Исследовательская команда из Уральского федерального университета под руководством Никиты Фомина совместно с учеными из Китая представила уникальную математическую модель для максимально точного прогнозирования селевых потоков в горных районах. Решение основано на анализе критических показателей количества осадков и особенностей рыхлого материала, что существенно повышает эффективность раннего предупреждения о приближении опасных селевых явлений, а значит, напрямую способствует спасению жизней и защите инфраструктуры.
Инновационный взгляд на прогнозирование природных угроз
Селевые потоки издавна считаются одной из наиболее трудно прогнозируемых стихийных бедствий горных регионов, поскольку на их формирование влияет множество разноплановых факторов. Новая разработка специалистов Уральского федерального университета нацелена на преодоление этого вызова путем внедрения комплексной математической оценки. Особое внимание уделено двум ключевым параметрам: энергетическому запасу рыхлых отложений и уровню осадков. Ученые выяснили: реальная угроза возникновения селевого потока возникает при одновременном превышении энергии рыхлого слоя выше 3 млрд джоулей на квадратный метр и выпадении осадков не менее 27 мм за сутки. При этом, если хотя бы одно из условий не выполняется, вероятность природного бедствия резко снижается.
Практический опыт в бассейне реки Нуцзян
Разработанная модель прошла исчерпывающую апробацию на примере 159 случаев проявления селей в горном бассейне реки Нуцзян в китайской провинции Юньнань. Годовой мониторинг и последующий математический анализ позволили выявить четкие зависимости: повышение энергии рыхлого материала свыше 3,12 млрд Дж/м² увеличивает риск появления селевого потока в шесть раз, а понижение суточных осадков с 29,5 мм до 27 мм моментально уменьшает опасность почти на 60%. Эти показатели делают систему исключительно эффективной и легко адаптируемой к разным природным условиям.
Современные технологии контроля и прогнозирования
Для максимизации безопасности в особо опасных зонах специалисты советуют дополнительно оборудовать участки сети датчиками температуры и давления пара — при их превышении свыше 16°C и 15 гПа появление селей становится значительно более вероятным. Инновационный подход позволяет учитывать гораздо больше переменных, чем стандартные методы, и настраивать работу под локальные особенности, что обеспечивает еще более точные результаты.
Гибкость метода и возможность масштабирования
Одной из сильных сторон новой модели стало ее универсальное применение. По словам Никиты Фомина, хотя конкретные значения порогов для запуска селей различаются в зависимости от геологического строения региона, сама схема анализа остается рабочей на любом горном участке — от Урала до Кавказа, где можно рассчитать оптимальные параметры на основе местных данных. Такой универсализм открывает двери к эффективной профилактике и снижению ущерба практически в любой точке мира.
Впечатляющие результаты и глобальная значимость
Революционная модель (IKOA-CNN-BiGRU-Attention), созданная совместными усилиями российских и китайских специалистов, уверенно обходит существующие методики — точность ее прогноза превышает рекордные показатели. Модель проверялась на разных наборах данных, включая множественные повторные эксперименты, и доказала стабильность и надежность. Средняя ошибка прогноза составила всего 0,006%, что делает систему самой точной из всех ныне применяемых аналогов.
Сели несут огромные убытки как в человеческом, так и в экономическом измерении: ежегодно по миру эти явления оборачиваются ущербом около 20 миллиардов долларов. Мощные грязекаменные потоки, которые могут набирать скорость до 10-15 м/с, особенно опасны для густонаселенных горных территорий, где иногда на эвакуацию дается меньше получаса. Новая технология позволяет максимально оперативно выявлять критические ситуации, существенно сокращая количество ложных тревог — лишь 0,006% по сравнению с 26% у традиционных методов, основанных только на наблюдении за осадками.
Таким образом, проект, реализованный командой Никиты Фомина и его коллег, открывает новую эпоху безопасности для горных районов всего мира. Разработка полностью готова к внедрению и масштабированию в регионах, подверженных опасности селевых потоков. Эта прорывная работа демонстрирует огромный потенциал международного научного сотрудничества в решении глобальных вызовов.
Источник: scientificrussia.ru
