Можно ли спрогнозировать наводнение
Можно ли предвидеть наводнения?
Наводнения прогнозируются, опираясь на полную и точную информацию о выпадающих осадках, об уровне воды в реке, учитываются такие гидрометеорологические характеристики, как общая синоптическая обстановка, почерпнутая из карт погоды, сила и направление ветра, атмосферное давление.
Катастрофический сель обрушился в 1921 г. на г. Алма-Ату. Грязекаменный поток пронесся с большой скоростью по реке Алмаатинке и обрушился на спящий город. Объем материала, принесенного селевым потоком, составлял 1 200 000 м3. Он буквально затопил город. Многие жители погибли.
Сели образуются после сильных и продолжительных ливней и при интенсивном таянии ледников и снега в горах. Следовательно, это стихийное бедствие также прямо связано с погодой и климатом. Но сели очень трудно прогнозировать, так как способствующая их образованию погода в разных местах различна: от облачной и дождливой до сухой и жаркой, циклонической и антициклонической. Особенно сильно страдают от селей наши среднеазиатские республики, деревни и поселки в Закавказье и на Дальнем Востоке. Почти каждую весну происходят сели в горах Памира и Тянь-Шаня. Почва после таяния снегов насыщается влагой, и стоит пойти сильному дождю, как она на склонах сразу же приходит в движение. Возникает селевой поток.
Специалисты заранее определяют селеопасные участки. Селеопасное направление постоянно контролируется всеми имеющимися средствами наблюдения. В ряде мест, где возникновение селей наиболее вероятно, устанавливаются автоматические радиооповещатели. Для предотвращения последствий селя строятся специальные противоселевые заграждения и искусственные каналы-отводы. В 1966 г. в урочище Медео около Алма-Аты направленным взрывом была создана плотина из камня и земли объемом 2,3 млн. м3. Она перегородила ущелье, ведущее с гор в сторону города, по которому в прошлом часто проносились селевые потоки. В июне 1973 г. эта искусственная плотина спасла город от селевого потока невиданной силы.
На воде и асфальте: как предсказать наводнения и ДТП с помощью госданных
Задача
Организаторы соревнования поставили перед собой две основные задачи:
Предпосылки и мотивация
Министерства и ведомства ежегодно собирают и анализируют огромное количество данных. На основе этой информации можно создавать точные модели машинного обучения, которые позволяют строить прогнозы, учитывать и предотвращать различные риски. Но, как правило, эта информация недоступна для внешнего анализа и используется только внутри государственных организаций.
При этом различные происшествия и ЧС причиняют серьезный вред экономике, жизни и здоровью людей. К примеру, ежегодно в России происходит от 40 до 60–70 крупных наводнений. Только наводнение в Иркутской области два года назад принесло ущерб на сумму более ₽35 млрд и привело к гибели 26 человек.
Ситуация на автомагистралях тоже остается напряженной. Так, на трассе М-8 «Холмогоры» (Москва — Ярославль — Вологда — Архангельск) за четыре месяца 2021 года произошло 14 серьезных ДТП. В результате погибли 9 человек и 20 пострадали, 24 машины были разбиты. А на трассе Р-21 «Кола» от Санкт-Петербурга до Кольского полуострова за это время зарегистрировано 17 ДТП — разбилось 36 машин, погибли 25 человек и 20 пострадали.
Решение
Для выработки ML-моделей, позволяющих прогнозировать наводнения и ДТП c использованием государственных данных, в МЧС России решили провести онлайн-хакатон Emergency DataHack. Организатором выступила платформа «Инфраструктура научно-исследовательских данных» (ИНИД).
Помимо организаторов, большой массив данных для соревнования предоставили организации-партнеры хакатона — Росгидромет, Росводресурсы, Росавтодор, ГИБДД, «Глонасс БДД», «Ростелеком» и Tele2.
Реализация
На участие в хакатоне зарегистрировались 390 человек из 55 городов России. Несколько заявок поступило из других стран — Казахстана, Украины и Франции.
Участвовать в хакатоне можно было в составе команд (от трех до пяти человек) после предварительного отбора. Его прошли 45 команд, которые поровну распределились между тремя разными треками. На каждом из треков участникам предлагалась различные задачи. Их требовалось решить в течение 48 часов, исследуя предоставленные партнерами датасеты.
Трек 1: расчет вероятности ледяных заторов
Команды строили предикативные модели, позволяющие прогнозировать заторы возле десяти населенных пунктов, расположенных вдоль течения реки Лены. Из-за ледяных заторов весной здесь повышается уровень воды в реках и могут возникать наводнения.
На вероятность скопления льдин влияют несколько факторов — например, прочность ледяного покрова зимой и интенсивность снеготаяния. Основная часть этих факторов зависит от типа атмосферной циркуляции в январе-феврале и отклонений мартовских температур от среднегодовых значений. Это позволяет заблаговременно оценить риски и построить долгосрочный прогноз — за 60 дней до события.
Создаваемые на хакатоне ML-модели оценивали вероятность заторов в каждый из дней с 15 апреля по 15 июня. Обучающая выборка включала в том числе метеорологические данные, информацию о переживших затопления населенных пунктах.
Трек 2: предсказание максимального уровня воды
Задачи для участников второго трека касались тех же участков реки Лена, что и в первом случае. Но на этот раз предикативные модели строили для прогнозирования уровней воды. Во время весеннего половодья эти уровни могут расти достаточно резко, что в итоге приводит к затоплению территорий.
Кроме того, горизонт предсказаний на втором треке был намного короче. С помощью ML-моделей команды пытались предсказать суточное увеличение максимального уровня воды на семь дней вперед.
Трек 3: прогноз вероятности ДТП
Команды, выбравшие третий трек, разрабатывали алгоритм для прогноза ДТП. Такой алгоритм должен оценивать вероятность наступления одного из возможных сценариев:
Прогнозы строили для федеральных автотрасс М-8 «Холмогоры» и Р-21 «Кола». Для обучения алгоритма использовали информацию о дорожных происшествиях, данные об интенсивности движения, пассажиропотоке и метеоусловиях на участках дороги.
Все представленные на треках решения оценивали по схожим критериям — обоснованность методов и применимость итоговой модели в МЧС, оригинальность подхода, качество кода и презентации.
Результаты
На каждом из треков выбрали три лучших решения, которые МЧС может применить в своей работе.
«Данные, которые накапливаются в государственных информационных системах министерств и ведомств, только начинают широко использоваться для машинного обучения, создания потребительских ИТ-сервисов и применяться в формировании государственной политики, основанной на результатах научных исследований и экспериментов. Такой способ принятия решений в мире называют «Доказательная политика», — объясняют в ИНИД.
По словам организаторов, удачные кейсы сотрудничества дата-аналитиков, дата-инженеров и органов исполнительной власти, подобные хакатону Emergency DataHack, помогают создать потенциал для развития этого направления.
Что такое наводнение
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Природные катаклизмы – нередкое явление. Периодически на жителей Земли обрушиваются сильнейшие снегопады и ливни, пылают леса и степи, выходят из берегов реки.
И это не полный перечень сюрпризов от матушки-природы. Она как будто испытывает людей на прочность, показывает, кто на самом деле хозяин на планете.
Поговорим сегодня об одном из грозных природных явлений – о наводнениях. Проанализируем, что представляет собой наводнение, каковы причины их возникновения, и как нужно вести себя людям, попавшим в зону подтопления.
Наводнение – это …
Наводнение – это затопление значительных земельных территорий в результате резкого подъема уровня воды в реках, водохранилищах, озерах, морях. Иногда подтопление может произойти в результате сильной приливной волны или же цунами.
С экономической точки зрения наводнением принято считать только то подтопление земель, в результате которого был причинен материальный ущерб.
Например, если разлилась речка где-то на диких лугах, затопила территорию на десятки километров вокруг, но при этом материального урона не нанесено (даже в виде упущенной выгоды), то этот разлив наводнением не называют.
Причины наводнений
Причинами подтопления земельных территорий могут стать множество факторов природного и технического характера:
Классификация (виды)
В зависимости от причин, наводнения классифицируются следующим образом:
Наводнения также классифицируются по причиненному ими ущербу:
Прогнозирование и предупреждение наводнений
Самый надежный способ избежать катастрофических последствий после наводнения – своевременно узнать о нем и принять необходимые меры.
Во всех странах есть специальные службы, которые занимаются прогнозированием наводнений. Для этого сотрудники данных ведомств выполняют целый ряд мероприятий:
На основании сделанных выводов формируется прогноз относительно потенциальной угрозы наводнения.
При наличии таковой, информация доводится до сведения компетентных органов, которые принимают меры для предотвращения наводнений (при возможности) или минимизации их возможных последствий. При необходимости эвакуируют население.
В РФ создано специальное ведомство – РСЧС (единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС)) с постоянно действующей структурой МЧС. Наводнения и их последствия относятся к ЧС, поэтому подразделения РСЧС, в том числе, занимается и этой проблемой.
Очевидно, что природные катаклизмы человеку остановить пока не по силам. Но можно предотвратить, хотя бы частично, их разрушительные последствия. Что для этого предпринимают уполномоченные структуры:
Данные мероприятия наравне с прогнозированием возможности наводнения проводятся в режиме повседневной деятельности, т.е. в отсутствии ЧС.
При наступлении чрезвычайной ситуации начинают действовать спасательные подразделения. Большое значение придается и оповещению населения о возможной угрозе наводнения и, при необходимости – эвакуации людей и материальных ценностей в безопасное место.
Правила поведения при наводнении
При получении прогноза о возможности наводнения местные власти совместно с МЧС оповещают об этом население через громкоговорители, телевидение, радио, рассылку СМС.
При заблаговременном оповещении о наводнении гражданам необходимо:
Что делать при внезапном наводнении до прибытия помощи
Часто случается, что беда приходит неожиданно. При внезапном наводнении до прибытия помощи следует:
Рекомендации при возвращении в свое жилье после ухода воды:
Надеюсь, что прочитав эту статью, вы будете знать, что делать в случае наводнения.
Автор статьи: Елена Копейкина
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (3)
Наводнение не так страшно, как пожар, но все равно нужно быть подготовленным. А основная причина наводнений в России — не природные явления, а засоренные канализации и воде просто в городах некуда стекать, все же мусор между сливными решетками на улицах выкидывают, а толком никто этот мусор не убирает, вот города и «плывут» каждый год по всей стране
Актуально, если живете около большого источника воды. Сам наблюдал только небольшой выход воды из речки, а вот настоящее наводнение — это страшно.
Мне кажется, что самое важное — это уметь плавать. Вы удивитесь, но есть статистика спасателей, которая говорит, что половина взрослых, плавать не умеет, а это сразу же шансы на спасение понижает в случае чего.
А так реально, надо выключить все электроприборы, взять документы и забраться повыше и обязательно взять то, что будет держать вас на воде, хотя бы простую доску.
Вы прям слова с языка сняли у одного моего знакомого либерала, который во всем власти винит — мол «опять ливневки забиты». Но наводнения (в городах) чаще происходят не в России, а в Европе или других странах. На вопрос «там тоже ливневки забиты», он отвечает, что это совсем другое дело и там виновата стихия.
Вам самим не надоело это самобичевание? Хотя, я могу ошибаться и вы вовсе не из России, а из какой-то «цивилизованной» страны, где наводнения не являются следствием халатности чиновников, а стихийным бедствием.
Европа тонет: сбудется ли прогноз NASA по рекордным наводнениям в мире?
Ученые NASA предрекли рекордные наводнения уже через 10 лет. Ждет ли нас второй всемирный потоп и можно ли его избежать, телеканалу «МИР 24» рассказал гидролог, специалист по наводнениям и использованию водных ресурсов Михаил Болгов.
— В Европе наводнения приводят к разрушениям городов уже сейчас. Что стало причиной этого стихийного бедствия?
Михаил Болгов: Причины наводнений в Европе довольно очевидны, хотя, когда случается катастрофическое наводнение, оно является следствием набора причин. Ведущий фактор – очень сильные дождевые осадки – от четырех до шести дюймов, что очень много для такой территории. Они сформировали в горных условиях, в условиях пересеченной местности, довольно быстрый паводок. Это является метеорологической причиной наводнения. Но это тот дождевой паводок, который сопровождается ущербом. Если ущерба нет, то и наводнений нет.
Почему возникает большой ущерб? Во-первых, бывают экстремальные события, которые мы не принимаем во внимание при проектировании мероприятий по инженерной защите и вообще при проектировании. Такие события случаются, они характерны большими ущербами, потому что их вероятность за пределами тех, которые мы учитываем в проектах.
Второе – нарушение норм и правил. Люди стараются жить возле рек, залезают в зоны затопления, не ощущая риска. Между экстремальными событиями проходят десятки лет. Проходит лет 20 от одного наводнения до другого, люди успевают забыть, чувство риска притупляется, чувство надежности возникает ложное, как следствие – большие ущербы и разрушения.
Много других причин, которые приводят к тому, что возникают огромный ущерб и человеческие жертвы. Техногенные наводнения. Например, в Германии, к сожалению, очень ориентировочно можно понять из СМИ пока еще, были проблемы с искусственными водохранилищами, с плотинами ГЭС. Когда ситуация на ГЭС приобретает катастрофический характер, то они открывают все сбросные устройства, и сильно увеличивают поток воды. Когда описываются впечатления граждан о том, что вода в течение 10 – 20 минут резко прибыла, это означает, что, скорее всего, в дело вмешался дополнительно еще и техногенный фактор.
— Насколько можно предсказать наводнения такого масштаба, как в Германии?
Михаил Болгов: Предсказать их можно ровно настолько, насколько можно предсказать выпадение дождевых осадков. В данном случае, речь шла о трех – четырех днях. Как утверждает немецкая метеорологическая служба, она сделала за три дня официальное предупреждение, что ожидаются интенсивные дожди, но особенность катастрофических событий состоит в том, что их точно предсказать практически невозможно.
У нас был пример – наводнение в Крымске в 2012 году, в других местах. Наука, к сожалению, сегодня не может точно предсказывать такого рода опасные события, хотя прогресс в этом деле есть, метеорологические системы постоянно совершенствуются, развиваются. В частности, гидрометеорологическая служба Германии такое предсказание сделала. Но надо же еще предсказать всевозможные последствия от осадков, прогноз затопления.
Это уже вторая, не менее сложная задача. У Германии такие возможности вроде бы есть – это страна с сильно развитой гидрометеорологической службой. Почему оказалась не столь эффективной она? Это вопрос для анализа. Мы сегодня располагаем фотографиями и видеоматериалами, видим, что паводок был катастрофическим, развивался со специфическими условиями, огромное количество леса, заломов, мусора строительного, сильная эрозия, и это, конечно, только усложняет проблему предсказания таких паводков.
— В Росгидромете говорят, что риск таких масштабных наводнений велик и в России. Что думаете по этому поводу?
Михаил Болгов: У нас в России подобного рода события случаются. Я уже упоминал наводнение в Крымске. У нас в 2019 году было катастрофическое наводнение в Иркутской области, до этого была серия наводнений на Дальнем Востоке, в Приморье, на Амуре, на Лене – ситуация паводкоопасная имеет место в разных регионах, и мы их предсказываем по мере возможности, но ситуация зависит от возможности прогноза ливневых дождевых осадков. Сегодня мы не располагаем такими моделями, которые позволяют анализировать и предсказывать такого рода экстремальные события. Это события с очень малой вероятностью, с особенностями формирования, предсказать его так, чтобы мы знали все последствия и имели на неделю вперед, сегодня, к сожалению, невозможно.
— Прогноз американских ученых сбудется?
Михаил Болгов: Сколько ученых, столько и мнений. Апокалиптические прогнозы – это страшилки, но они нужны, чтобы понимать, куда мы можем развиваться, куда может ситуация развернуться. Мы часто наблюдаем, что последствия тяжелые, ужасающие, большое количество жертв, но надо понимать, что климат меняется, и мы плохо знаем, как он будет меняться, особенно в части, которая определяет факторы наводнений.
Да, мы можем предсказывать поведение средней температуры по Земле, другие характеристики, но мы очень плохо предсказываем осадки, и здесь апокалиптические сценарии сыграют свою роль.
— Причиной грядущих наводнений ученые считают сочетание ряда факторов, главный из которых – колебания лунной орбиты. Как это может быть связано?
Михаил Болгов: Конечно, наводнения формируются в результате целого ряда факторов, и наводнений много. Те, о которых мы говорили сегодня, это наводнения, связанные с дождевыми осадками. Есть наводнения на берегах морей, связанные с воздействием штормов, нагонов, приливов и других факторов. Сказать о том, что сильно изменилась траектория движения Луны, и что наводнения связаны с возможным воздействием приливных волн на прибрежные территории, я эту гипотезу не разделяю.
В задачах речных наводнений этой проблемы просто нет. Другие методы и модели применяются, другие факторы влияют на наводнения. Задачи, связанные с морскими процессами, где речь может идти о возможных изменениях гидрологического режима в прибрежной зоне, там приливы играют свою роль, но это всего лишь фон, на котором развиваются опасные явления. Сказать, что изменения движения Луны на что-то повлияют, это за пределами моей компетенции.
— Ученые из NASA прогнозируют, что после 2030 года число наводнений вырастет на всех прибрежных материковых побережьях. В каких местах планеты риски наиболее высоки? Где в России стоит ожидать подобной угрозы?
Михаил Болгов: Я бы вернулся к тому, что наводнений много и разных. Кроме тех, что вызываются дождями, существуют наводнения, связанные с техногенными факторами, с подъемом уровня моря, с нагонами, с цунами и прочими факторами. NASA, видимо, имеет в виду наводнения, которые будут случаться на побережьях морей и океанов. Во-первых, уровень мирового океана все время растет – за последние сто лет он вырос примерно на 15 см. Это является фактором негативного воздействия. На этом фоновом уровне будут развиваться другие опасные процессы, и это привлечет к увеличению риска для прибрежных территорий, даже я видел карты пониженных территорий, для которых такого рода риски весьма существенны. Та же Колумбия, которая располагается в значительной части ниже уровня моря, подвержена этой угрозе.
У нас это Санкт-Петербург может испытывать такого рода опасное воздействие, но там существует защитная дамба, которая нас спасает от резких событий. На Дальнем Востоке есть угроза цунами, но сказать, что она подвержена климатическим трендам, конечно, нельзя. Проблема связана с сейсмичностью, мы не говорим, что это связано с проблемой глобального изменения климата, но территория России подвержена угрозе морских наводнений. Это, в основном, Каспийское море и побережье Тихого океана.
Кто приручит Черного дракона
Алексей Николаевич, сказываются ли сейчас последствия наводнения-2013 на состоянии реки?
Алексей Махинов: Практически нет. Высокие паводки, в том числе и известное наводнение, характерны для Амура. Более того, это естественные для него процессы.
В 2013-м изменилось русло: там, где прежде были глубокие и безопасные для судоходства места, возникли песчаные косы и отмели. Для реки это значения не имеет, а вот человеку неудобно. Но люди уже привыкли к этим переменам, приспособились к ним: поправили лоции, перенесли створные знаки.
Размыв берегов уничтожил пойменные луга, на их плодородные земли высыпалось огромное количество безжизненного песка. Но на них уже появились первые растения. Не самые ценные, и они постепенно заменятся другими видами.
Для мелких животных, обитающих в пойме, наводнение было гибельным, а для рыбы наоборот. Особенно положительно оно отразилось на фитофильных видах, питающихся растительной пищей и откладывающих икру на водные растения: колоссальные пространства были заполнены водой, и рыба отлично нерестилась.
То есть природа за небольшой срок уже стерла следы той катастрофы?
Алексей Махинов: Если что-то и было уничтожено во время паводка, то, по закону природного круговорота, оно лишь дало основу для новой жизни.
И если на притоках Амура паводки отличаются острыми пиками, проносятся в течение двух-трех дней, то на нем самом отмечается плавный подъем и потом плавное снижение уровня. Все это хорошо изучено, но предсказать, выльется ли паводок в наводнение, практически невозможно.
Алексей Махинов: Для науки эти сведения теперь недоступны. Раньше вся гидрометеорологическая информация публиковалась в открытых источниках, выпускались ежегодники. Любой специалист или студент мог этим пользоваться, анализировать цифры. Статистика позволяет вскрывать закономерности, а потом уже объяснять их, исходя из общих знаний в области гидрологии.
Какой смысл тогда в этой модели?
Мы сотрудничаем с шанхайским университетом Тунцзи, одним из важных образовательных центров КНР, где готовят специалистов в области гидрологии. Но работаем не на постоянной основе, поскольку нет возможности финансировать наши исследования в таких объемах, как это делают в Китае.
Получается, Янцзы может быть модельной для Амура?
Алексей Махинов: Не только модельной. Может быть еще и прогностической. Крупные наводнения на Амуре, в том числе и в 2013 году, в основном формировались циклонами, которые шли с юга Китая. Сначала они вылили воду на Янцзы, и там было наводнение. Потом эти же циклоны пришли к нам и тоже принесли ливни.
То есть если мы видим, что через Янцзы идут циклоны, вызывая подъем воды в реке, то с высокой долей вероятности можем предсказать, что через неделю сходные процессы начнутся на Амуре. Но для точности прогноза нужны совместные с китайской стороной исследования.
Тем временем
Режимы ЧС регионального масштаба действуют в Амурской, Еврейской автономной областях и Хабаровском крае в связи прохождением высокого паводка на Амуре и его притоках.
В Ленинском районе ЕАО укреплены дамбы, в том числе в селе Кукелево к этой работе привлекли более 80 волонтеров из числа местных жителей, сотрудников местной администрации и личный состав пожарной части.
В Хабаровске возведена дополнительная дамба близ центра города. Для ее бесперебойной отсыпки сланец из карьера отгружался в круглосуточном режиме. Определено десять мест для установки мощных насосных станций производительностью 900 кубометров в час, которые начнут активную откачку воды в случае затопления прибрежных улиц.
