Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: Земля меняет кожу. Лавины, обвалы, оползни, провалы

• Название: Катастрофы в природе: Земля меняет кожу. Лавины, обвалы, оползни, провалы
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: Прочая научная литература

Окружающий мир наполнен грандиозными перемещениями вещества на поверхности и внутри планеты. В соотношении с жизнью отдельного человека этот процесс почти незаметен лишь изредка напоминая о себе в моменты природных катаклизмов, таких как землетрясения, обвалы, снежные или каменные лавины. Книга об этих опасных явлениях природы.

---

Геоморфология ведёт исследования на стыке многих наук и, прежде всего геологии, физической географии, физики и химии. При изучении процессов протекающих на Земле и других объектов Солнечной системы геоморфология использует данные таких наук, как астрономия, космогония, астрофизика и других.

Объектом геоморфологии является рельеф земной поверхности и иных твёрдых космических тел. Её исследования основываются на данных наблюдений и оценки влияния на рельеф различных разномасштабных пространственно-временных процессов и явлений. Таких как гравитация, тектоника, вулканизм, атмосфера, гидросфера и солнечная радиация.

Геоморфология важное практическое направление науки. Её методы позволяют производить инженерную оценку рельефа необходимую при освоении залежных территорий, строительстве и берегозащите. Изучать связь рельефа с климатом, погодой, гидрорежимом и биоты различных участков земной поверхности. Прогнозировать возникновения опасных явлений – лавин, обвалов, оползней, провалов и др.

По сравнению с прошлым арсенал современной геоморфологии значительно расширился благодаря аэрофотосъемке и спутниковым наблюдениям, использованию в обработке данных мощных вычислительных средств. Находящиеся на земной орбите приборы позволяют осуществлять глобальный мониторинг состояния атмосферы, биосферы, гидросферы и всей поверхности Земли.

Наземные, воздушные, подводные автоматические системы дают возможность исследовать ранее недоступные для непосредственного наблюдения объекты, а видеотехника получить представление об их форме и расположении почти в реальном масштабе времени.

Беспилотные аппараты – дроны сегодня решают всевозможные задачи, от исследования атмосферы и земной поверхности, до изучения ледяных пустынь и морских глубин. Они позволяют осуществлять аэрофотосъёмку с разрешением в несколько сантиметров с высоким качеством цветных изображений и др.

24 октября 1946 года первая фотография Земли из космоса была получена запущенной США ракетой «V-2» с суборбитальной траектории 35 миллиметровой кинокамерой на чёрно-белую киноплёнку. 14 августа 1959 года сделана первая спутниковая фотография Земли американским спутником «Explorer 6». 6 августа 1961 года с корабля «Восток-2» советский космонавт Герман Титов впервые выполнил ручную фото- и киносъемку Земли из космоса.

Благодаря выходу человека в космос Земля стала ближе для понимания. Помимо огромного потока разнообразных телеметрических данных наблюдения с земной орбиты позволяют отслеживать состояние атмосферы и гидросферы, процессы антропогенного загрязнения морских акваторий и суши, состояние биоты и многое другое.

В 2016 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований США в течение почти трёх месяцев осуществляло онлайн-трансляцию со дна Марианской впадины. Она велась с трёх видеокамер подводного аппарата «Okeanos Explorer» и выкладывалась в Интернет.

Спутниковый мониторинг позволяет оценивать экологическую ситуацию на обширных территорий, отслеживать последствия землетрясений, извержений вулканов, обвалов, оползней, селей, снежных лавин, абразии, эрозии, состояние ледяного покрова планеты и многое другое. Его эффективность доказана многолетними работами на пилотируемой орбитальной станции «Мир» (1986—2001), Международной космической станции (действует с 1998 года) и автоматическими космическими станциями ЕС, Китая, России, США и Японии.

Спутниковые изображения выполняются в различных частях электромагнитного спектра. Так, оптико-электронные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности и способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах.

Горизонтальные скорости происходят в основном из-за движения тектонических плит. По данным GPS они представлены на карте в виде линий, проходящих от каждого участка (NASA, Google, 2016).

С помощью радарной съёмки (SAR) строятся различные карты рельефа не только земной поверхности, но и других планет Солнечной системы. Этот метод даёт возможность следить за состоянием поверхности сквозь облачность и в тёмное время суток. Это особенно важно для мониторинга ледовой обстановки во время полярной ночи и др.

Спутниковые системы навигации типа GPS (Global Positioning System), пройдя сложный путь от военных разработок, сегодня позволяют определять местоположение объектов на земной поверхности и в околоземном космическом пространстве. Проводить исследование современных движений земной коры и многое другое.

Благодаря росту вычислительной мощи и цифровым способам получения и обработки данных появилась возможность создания компьютерных 3D-моделей местности, сменивших прежние макеты из папье-маше. Исходными данными для них становятся детальные планы городов и топографические карты, материалы аэрофотосъемки, лазерного сканирования и спутниковые снимки сверхвысокого пространственного разрешения.

Фрагменты ландшафта планет Солнечной системы (по данным NASA, 2015—2016). Меркурий – район метеоритного кратера Мендельсон. Венера – район вулканического пика Идунн Монс. Марс – впадина и чёрные дюны.

Прежние пояснительные записки и надписи на картах сменили разветвлённые электронные системы сбора, обработки, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных. Они позволяют осуществлять поиск различных сведений на цифровых картах локального и глобального масштабов в геологии, землеустройстве, картографии, метеорологии, муниципальном управлении, транспорте, экологии, экономике и многих других областях.

Вместе с тем ожидать, что спутниковые системы решат все проблемы исследования Земли пока ожидать не приходится. Их создание трудоёмко и очень затратно. Всегда остаются вопросы детальности и непрерывности съёмки. А оборудование для записи видео уступает по разрешению фотосъёмке, и охватывает сравнительно небольшую площадь поверхности планеты.

С другой стороны, изучение процессов протекающих на земной поверхности ограничено периодом семидесятых годов прошлого столетия – времени начала получения спутниковых изображений. Иными словами на 2016 год период фотолетописи не всей, а только отдельных участков составляет менее пятидесяти лет. И если для быстротекущих процессов в атмосфере можно получить сведения о её динамике, то для изучения рельефообразующих факторов на поверхности, с учётом низкой степени разрешения ранее использовавшейся техники, он недостаточен.

Современные цифровые технологии привнесли в изучение планеты детальность, масштабность и оперативность. Стало возможным заглянуть в самые отдалённые уголки планеты, наблюдать процессы на морском дне, изучать полярные льды и ледники на неприступных вершинах. Благодаря сетевым технологиям и совершенству техники визуализации возможности учёных по сравнению с прошлым столетиям многократно возросли.

Орбитальная группировка космических аппаратов NASA для исследования Земли (NASA, 2016).

Цифровые технологии многократно повысили детализацию исследований позволив наблюдать приводящие к природным и техногенным катастрофам процессы на больших пространственно-временных масштабах. Вкупе с наземными наблюдениями и измерениями они открыли возможность обнаруживать признаки развития опасных геологических и геофизических процессов. Это особенно актуально на современном этапе, когда рост мирового населения и сосредоточение его большей части в городах, расширение и усложнение критической инфраструктуры увеличивает риск больших потерь от природных и техногенных катастроф.

Происходящие в горах оползни, обвалы скальных пород, сели, снежные лавины, прорывы подпрудных озер, пульсации ледников, резкие повышения уровня горных рек угрожают жизни и хозяйственной деятельности человека. Уменьшение ущерба от этих явлений невозможно без всестороннего изучения их причин.

В прежние времена, когда не было чёткого подразделения науки по предмету исследования, изучение Земли дополнялось астрономическими наблюдениями. Благодаря новым инструментам современные астрономы стали неогеографами, описывающими и разгадывающими тайны других планет не только в Солнечной системе, но и в других звёздных систем.

Пустыни Марса и метановые моря на Титане, раскалённая поверхность Венеры и замороженный Плутон стали объектами изучения и открытий. Новая картина мироздания пишется в наши дни, а развитые поколениями натуралистов – естествоиспытателей методы и инструменты применяются для познания космических объектов в бесконечном океане вакуума.