4. Экологический прогноз

Экологический прогноз – предсказание возможного поведения природных систем, определяемого естественными процессами и воздействием на них человечества. Поисковый прогноз – определение возможных состояний экосистем, процессов, явлений в будущем. Нормативный прогноз – определение путей и сроков достижения возможных состояний экосистем, процессов, явлений в будущем, принимаемых в качестве цели.

По масштабам прогнозируемых явлений прогноз делят на глобальный, региональный (в пределах нескольких стран, одного материка, океана и т. п.), национальный (в пределах государства) и локальный (для небольших территорий). Прогноз не имеет ограничений по временной шкале (возможно, и делается на неопределенно долгое будущее).

Прогноз– всякое конкретное предсказание или вероятностное суждение о состоянии чего-то (кого-то) или о проявлении какого-то события в будущем.

Значение прогноза в системе мониторинга определяется целью ведения экологического мониторинга (предотвращение отрицательных последствий антропогенных изменений природной среды), который невозможен без разработки достоверного прогноза.

Типизация прогнозов

Экологический прогноз может быть выполнен в двух основных формах: поисковый и нормативный.

Прогноз может быть нормативным, т. е. жестко определенным нынешним ходом событий, их направленностью и способами управления ими. Другая форма – поисковый прогноз (предсказание). Предсказание всегда вероятностно.

Поисковый прогноз – определение возможных состояний экосистем, процессов явлений в будущем. Имеется в виду условное продолжение в будущем тенденций развития изучаемого процесса, происходившего в прошлом и отмечаемого в настоящем. При таком прогнозе предсказывается, что вероятнее всего произойдет при сохранении существующих тенденций.Прогноз основан на выборе из множества вариантов из ряда возможных направлений процесса наиболее вероятных, с точки зрения прогнозиста, событий, явлений, направлений развития, последствий какого-то действия (прогноз влияния предприятия на окружающую его среду; прогноз воздействия обводнения или осушения местности на природу и хозяйственное развитие; прогноз наводнений, цунами, селей и других стихийных бедствий).

Нормативный прогноз– определение путей и сроков достижения возможных состояний экосистем, процессов, явлений в будущем, принимаемых в качестве цели. Имеется в виду прогнозирование достижения желательных состояний на основе заранее заданных нормативов, оценок, критериев. Такой прогноз отвечает на вопрос: какими способами достичь желаемого?

Кроме вышеперечисленных основных типов прогнозов могут выделять и другие общепринятые формы прогнозов. Например, предупреждение-экстраполяция, т. е. утверждение, что если процесс будет идти в современном направлении и наблюдаемыми темпами, то это приведет к определенным последствия. Такие предупреждения-экстраполяции лишь указывают на обязательность (или весьма высокую вероятность) качественных перемен, перерыва постепенности в развитии процесса. В прогнозе наиболее сложно именно предугадать эти перерывы постепенности, время их наступления. Нашумевшие «модели мира» Форрестера, Медоуза и других представляют собой предупреждения-экстраполяции.

К разновидностям экологических прогнозов, очевидно, необходимо отнести следующие прогнозы: изменения среды, воздействия на среду, использования природных ресурсов, природопользования.

Прогноз изменения среды – предсказание устойчивых перемен в природной среде, происходящих в результате сложных цепных реакций, связанных как с прямым воздействием человечества на среду, так и с отдаленными косвенными последствиями этих воздействий, включая изменения, нередко принимаемые за исключительно естественные (фактически в настоящее время природно-антропогенные). Если центр тяжести в прогнозе переносится на явления природного характера, то это физико-географический прогноз. Прогноз изменения среды представляет собой интеграцию прогнозов воздействия на cpeду и ответных реакций среды на эти воздействия.

Прогноз воздействия на среду – предсказание изменений в природной среде в результате воздействий на нее проектируемого, строящегося или недавно введенного в эксплуатацию производственного предприятия, сооружения или их совокупности. Реже – предварительное определение изменений в природной среде или отдельных ее составляющих в результате воздействий агентов, ранее не попадавших в природную среду или действие которых было неизвестно. Например, прогноз воздействия на среду фреонов через нарушение ими озоносферы.

Прогноз использования природных ресурсов – предварительное определение объема природных ресурсов, которые могут быть вовлечены в хозяйственный оборот с учетом экономических, социальных, технических и экологических ограничений и возможностей. Производится на какой-либо прогнозный срок как теоретическая и экспертная или расчетная оценка.

Прогноз природопользования – предсказание динамики изменения природно-ресурсного потенциала и потребностей в природных ресурсах в локальном, региональном и глобальном масштабах.

Многие ученые считают, что географический прогноз исторически древнее экологического, но в настоящее время термином «географический прогноз» пользуются только географы, тогда как термин «экологический прогноз» широко употребляется в науке и практике. Поскольку в общей терминологии не существует правила приоритета, как в биологической систематике, понятие географического прогноза на практике слилось с понятием «экологическое прогнозирование». Фактически же географический и экологический прогнозы – синонимы.

В ряде случаев прогноз в рамках «большой экологии» или социальной экологии рассматривают как соединение естественноисторического, социально-экономического и технологического прогнозов, т. е. всей системы «общество –

природа». Такой прогноз глобальной динамики называют также прогнозом экоразвития. Практически он выходит за рамки любой из отраслей знаний и является общенаучным.

Прогноз выполняется на основе создания модели природно-антропогенного процесса. Разрабатываются и применяются различные экологические модели: реальные, идеальные, концептуальные, вербальные, графические, математические, аналитические, имитационные.

Реальная модель отражает существенные черты оригинала по самой природе своей физической (а может, химической и биологической) реализации. Примером может служить аквариум с растительностью, животным миром и микробами. Несомненно, он воспроизводит некоторые существенные характеристики естественного водоема. На сегодняшний день остается проблема адекватности реальной модели оригинальной экосистеме.

Знаковая модель представляет собой описание с помощью каких-либо символов, которые интерпретируются как отражения свойств и связей экосистемы-оригинала.

Считается, что наиболее значимы концептуальные и математические модели. Назначение первой из них – дать обобщенное и понятное выражение представлений и знаний об изучаемом объекте.

Концептуальная модель экологического процесса позволяет рассмотреть природно-антропогенные процессы различной сложности (рис.5). Как известно, с помощью данной модели можно описать структуру биогеоценоза и процессы образования фотохимического смога.

Прогнозирование рассматривается как совокупность приемов мышления, позволяющих на основе ретроспективного анализа внешних и внутренних связей, присущих объекту, а также их вероятных изменений в рамках рассматриваемого явления или процесса вынести суждения определенной достоверности относительно его будущего развития.

Рис.5. Концептуальная схема экосистемы, экологического процесса:

E– движущая сила процесса; Р – свойства;F– потоки;

I– взаимодействие (по Одуму,1986)

Экологическое прогнозирование производится с помощью специальных методик: прямолинейной зависимости; по известным заранее кривым изменений; экспотенциальной зависимости; экстраполяции (продления существующих тенденций во времени); модельной экстраполяции, учитывающей возможную неравномерность в развитии процессов; анализа причинно-следственной связи; проведения аналогий (предполагается, что грядущий процесс будет аналогичен уже известным явлениям, происходившим в сходных условиях).

Продолжают развиваться методики прогнозирования, основанные на анализе данных экспериментов и на натурных моделях для нахождения эмпирических зависимостей.

К наиболее современным способам необходимо отнести так называемый метод Делфи (интуитивное, экспертное предсказание, основанное на логическом моделировании, индивидуально проводимом группой экспертов, сближающих свои позиции на основе специальной математической обработки результатов высказывания), вообще создание тестовых моделей.

В экологическом мониторинге часто применяют метод первичного толчка (наблюдаемое слабое изменение, несущественное сейчас, рассматривается как способное перерасти в сильное, высокозначимое), качественного скачка (предсказание перехода слабого роста в сверхэкспоненциальный — вариант метода экстраполяции). Все способы имеют ограничение, связанное с неполнотой информации.

Рекомендуется при разработке прогноза соблюдать следующую последовательность:

1. Предпрогнозная ориентация.

2. Построение исходной концептуальной модели.

3. Анализ исходных данных.

4. Построение динамических рядов показателей методом экстраполяции.

5. Построение серии предварительных моделей.

6. Оценка достоверности моделей и результатов прогноза.

Предпрогнозная ориентация представляет собой предварительное обсуждение систематизированной информации на совместном заседании исследовательской группы и нескольких специалистов, способных дать важные дополнительные оценки. На этой стадии помимо основных моментов предпрогнозной ориентации определяются и уточняются масштабы и особенности исследуемых природно-антропогенных процессов, круг экспертов, перечень рабочих документов прогнозирования, производится выбор основной концепции.

Выбор и построение концептуальной модели, как правило, зависят от объекта прогнозирования. После выбора объектов рассматриваются имеющиеся фактические сведения (результаты наблюдения) и проводится сбор дополнительных сведений, методами интерполяции решаются задачи по составлению репрезентативной базы данных. Наиболее простое и в то же время достоверное предсказание можно выполнить, продолжая динамические ряды данных на будущее (этап 4). Наконец определяются наиболее оптимальные математические зависимости и модели для описания экологических процессов, дается оценка их достоверности. В случае неудовлетворительных результатов необходимо вернутся ко второму этапу и повторить процедуру разработки прогноза.

Вопросы для самоконтроля

1. Значение экологического прогноза для мониторинга.

2. Дайте определение экоппрогноза.

3. Типы экопрогнозов.

4. Объясните особенности прогноза в природопользовании.

5. Виды экологических моделей.

6. Раскройте содержание концептуальной экологической модели на рис.5.

7. Основные методики экологического прогнозирования.

8. Последовательность разработки экопрогноза.