинейной механики.
Статистические методы исследования проявления ЧС предполагают создание определённого набора данных, его систематизацию и обработку с помощью статистических вычислений. Прежде всего, надо отметить, что нельзя переоценивать значение статистических методов исследования. Применение статистического анализа к изучаемому явлению не должно сводиться к одним математическим выкладкам. При изучении каждого явления необходим самый тщательный анализ сущности явления. Статистическая обработка должна помочь оценить закономерности, выявленные при анализе сущности явления или процесса.
Сейчас методы статистического анализа, благодаря своей наглядности и возможности сопоставления, получили широкое распространение при оценке относительной опасности территории и зонированию территории по степени опасности для населения [68, 69, 70; 66, с. 170-180].
В качестве примера исследования динамики различных процессов в социальной сфере можно привести работы И.А. Гундарова. Он провёл и описал в своих монографиях комплексное исследование демографической ситуации в России с помощью обработки и совмещения статистических данных медицинских, экономических, экологических и социологических показателей России/СССР и ведущих мировых держав [71-73].
Для определения закономерностей каких-либо явлений или процессов с использованием статистики эффективен метод частотно-статистического анализа. Своим происхождением он обязан криптологии - науке о методах шифрования и дешифрования и, в частности, криптоанализа. Для расшифровки закодированных текстов используется частотный анализ символов и его сопоставление с частотным анализом букв алфавита, используемых в специфических и обычных текстах. Замена наиболее употребляемых символов в зашифрованном тексте на наиболее употребляемые буквы выбранного в качестве возможного используемого языка шифра позволяет найти ключ к его разгадке.