Вероятности катастрофических наводнений гораздо выше, чем это принято считать. Произошедшее катастрофическое наводнение на Северном Кавказе имеет большую вероятность повториться даже при жизни нынешнего поколения.[ ...]
Гидрологи предполагают, что эта катастрофа представляет собой следствие необычного сочетания гидрометеорологических факторов и условий на водосборе. Но если бы это было так и наводнение определялось как суммарное действие множества не поддающихся учету факторов (количество дождей, их интенсивность, насыщенность почвы водой, тепло- и влагообмена атмосферы с подстилающей поверхностью и т.д.), то, согласно центральной предельной теореме теории вероятностей, распределение плотностей вероятностей максимального уровня (расхода) воды в реке подчинялось бы гауссовскому или гамма-распределению. Тогда действительно вероятность катастрофического наводнения на Северном Кавказе, которое произошло этим летом, была бы ничтожно мала, и можно было бы считать, что нам сильно не повезло. Однако я утверждаю, что вероятности катастрофических наводнений гораздо выше, чем это принято считать.[ ...]
Физический механизм сильного увеличения стока с ростом влагозапасов заключается в следующем. Во-первых, чем больше объем поверхностных, почвенных, подземных вод, составляющих влагозапасы бассейна, тем выше потенциальная энергия этих вод. Во-вторых, в соответствии с законом движения вязкой жидкости величина рассеивания (диссипации) энергии при течении воды в увлажненном бассейне гораздо меньше, чем в "сухом". Таким образом, увеличение потенциальной энергии воды и уменьшение сопротивления ее движению в бассейне реки ведут к нелинейному увеличению расхода. В результате - разрушительный, все сокрушающий на своем пути поток воды.[ ...]
Допустим, что в бассейне реки выпали обильные дождевые осадки; в этом случае сопротивление движению воды настолько уменьшится, что в русло реки попадут не только выпавшие осадки, но и осадки от предыдущих дождей, которые ранее из-за большого сопротивления трения не могли попасть в реку. Математическая формализация этого известного гидрологического явления и приводит к степенным (а не гауссовским) законам паводков и наводнений. На основе этого физического механизма предложено конкретное степенное распределение (более физическое, чем распределение Парето) максимальных расходов и уровней воды, которое указывает на достаточно большую вероятность катастрофических наводнений.[ ...]
Расчет вероятности катастрофических наводнений на реках других регионов привел к тем же результатам. Например, знаменитое наводнение в Санкт-Петербурге, произошедшее 19 ноября 1824 г. (уровень воды в Неве - 421 см), должно происходить один раз в 667 лет с точки зрения степенного распределения. По гамма-распределению это событие практически невозможно (один раз в 22 222 лет). Наводнение, случившееся 23 сентября 1924 г. (уровень воды в Неве - 380 см), имеет вероятность 0,0039 (один раз в 256 лет) по степенному распределению и 0,00036 (один раз в 2777 лет) - по гамма-распределению, т.е. снова практически невозможно. Однако эти события происходили.[ ...]
Как проверить, верна ли предложенная теория? Необходимо применить ее к хорошо изученным явлениям. В связи с гидрологическим обоснованием ряда проектов по защите Санкт-Петербурга и ближайших пригородов от наводнений были проведены обширные научные исследования по проблеме расчета максимальных уровней воды на реке Нева. Были построены и тщательно проверены гидродинамические модели петербургских наводнений. Нами проведено сравнение результатов этих исследований с расчетами по статистическим моделям. Это сравнение показало, что степенное распределение хорошо соответствует гидродинамическим моделям.[ ...]
Таким образом, степенная статистика указывает на то, что катастрофические наводнения, происходящие на нашей планете, не являются из ряда вон выходящими событиями, а имеют достаточно большую вероятность, и с этой вероятностью необходимо считаться.[ ...]
Вернуться к оглавлению