Специалисты из России создали алгоритм для более точного предсказания селевых потоков. Новая модель отличается повышенной достоверностью, поскольку учитывает не только метеорологические факторы, но и характеристики рыхлости грунта. Погрешность расчетов не превышает 0,006%. Методика применима как для горных регионов, так и для равнинных территорий, где в последнее время участились случаи оползней из-за аномальных дождей. Как отмечают эксперты, частота подобных явлений будет расти из-за климатических изменений, что делает разработку таких моделей особенно важной.

Моделирование селевой опасности

Совместная группа исследователей из Уральского федерального университета и их китайские коллеги представили алгоритм для прогнозирования селей. Программное обеспечение позволяет оценивать риски в горной местности, а также анализировать устойчивость склонов в центральных регионах страны, где обильные осадки провоцируют смещение грунтов. Система определяет критические значения осадков и энергетический потенциал рыхлых пород — показатель, при достижении которого формируется селевой поток.

— Прогнозирование селей всегда было сложной задачей из-за множества факторов, влияющих на их возникновение. Традиционные методы ориентируются преимущественно на данные об осадках, однако наше исследование показало: опасность резко возрастает, когда энергия рыхлых отложений превышает 3 млрд Дж/м², а суточное количество осадков достигает 27 мм. Причем оба условия должны выполняться одновременно — только дожди без накопленной энергии редко приводят к сходу селей. Наша модель обеспечила рекордную точность с погрешностью всего 0,006%, что в тысячи раз лучше существующих аналогов, — пояснил Никита Фомин, директор института строительства и архитектуры УрФУ.

Как отметил Игорь Шкрадюк, координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы, если в горах сели — обычное явление, то в средней полосе России их частота увеличилась лишь в последние годы из-за возросшего объема осадков.

Это связано с глобальным потеплением, о чем ранее в интервью «Известиям» говорил климатолог Александр Чернокульский, заместитель директора Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН.

— В условиях изменяющегося климата в атмосфере становится больше влаги. Грозовые фронты поднимаются выше, что приводит к более интенсивным осадкам. По сути, из одного облака теперь выпадает больше воды, чем раньше, — уточнил эксперт.

Так, 21 июля мощные ливни стали причиной оползня в московском районе Царицыно, где поток воды смыл часть газона на дорогу. Аналогичный случай произошел 15 июля на улице Ленинская Слобода.

— Для применения модели в равнинных районах потребуется дополнительная настройка. Мы должны учитывать особенности поведения грунта под воздействием воды, повышенной влажности и других внешних факторов, — добавил Никита Фомин.

Характеристики почвы

Разработанный алгоритм, который учитывает энергию рыхлых отложений в селевых руслах, протестировали на данных 159 очагов в бассейне реки Нуцзян (Китай). Годовые наблюдения позволили выявить ключевые закономерности: при энергии грунта свыше 3,12 млрд Дж/м² вероятность схода селей увеличивается в шесть раз. В то же время сокращение осадков с 29,5 мм до 27 мм снижает риск на 59%.

В зонах с высоким энергетическим потенциалом грунта ученые советуют устанавливать дополнительные датчики, фиксирующие температуру и давление пара — эти параметры могут значительно влиять на вероятность образования селей. В перспективе модель планируется адаптировать для других территорий.

— Критические значения зависят от геологических особенностей, но сам метод универсален. Например, для Урала или Кавказа их можно определить на основе локальных данных, — пояснил Никита Фомин.

Разработанная модель показала более высокую эффективность по сравнению с 13 существующими аналогами.

— Математическое моделирование селевой активности крайне востребовано, поскольку эти явления наносят значительный ущерб, и их прогнозирование помогает минимизировать последствия, — отметил Петр Шибалин, директор Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН.

Климатические изменения приводят к увеличению объема и неравномерности выпадения осадков, в том числе в центральной России. Вода насыщает почву, вызывая набухание грунта и оползни на склонах. Эти факторы пока не отражены в строительных нормативах страны. Для снижения рисков необходимо пересмотреть требования к устойчивости откосов, а также рассмотреть возможность сохранения естественного травяного покрова на опасных участках — корневая система растений помогает удерживать грунт, заключил Игорь Шкрадюк.