Прогнозирование состояния природной среды — необходимое условие решения задач рационального . Особое значение имеет географическое прогнозирование, так как оно является комплексным и предполагает оценку динамики природных и природно-хозяйственных систем в будущем с использованием как компонентных, так и интегральных показателей.
Под географическим прогнозированием понимается разработка научно обоснованных суждений о состоянии и тенденциях развития природной среды в будущем для принятия решений по ее рациональному использованию. Можно определить это направление географических исследований и проще — как предвидение будущего состояния природной среды. В его разработку внесли большой вклад труды И.П. Герасимова, Т.В. Звонковой, В.Б. Сочавы, Ф.Н. Милькова, А.Г. Исаченко, А.Г. Емельянова, Н.И. Коронкевича, К.Н. Дьяконова и др. исследователей.
Прогнозы классифицируются: 1) на компонентные (отраслевые) — гидрологические, метеорологические, и др.; комплексные — оценивается динамика состояния природного комплекса в целом; 2) на локальные (пространственный от нескольких квадратных километров до нескольких тысяч квадратных километров), региональные (от нескольких тысяч квадратных километров до сотен тысяч квадратных километров), глобальные (от сотен тысяч квадратных километров до территориального уровня систем образующих ); 3) на краткосрочные (временной масштаб от нескольких до нескольких суток); среднесрочные (от нескольких суток до года); долгосрочные (от года до столетий и тысячелетий).
К наиболее разработанным методам прогнозирования природной среды можно отнести методы физико-географической экстраполяции, физико-географических аналогий, ландшафтно-генетических рядов, функциональных зависимостей, экспертных оценок. Системно они изложены в работе А.Г. Емельянова. Основываясь на этой публикации, рассмотрим кратко сущность этих методов.
Метод физико-географической экстраполяции базируется на распространении ранее выявленных направлений развития природного комплекса, на его пространственно-временную динамику в будущем. Метод физико-географических аналогий основывается на том положении, что закономерности развития процесса, выявленные в условиях одного природного комплекса (аналога), с определенными поправками переносятся на другой, находящийся в идентичных условиях с первым. Метод ландшафтно-генетических рядов основывается на том, что закономерности развития, установленные для пространственных изменений природных процессов, могут быть перенесены на их временную динамику, и наоборот. Метод функциональных зависимостей основывается на выявлении факторов, определяющих динамику прогнозируемого процесса, и нахождение связей между ними и показателями процесса. Метод экспертных оценок заключается в определении будущего состояния прогнозируемого объекта посредством изучения мнений различных специалистов (экспертов).
В настоящее время для решения прогнозных задач все большее применение находит метод имитационного моделирования. Он основывается на построении имитационной математической модели, отражающей пространственно-временные связи природных комплексов, и ее компьютерной реализации. Прогнозные расчеты проводятся следующим образом. На входы модели задаются воздействия: 1) из региональных прогнозов изменения природных условий; 2) из долгосрочной программы экономического развития территории. На выходах модели получаем прогноз состояния природной среды.
Применение этого метода рассмотрим на примере прогнозирования геоэкологических последствий изменений регионального климата. Исследование проведено с использованием модели бассейново-ландшафтной системы, построенной для природно-хозяйственных условий бассейна р. Преголи — главной водной артерии Калининградской области.
Модель включает уравнения водного баланса, зависимость фитомассы и урожайности (на примере озимой пшеницы) от гидротермических условий, почвенного плодородия, внесения органических и удобрений, балансы фитомассы растительности, гумуса, азота и фосфора в почвенном покрове, азота и фосфора в подземных и водах, а также уравнение связей между балансами. Она предназначена для расчетов изменений природной среды в ретроспективе и перспективе десятилетий и столетий. Расчеты приводятся для периода времени с 1995 — 2025 гг., в рамках которого разработаны научно обоснованные сценарии и составляют программы регионального развития.
В качестве сценария на входы модели задается линейное увеличение к 2025 г. среднегодовой воздуха на 1°С и годового на 50 мм по сравнению с современными значениями. Эти данные соответствуют разработкам по изменению для территории Калининградской области. Анализ результатов моделирования показал следующие изменения компонентов бассейново-ландшафтной системы р. Преголи.
Лесной растительный и почвенный покров. фитомасса увеличивается к концу расчетного периода. Показатели почвенного покрова: содержание гумуса, азота и фосфора испытывают противоположные изменения. Незначительное уменьшение этих величин, вероятно, связано с повышением их ассимиляции прирастающей фитомассой лесной растительности, а также увеличением поверхностного и инфильтрации.
Сельскохозяйственный растительный и почвенный покров. Фитомасса и урожайность сельскохозяйственной растительности (на примере зерновых культур) также повышается к концу расчетного периода. Содержание гумуса, азота и фосфора снижается. Уменьшение этих веществ в почве связано с увеличением их выноса с урожаем, поверхностным смывом и инфильтрацией.
Речные и подземные воды. Расход речных вод и уровень подземных вод повышается к концу расчетного периода, что подтверждает более значительное влияние увлажнения климата на бассейново-ландшафтную систему. Отмечается тенденция увеличения содержания азота и фосфора в водах, что объясняется увеличением поступления этих веществ с поверхностным смывом и инфильтрацией.
Геоэкологические последствия реализации сценария регионального потепления и увлажнения климата не поддаются однозначной оценке. Как положительные можно оценить изменения следующих параметров. Увеличивается продуктивность и фитомасса лесного растительного покрова. Это, вероятно, будет происходить за счет повышения доли широколиственных , что приведет к большему геоботаническому разнообразию и увеличению средоформирующих и ресурсоформирующих функций лесных геосистем. Повышение урожайности сельскохозяйственной растительности (на примере озимой пшеницы) за счет потепления и увлажнения регионального климата на 2 ц/га адекватно такому увеличению за счет увеличения норм внесения минеральных азотных и фосфорных удобрений в 1,2 — 1,3 раза по сравнению с нормами внесения на поля Калининградской области. Учет этого обстоятельства позволит сэкономить финансовые средства на более рациональном использовании удобрений и уменьшить азотно-фосфорное загрязнение природной среды. В то же время в связи с увеличением выноса питательных веществ из почвы с урожаем необходимо адекватное внесение удобрений с целью поддержания и повышения почвенного плодородия. Отмечается значительное повышение уровня подземных вод. озерно-ледниковых и приморских , занимающих значительную площадь в Калининградской области и имеющих глубину залегания 0,5 -1,5 м, могут подвергнуться . Учитывая, что 95% сельскохозяйственных земель и 80% площади лесов в регионе мелиорированы, повышение уровня подземных вод может перекрыть положительные следствия.
Результаты проведенного моделирования показывают необходимость тщательного учета в хозяйственной деятельности на территории Калининградской области геоэкологических последствий предстоящих климатических изменений. Требуется разработка продуманной системы , повышения почвенного плодородия, лесоустройства и других направлений природопользования с учетом отмеченных последствий. Такой подход может быть использован и для других регионов. Приведенный пример иллюстрирует необходимость применения географического прогнозирования для решения проблем рационального природопользования.
Выпишите ошибочные утверждения в предложенном тексте. Предложите свой вариант исправления. Географический прогноз - научное предположение о развитии природы и хозяйства в на стоящем. Прогноз - это фантазия на субъективной оценке событий.
Ответы:
О развитии природы и хозяйства не в настоящем, а в будущем. Прогноз - научное предположение, основанное на объективной оценки произошедших событий.
Похожие вопросы
- 7632547 + 48399645; б) 48665247 – 9958296; 2.В красной коробке столько игрушек, сколько в белой и зеленой вместе. В зеленой коробке 45 игрушек, что на 18 игрушек больше, чем в белой. Сколько игрушек в трех коробках вместе? 3. На сколько число 48234 больше числа 42459 и меньше числа 58954? 4. Периметр треугольника МКР равен 59 см. Сторона МК равна 24 см, сторона КР на 6 см меньше стороны МК. Найдите длину стороны МР. 5. Выполните сложение, выбирая удобный порядок вычислений: а) 354 + 867 + 646; б) 182+371+218+429; 6.* На прямой линии посажено 10 кустов так, что расстояние между любыми соседними кустами одно и тоже. Найдите это расстояние, если расстояние между крайними кустами составляет 90 дм.
- Используя рис. 9 «Половозрастная структура населения России (на 01.01.2005), оцените, на какие возрасты приходятся потери страны в период войн и последующего снижения числа ро ждений.
- Выполни морфологический разбор слов раненный катившийся
- Почему революция 1905-1907 гг. не смогла достичь своих целей? Причины по номерам, пожалуйста.
- Why do I change?сочинение на эту тему плиз
- Произведения в которых встречаются клички животных необходимо указать автора и название произведения примеров не менее 5
Перед тем, как обозначить роль географического прогнозирования в системе экологического и природоохранного образования, необходимо дать ему определение, максимально точно отражающее его суть для целей использования его в школьной географии.
В различные периоды развития общества способы изучения окружающей среды изменялись. Одним из важнейших «инструментов» рационального подхода к природопользованию в настоящее время считают применение методов географического прогнозирования. Прогнозные исследования порождены требованиям научно-технического прогресса.
Географический прогноз является научным обоснованием рационального природопользования.
В методической литературе пока ещё не сложилось единого понятия таких терминов «географический прогноз» и «географическое прогнозирование». Так в работе Т.В. Звонковой и Н.С. Касимова географическое прогнозирование понимается как «комплексная многоплановая эколого-географическая проблема, где теория, методы, и практика прогнозирования тесно связаны с охраной природной среды и ее ресурсов, планированием и проектированием, экспертизой проектов» . Главные цели географического прогнозирования были определены следующим образом:
l Установить границы измененной природы;
l Оценить степень и характер ее изменения;
l Определить дальнодействие «эффекта антропогенного изменения» и его направленность;
l Определить во времени ход этих изменений, учитывая взаимосвязь и взаимодействие элементов природных систем и тех процессов, которые осуществляют эту взаимосвязь.
Под термином «комплексный физико-географический прогноз» А.Г. Емельянов понимает научно обоснованное суждение об изменении ряда компонентов в их взаимосвязи или всего природного комплекса в целом. Под объектом понимается материальное (природное) образование, на которое направлен процесс исследования, например природный комплекс находящийся под воздействием человека или естественных факторов. Предмет прогнозирования - это те свойства (показатели) этих комплексов, которые характеризуют направления, степень, скорость и масштабы этих изменений. Выявление таких показателей является необходимой предпосылкой для составления надежных прогнозов перестройки геосистем под воздействием хозяйственной деятельности человека . В своей работе А.Г. Емельянов сформулировал теоретические и методические положения, обобщил имеющийся опыт и результаты многолетних работ по изучению и прогнозированию изменений природы на подтопленных берегах водохранилищ и в зоне влияния осушительных объектов. Особое внимание уделяется принципам, системе и методам построения прогнозов перестройки природных комплексов под воздействием хозяйственной деятельности человека .
Ю.Г. Симонов определял географический прогноз, как «прогноз последствий хозяйственной деятельности человека, прогноз состояния той природной среды, в которой протекает общественная сфера производства и личная жизнь каждого из людей… Конечной целью всей системы географических наук является определение в будущем состояния географической среды нашей планеты», - тем самым осуществляется привязка к абсолютно конкретному человеку, для комфортного существования которого и осуществляется весь прогноз . В то же время Ю.Г. Симонов выделяет другой тип географических прогнозов, который никак не связан с суждениями о будущем, он имеет отношение к размещению явлений в пространстве - пространственный прогноз. «И в том и в другом случае прогноз опирается на установленные наукой закономерности. В одном случае - на законы пространственных размещений, определяющихся сочетанием законоформирующих факторов, во - втором - это закономерности временных последовательностей явлений .
Прогноз означает предвидение, предсказание. Поэтому географический прогноз - это предсказание изменений баланса и характера развития природных компонентов под влиянием деятельности человека, природно-ресурсного потенциала и потребностей в природных ресурсах в глобальном, региональном и локальном масштабах. Таким образом, прогноз представляет собой специфический вид познания, где прежде всего исследуется не то, что есть, а то, что будет в результате каких либо воздействий или бездействия.
Прогнозирование - это совокупность действий, которые позволяют вынести суждения относительно поведения природных систем и определяются естественными процессами и воздействием на них человечества в будущем. Прогнозирование отвечает на вопрос: «Что будет, если?...».
Таким образом видно, что термины «Географический прогноз» и «Географическое прогнозирование» нельзя считать синонимами, между ними существуют определенные различия. В прогностике прогнозирование рассматривается как процесс получения представлений о будущем состоянии изучаемого объекта, а прогноз - в качестве конечного результата (продукта) этого процесса .
Целесообразно различать объект и предмет прогнозирования. Под объектом может пониматься материальное или вещественное природное образование, на которое направлен процесс прогнозирования, к примеру - геосистема любого ранга, измененная (или подверженная в будущем изменению) под воздействием антропогенных или естественных факторов. Предметом прогнозирования можно считать те свойства (показатели) этих геосистем, которые характеризуют направление, степень, скорости и масштабы этих изменений. Именно выявление этих показателей и является необходимой предпосылкой для составления надежных прогнозов перестройки геосистем под воздействием хозяйственной деятельности человека.
Географическое прогнозирование базируется на ряде исходных положений (общих принципов), разработанных в прогностике и других научных дисциплинах .
1. Исторический подход (генетический подход) к прогнозируемому объекту, т.е. изучение его в формировании и развитии. Такой подход необходим прежде всего для того, чтобы получить данные о закономерностях динамики природы и обоснованно продлить их на будущее.
2. Географическое прогнозирование должно производиться на основе выполнения ряда общих и специфических этапов прогнозных исследований. К общим этапам можно отнести: определение задачи и объекта прогноза, разработку гипотетической модели изучаемого процесса, получение и анализ исходной информации, выбор методов и методики прогнозирования, выполнение прогноза и оценку его достоверности и точности.
3. Принцип системности предполагает, что прогнозированию присущи все общие свойства больших систем. Согласно этому принципу, комплексный физико-географический прогноз представляет собой элемент более широкого географического прогноза, он должен составляться во взаимосвязи с другими видами прогнозов, объект прогноза должен рассматриваться как системная категория.
4. К числу общих принципов относиться вариантность прогнозирования. Прогноз не может быть жестким, поскольку в сферу влияния хозяйственной деятельности человека попадают разнокачественные природные системы. В связи с этим его необходимо разрабатывать, исходя из нескольких вариантов начальных условий. Многовариантный характер прогноза позволяет оценить различные направления и степень перестройки геосистем различного ранга и выбрать на этой основе наиболее оптимальные и обоснованные проектные решения.
5. Принцип непрерывности прогнозирования означает, что выполненный прогноз не может рассматриваться как окончательный. Комплексный физико-географический прогноз обычно составляется в период проектных работ. На этом этапе исследователь чаще всего не располагает достаточно полной информацией, и в дальнейшем ему нередко приходиться пересматривать первоначальные прогнозные оценки. Прогнозирование использовалось многими учеными. Так, периодическая система Д.И. Менделеева, учение о ноосфере В.И. Вернадского являются примерами прогнозирования.
Значение географического прогноза в природопользовании трудно переоценить. Главной целью географического прогноза является оценка предполагаемой реакции окружающей среды на прямое или опосредованное воздействие человека, а также решение задач будущего рационального природопользования в связи с ожидаемыми состояниями окружающей среды.
В настоящее время закладывается фундамент будущих изменений, и от того, каким он станет, зависит жизнь грядущих поколений.
В связи с переоценкой системы ценностей, изменением технократического мышления на экологическое происходят изменения и в прогнозировании. Современные географические прогнозы должны проводиться с позиции общечеловеческих ценностей, главными из которых являются человек, его здоровье, качество окружающей среды, сохранение планеты как дома для человечества. Таким образом, внимание к живой природе, к человеку делает задачи географического прогнозирования экологическими.
Разработка прогноза всегда ориентируется на определенные расчетные сроки, т.е. ведется с заранее заданной заблаговременностью. По этому признаку географические прогнозы делятся на:
– сверхкраткосрочные (до 1 года);
– краткосрочные (3-5 лет);
– среднесрочные (на ближайшие десятилетия чаще до 10-20 лет);
– долгосрочные (на ближайшее столетие);
– сверхдолгосрочные, или дальнесрочные (на тысячелетия и далее).
Естественно, что надежность прогноза, вероятность его оправдываемости тем меньше, чем отдаленнее его расчетные сроки.
По охвату территории выделяют прогнозы:
– глобальные;
– региональные;
– локальные;
Причем в каждом прогнозе должны сочетаться элементы глобальности и региональности. Так, вырубая влажные экваториальные леса Африки и Южной Америки, человек воздействует тем самым на состояние атмосферы Земли в целом: уменьшается содержание кислорода, увеличивается количество углекислого газа. Делая глобальный прогноз будущего потепления климата, мы тем самым предвидим то, как отразится потепление в конкретных регионах Земли.
Целесообразно различать понятия метод и методический прием прогнозирования. Под методом прогнозирования в данной работе понимается неформальный подход (принцип) к обработке информации, позволяющий получить удовлетворительные прогнозные результаты. Методический прием рассматривается как действие, которое не ведет непосредственно к прогнозу, но способствует его осуществлению.
В настоящее время в прогностике насчитывается более 150 различных по уровню, масштабам и научной обоснованности методов и приемов прогнозирования .Часть из них может найти применение в физической географии. Однако, использование общенаучных методов и приемов для целей географического прогноза имеет свою специфику. Эта специфика связана прежде всего со сложностью и недостаточной изученностью объектов исследования - геосистем.
Для географического прогнозирования наибольшее практическое значение имеют такое методы, как использование экстраполяций, географических аналогий, ландшафтно-генетических рядов, функциональных зависимостей, экспертных оценок.
К методическим приемам географического прогнозирования можно отнести анализ карт и аэрокосмических снимков, индикацию, методы математической статистики, построение логических моделей и сценариев. Их использование позволяет получить необходимую информацию, наметить общее направление возможных изменений. Почти все эти приемы являются «сквозными» т.е. они постоянно сопутствуют перечисленным выше методам прогнозирования, конкретизируют их, делают возможным их практическое применение .
Существует множество методов прогнозирования. Остановимся на некоторых из них. Все методы можно объединить в две группы: логические и формализованные методы.
В связи с тем, что в природопользовании приходится чаще всего иметь дело со сложными зависимостями природного и социально-экономического характера, используют логические методы, устанавливающие связи между объектами. К ним относят методы индукции, дедукции, экспертных оценок, аналогий.
Методом индукции устанавливают причинные связи предметов и явлений. Исследование ведется от частного к общему. Исследование индуктивным методом начинается со сбора фактических данных, выявляются черты сходства и различия между объектами и предпринимаются первые попытки обобщения.
Метод дедукции ведет исследование от общего к частному. Таким образом, зная общие положения и, опираясь на них, приходим к частному умозаключению.
В тех случаях, когда об объекте прогноза нет достоверных сведений и объект не поддается математическому анализу, используют метод экспертных оценок, суть которого заключается в определении будущего на основании мнения экспертов - квалифицированных специалистов, привлекаемых для вынесения оценки по проблеме. Существует индивидуальная и коллективная экспертизы. Эксперты высказывают свое мнение, опираясь на опыт, знания и имеющиеся материалы, интуитивно пользуясь при этом приемами аналогии, сравнения, экстраполяции, обобщения. Разработано несколько методических подходов интуитивного прогнозирования, которые различаются между собой по способам получения мнений и процедурам их дальнейшей корректировки.
Метод прогнозирования на основе изучения мнений экспертов может быть применен в тех случаях, когда отсутствует достаточная информация о прошлом и настоящем конкретного объекта исследования, не хватает времени для поведения полевых работ.
Метод аналогии базируется на следующем теоретическом положении: под влиянием одних и тех же или подобных факторов формируются генетически близкие геосистемы, которые, подвергаясь однотипным воздействиям, испытывают сходные изменения. Сущность данного метода основывается на том, что закономерности развития одного процесса с определенными поправками переносятся на другой процесс, для которого необходимо составить прогноз. В качестве аналогов могут выступать различные по сложности комплексы.
Практика прогнозирования показывает, что возможности метода аналогий значительно возрастают в случае использования его на базе теории физического подобия . По этой теории сходство сравниваемых объектов устанавливается с помощью критериев подобия, т.е. показателей, имеющих одинаковую размерность. Природные процессы пока невозможно описать только количественно, в связи с чем при прогнозировании приходиться использовать как количественные, так и качественные характеристики. Необходимо учитывать те критерии, которые отражают условия однозначности, т.е. условия, определяющие индивидуальные особенности процесса и выделяющие его из многообразия других процессов.
Процесс составления прогноза методом аналогий можно представить как систему взаимосвязанных действий включающих следующие операции:
1. Сбор и анализ исходной информации о прогнозируемом объекте - карт, фотоснимков, литературных источников в соответствии с поставленной задачей прогноза;
2. Подбор критериев подобия, осуществляемый на основе анализа условий однозначности;
3. Подбор природных комплексов-аналогов (геосистем) прогнозируемым объектам;
4. На ключевых участках по единой программе и с учетом подобранных критериев подобия описываются природные комплексы, составляется окончательная ландшафтная карта предполагаемой зоны влияния;
5. Сравнение природных комплексов-аналогов и объектов прогноза с определением степени их однородности;
6. Непосредственное прогнозирование - перенос характеристик изменения природных условий с аналогов на объекты прогноза.
7. Логический анализ и оценка достоверности полученного прогноза.
Среди формализованных методов выделяются статистический, экстраполяции, моделирования и др.
Изложенный метод хорошо физически обоснован и позволяет составлять долгосрочные комплексные прогнозы. Физико-географические аналоги в неискаженном виде воспроизводят
Статистический метод опирается на количественные показатели, позволяющие сделать вывод о темпах развития процесса в будущем.
Метод экстраполяций представляет собой перенесение установленного характера развития определенной территории или процесса на будущее время. Если известно, что при создании водохранилища при неглубоком расположении грунтовых вод на участке началось подтопление и заболачивание, то можно предположить, что здесь в дальнейшем будут продолжаться эти процессы и образуется заболоченный участок. В основе этого метода лежит представление об инерционности изучаемых явлений и процессов, поэтому их будущее состояние рассматривается как функция ряда состояний в прошлом и настоящем. Наиболее достоверные прогнозные результаты дает экстраполяция, которая базируется на познании фундаментальных законов развития геосистем.
Прогнозирование методом экстраполяций включает проведение следующих операций:
1. Исследование динамики прогнозируемых природных комплексов на основе использования стационарных наблюдений, индикационных и других методов.
2. Предварительная обработка числовых рядов с целью уменьшения влияния случайных изменений.
3. Производиться выбор вида функции и осуществляется аппроксимация ряда.
4. Расчет по полученной модели параметров процесса для обоснованного промежутка времени и оценка пространственных изменений в природе.
5. Анализ полученных прогнозных результатов и оценка их точности и достоверности
Главным достоинством метода экстраполяции является его простота. В связи с этим он нашел широкое применение при составлении социально-экономических, научно-технических и других прогнозов. Однако использование данного метода требует большой осторожности. Он позволяет получить достаточно надежные результаты лишь при условии неизменности факторов, определяющих развитие прогнозируемого процесса, и учете качественных изменений, накапливающихся в системе. Необходимо учитывать, что используемые эмпирические ряды должны быть продолжительными во времени, однородными и устойчивыми. Согласно правилам, принятым в прогностике, период экстраполяции на будущее не должен превышать одной трети периода наблюдения.
Метод моделирования заключается в процессе построения, изучения, и применения моделей. Под моделью мы понимаем образ (в том числе условный или мысленный - изображение, описание, схема, чертеж, план, карта и т.п.) или прообраз, какого либо объекта или системы объектов («оригинала» данной модели), используемый при определенных условиях в качестве их «заместителя» или «представителя».
Именно метод моделирования, с учетом возрастающих возможностей высокотехнологичного компьютерного оборудования, позволяет более полно использовать потенциал заложенный в географическом прогнозировании.
Стоит отметить, что существуют две группы моделей - модели материальные(предметные), например глобус, карты и пр., и модели идеальные (мысленные), например графики, формулы и пр.
К группе материальных моделей используемых в природопользовании, наибольшее распространение получили физические модели.
В группе идеальных моделей наибольших успехов и масштабов добилось направление глобального имитационного моделирования. Одним из самых важных событий и достижений в области имитационного моделирования стало событие произошедшее в 2002 году. На территории Института наук о Земле в Иокогаме (Yokohama Institute for Earth Sciences) в специально построенном для него павильоне заработал самый мощный на тот момент суперкомпьютер в мире - «Симулятор Земли» (Earth Simulator), который способен обрабатывать всю информацию, поступающую со всевозможных «наблюдательных пунктов» - на земле, воде, воздухе, космосе и так далее.
Таким образом, «Симулятор Земли» превращается в полноценную «живую» модель нашей планеты со всеми процессами: климатическими изменениями, тем же глобальным потеплением, землетрясениями, тектоническими сдвигами, атмосферными явлениями, загрязнением окружающей среды.
Ученые уверены, что с его помощью удастся спрогнозировать, насколько вероятно увеличение количества и силы ураганов в связи с глобальным потеплением, а также в каких областях планеты этот эффект может проявляться наиболее сильно.
Уже сейчас, спустя несколько лет, после запуска проекта «Симулятор Земли» любой заинтересованный ученый может ознакомиться с полученными данными и результатами работы на Интернет-сайте специально созданном для этого проекта - http://www.es.jamstec.go.jp
В нашей стране вопросами глобального моделирования занимаются такие ученые как И.И. Будыко, Н.Н. Моисеев и Н.М. Сватков .
Следует отметить и ряд моментов, которые вызывают определенные трудности при использовании метода географического прогнозирования:
1. Сложность и недостаточную изученность природных комплексов (геосистем) - основных объектов физической географии. Особенно слабо изучены динамические аспекты, поэтому географы пока не располагают надежными данными о скорости протекания тех или иных природных процессов. В результате отсутствуют достаточно удовлетворительные модели развития геосистем во времени и пространстве, а точность оценок предсказываемых изменений оказывается чаще всего невысокой;
2. Качество и объем географической информации часто не отвечает требованиям прогнозирования. Имеющиеся материалы собирались в большинстве случаев не в связи с прогнозом, а для решения других задач. Поэтому они недостаточны полны информацией, репрезентативны и достоверны. Ещё не до конца решен вопрос о содержании исходной информации, сделаны лишь первые шаги на пути создания систем информационного обеспечения географических прогнозов большой точности;
3. Недостаточно четкое представление о сущности и структуре процесса географического прогнозирования (в частности, в содержании специфических этапов и операций составления прогноза, их соподчинении и взаимосвязях, последовательности выполнения) .
4. Достоверность и точность являются важными показателями, определяющими качество любого прогноза. Достоверность - это вероятность осуществления прогноза для заданного доверительного интервала . О точности предсказания принято судить по величине погрешности - разности между предсказанным и фактическим значением исследуем переменной.
В общем плане достоверность и точность прогнозов определяется тремя основными моментами: а) уровнем теоретических знаний о формировании и развитии природных комплексов, а также степенью изученности конкретных условий территорий, являющихся объектом прогнозирования, б) степенью достоверности и полноты исходной географической информации, используемой для составления прогноза, в) правильностью выбора методов и методики прогнозирования с учетом того, что каждый метод обладает своими недостатками и имеет определенную область относительно эффективного применения .
Также говоря о точности прогноза, следует различать точность прогнозирования срока наступления ожидаемого явления, точность определения времени формирования процесса, точность выявления параметров, описывающих прогнозируемый процесс .
О степени погрешности единичного прогноза можно судить по относительной ошибке - отношению абсолютной погрешности к фактической величине признака. Однако оценка качества применяемых методов и методик прогнозирования может быть дана лишь по совокупности сделанных прогнозов и их реализаций. В этом случае наиболее простой мерой оценки является отношение числа прогнозов, подтвержденных фактическими данными, к общему числу выполненных прогнозов. Кроме того, для проверки достоверности количественных прогнозов можно использовать среднюю абсолютную или среднеквадратичную ошибки, коэффициент корреляции и другие статистические характеристики.
Помимо рассмотренных методов и приемов в географическом прогнозировании могут найти применение балансовые методы основанные на изучении изменения балансов вещества и методы, основанные на изучении изменения балансов вещества и энергии в ландшафтах в результате проведения хозяйственно-мелиоративных мероприятий .
В данном документе представлена работа по формированию умения прогнозировать у учащихся на уроках и во вне урочной деятельности. Представлены этапы реализациии умения прогнозировать, анлиз результатов, методические средства развития прогностической деятельности, этапы и приемы решения прогностических заданий.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Маленкова Л.А., учитель географии МБОУ« СОШ №6», г. Нефтеюганск
Выступление на МО географии по теме
: «Формирование умения прогнозировать у учащихся на уроках и во внеурочной деятельности»
.
Все мы сегодня принимаем участие в реализации концепции модернизации российского образования. Поэтому при определении своей роли, своих целей и задач я исходила из социального заказа, заявленного в Концепции.
«Развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно принимать ответственные решения в ситуации выбора,
прогнозируя
их возможные последствия…»
Умение прогнозировать помогает ученикам почувствовать значительность работы, предвидеть развитие географических явлений, планировать исследование, осуществляя его по этапам (формировать гипотезу, высказывать предложение), приобщает к пониманию глобальных проблем, способствует развитию реальных учебных возможностей большинства учащихся и повышает уровень их самостоятельности, творческой активности.
Отвечая на вопрос: «Что я, как учитель географии, могу сделать, выполняя социальный заказ?» - я определила
задачу:
«организовать образовательный процесс, позволяющий сформировать у учащихся умение прогнозировать». Таким образом,
цель
моей работы:
ученик
, владеющий умением прогнозировать.
За счет чего я реализую эту цель?
-использование методики решения прогностических заданий;
-применение интернет - технологий;
-организация внеурочной деятельности в НОУ, факультатива;
-применение умения сравнивать.
Как это выглядит на практике?
Для формирования умения прогнозировать у учащихся я создала систему мер, включающую следующие этапы.
Этапы реализации умения прогнозировать:
1 этап
– анализ ситуации (сентябрь)
2 этап
– разработка системы мер по формированию умения прогнозировать (октябрь)
3 этап
– практическое внедрение системы мер по формированию умения прогнозировать (октябрь-май)
4 этап
– диагностика уровня сформированности данного умения (2 раза в год)
На 1 этапе
определяю условия, при которых возможно достижение цели, изучаю состояние и качество умения прогнозировать у учащихся (провожу 1 срез по темам)
На 2-3 этапе:
1 – мотивация (заинтересованность), анализ заданий, их разбор (срез)
2 – осмысление сути прогнозирования и правил его реализации (составление алгоритма)
3 – выявление уровня сформированности умения прогнозировать у учащихся (дидактические приемы: задания в письменной форме, эвристическая беседа).
Умение прогнозировать зависит от уровня развития учащихся, сложности заданий, их характера.
4 – создание условий для практики (дается задание: н-р, в группах) применение умения прогнозировать в классной и домашней работе, в устных ответах и письменных работах; при решении познавательных задач
5 – накопление опыта прогнозирования
6 – перенос с одного предмета на другой и на внеурочную деятельность (применение умения прогнозировать в различных условиях для решения задач)
1-2 четверть
– все этапы
3-4 четверть
– практика, диагностика
Анализ результатов внедрения
(май):
- какие новые идеи, трудности, ошибки, условия ее наиболее эффективного применения;
Н-р:- способствует развитию реальных учебных возможностей большинства учащихся и повышает уровень их самостоятельности, творческой активности
- готовность отдельных учащихся к формированию умения прогнозировать
- осуществлять переход от теоретического уровня к практическому.
Самый сложный для усвоения уровень требований предлагает ученику составить прогноз развития географического события или явления. Категория «прогнозировать» выражена через конкретные учебно-познавательные действия, которые ученики выполняют во время текущего и итогового контроля.
Прогностическая деятельность – это особый, специфический вид когнитивной (познавательной) деятельность человека, требующего определенной подготовки (исходной умелости), мыслительных усилий, волевого, эмоционального напряжения, психологической устремленности на поиск.
Итак, для выяснения
особенностей
прогностической деятельности школьников и условий эффективного
управления
ее развитием в процессе обучения школьной географии я ввожу основные
понятия и термины
, употребляемые в теории прогностики.
Прогноз – вероятностное суждение о состоянии какого-либо изучаемого объекта или явления в будущем.
Прогноз как видовой термин определяется через более общие термины:
предвидение и предсказание
. При
предвидении
прогноз строится на неизвестных многим широким кругам теориям.
Предсказание
проще, чем предвидение, базируется на таких процедурах умственной деятельности, как:
описание и объяснение
предполагаемого состояния объекта или явления.
Предвидение
имеет несколько
форм конкретизации:
1) предчувствие (простое предвосхищение); 2) предугадывание (сложное предвосхищение); 3) прогнозирование (исследование)
Географический прогноз – предвидение изменений в развитии разнообразных природных, производственных, социальных, природно- общественных систем.
В зависимости от целей исследование прогнозирование бывает: прогноз в природопользовании – это предсказание динамики изменения природно-ресурсного потенциала и потребностей в природных ресурсах; и прогноз воздействия на среду – это предсказание изменений в природной среде, происходящих в результате прямого и косвенного воздействия на нее хозяйственной деятельности.
Прогноз является результатом прогнозирования : это совокупность приемов, позволяющих вынести достоверное суждение о будущем состоянии географического объекта или процесса.
При составлении географического прогноза я использую следующие
методы
:
1)
Ретроспективное прогнозирование
– предсказание будущего на основе детального изучения прошлого состояния системы
2)
Географическая аналогия
. Для прогноза используется возможное сходство одной, лучше изученной системы, с другой – хуже изученной.
3)
Экспертные оценки
. При составлении прогноза учитываются мнения экспертов-специалистов.
4) Моделирование . Основан на создании пространственно-временной модели системы с применением методов математической статистики.
Для обеспечения
прогностической деятельности
школьников в процессе обучения географии я:
1) Осуществляю прогнозирование на разных уровнях сложности, поэтапно.
2) При проектировании прогностической деятельности в системе уроков учитываю разные виды географического прогнозирования.
3) В процессе решений прогностического задания ориентирую ученика на выбор адекватного содержания задания метода прогнозирования.
При
проектировании процесса обучения
я ориентируюсь на
выделенные уровни
прогностической деятельности в структуре обучения.
1)
Предваряющий уровень
осуществляется в форме
предугадывания
; достижение этого уровня требует от учащихся меньших умственных усилий, но в то же время способствует развитию познавательного интереса к предмету изучения.
2)
Первый основной уровень
осуществляется в форме
предсказания
; достижение этого уровня требует от учеников больших
умственных усилий
, связанных с поиском убедительных
теоретических положений
, на основе которых выстраивается прогностическое суждение. В данном случае используем методы
экспертных оценок
и
ретроспективных
.
3)
Второй основной уровень
осуществляется в форме
конкретизации предвидения
; это наиболее сложный уровень деятельности, который требует не только умственных усилий, но и интуиции. На 2 уровне используем методы
аналогии
и
моделирования
.
Максимальный познавательный и развивающий эффект обеспечивает обучение, где все уровни рассматриваются во взаимосвязи, расположенные от простого к сложному. При таком подходе реализация этой технологии на практике способствует целенаправленному развитию прогностической функции географического мышления.
Основным
методическим средством
развития прогностической деятельности школьников являются
учебные задания
, которые различаются по степени сложности и обеспечивают развитие действий предугадывания, предсказания и собственно прогнозирования (предвидения)
При конструировании заданий такого рода я использую следующий
алгоритм деятельности
.
Алгоритм конструирования и использования в процессе обучения учебного задания прогностического типа.
1.Членение, структурирование теоретического знания учебной темы, уже изученной в учебном процессе.
2.Подбор, разработка учебной ситуации, в которой будет использоваться та или иная часть теоретического знания.
3. Деформация ситуации (разрыв определенной географической связи) с целью создания неопределенности, касающейся соответствующего знания.
4. Формулирование вопроса относительно деформированной ситуации.
5. Предложение задания ученику.
6. Вовлечение учащихся в процесс решения прогностической задачи.
7. Контроль правильности решения задачи; выявление затруднений в самостоятельном поиске или коллективной мыследеятельности; выявление потребности в подсказке.
Кроме этого учитываю этапы и приемы решения учащихся прогностического задания.
На
первом этапе
я сообщаю условия задачи, анализируя которые учащиеся включаются в ее решение. Приступая ко
второму этапу
решения задачи, ученики, пользуясь тематическими картами, текстом учебника, другими источниками информации, собирают
данные
по решению задачи, затем формулируют
гипотезы
. После четкой формулировки гипотез организую
третий этап
решения задачи – проверка правильности гипотез (аргументы), где предлагаю найти ученикам дополнительные фактические данные в заранее подготовленных текстах, схематических рисунках и объяснить теоретически наблюдаемую картину. На третьем этапе решения задачи стараюсь избегать у учащихся репродуктивного изложения дополнительных данных; интерес вызывает сообщение «специалистов» или
анализ
разных
текстов
в группах. Обсуждение новых дополнительных сведений убеждает учащихся в правильности верного предположения, на основе которого и
формулируется итоговое прогностическое суждение
.
Успешность решения
прогностической учебной ситуации
зависит во многом от умения учащихся сравнивать, обобщать, систематизировать ранее изученный материал так, чтобы сформировать прогностическое
суждение
.
При построении прогностических заданий я имею в виду, что перестройка географической оболочки и региональных геосистем измеряется геологическими масштабами и составляет тысячелетия. И зменение же локальных геосистем могут происходить на глазах человека (например: формирование карьерно - отвальных комплексов, зарастание болот и др.). Поэтому они и выбираются мною в качестве важных объектов прогнозирования.
Я определяю
три
возможных
уровня
сформированности умения прогнозировать:
1 уровень
– ученик затрудняется при выдвижении гипотезы и поиске аргументов
2 уровень
– выдвигает аргументы, частично доказывающие гипотезу
3 уровень
– выдвигает аргументы, доказывающие правильность гипотезы
Контрольные срезы
на уровень сформированности умения прогнозировать провожу
один раз в полгода
, например:
В
6
классе
Задание 1 по теме «Литосфера»
- Что произойдет, если Уральские горы расположились широтно на севере Евразии?
Задание 2 по теме «Гидросфера»
- Составьте прогноз возможных изменений внутренних вод ХМАО-Югра в результате хозяйственной деятельности человека.
В
8
классе
Задание 1 по теме «Высотная поясность»
- Ваш прогноз: если Хибины и Кавказ поменять местами, как бы выглядел набор высотных поясов?
Задание 2 по теме «Природопользование и охрана природы»
- Как вы думаете, уменьшится или увеличится по сравнению с настоящим временем зависимость человека от природных условий. Приведите доводы и аргументируйте свой ответ.
в
10
классе
Задание 1 по теме «Население мира»
- Подумайте, как изменится доля трудоспособного населения в странах экономически развитых и развивающихся через 20-30 лет. Обострение каких проблем вызовет такое изменение количества трудовых ресурсов?
Задание 2 по теме «Африка»
- Составьте прогноз экономического развития стран Северной Африки на базе эффективного и рационального использования их природных ресурсов. Как вы думаете, какие из североафриканских стран имеют наибольшие перспективы успешного развития? Почему?
Классы | Задание 1 | Задание 2 | ||||
1 уровень | 2 уровень | 3 уровень | 1 уровень | 2 уровень | 3 уровень |
|
При решении прогностических заданий использую
компьютерные технологии
для:
- демонстрации материалов: наглядных пособий и карт;
- самостоятельной работы учащихся.
Например: для урока по теме «Реки» в 6 классе я подготовила презентацию при решении задания «Возможно ли в будущем построение ГЭС на реке Обь?»
По теме «Вулканы» в 6 классе – «Как вы думаете, могут ли на территории ХМАО быть вулканы в будущем?»
Исследования
Исходя из Концепции образования, предусматривающей формирование навыков исследования на основе систематизации знаний, анализа и
прогнозирования
, я развиваю у учащихся умение прогнозировать тенденции развития экологической ситуации в городе во внеурочной деятельности в рамках НОУ. Несколько лет мы с учащимися НОУ работаем над темой «Состояние среды обитания человека и ее влияние на здоровье населения»:учащиеся выступали на городской конференции «Шаг в будущее» по теме «Загрязнение атмосферы над г.Нефтеюганском и влияние на здоровье населения» (3 место); принимали участие в конференции в г.Сургуте; по теме «Влияние качества питьевой воды на здоровье населения г.Нефтеюганска». Сейчас работаю над темой «Санитарное состояние почвы и здоровье населения г.Нефтеюганска». Результатом работы учащихся будет составление
экологического прогноза развития города
.
Формированию умения прогнозировать способствует
факультатив по теме «Страноведение»
При изучении природы, населения, хозяйства крупных стран, особенностей жизни и хозяйственной деятельности в различных природных условиях учащиеся выполняют различные прогностические задания: раскрывают изменения практики природопользования, динамику нарастания экологических проблем отдельных стран и решениях их в будущем, прогнозируют основные тенденции развития природных, социально-экономических и экологических процессов применительно к конкретным странам.
Например
:
- Предположите, будет ли меняться возрастной состав населения Германии?
- Составьте прогноз экономического развития Бразилии на базе рационального использования природных ресурсов.
Формирование умения прогнозировать
у учащихся как в урочной так и во внеурочной деятельности происходит на основе
умения сравнивать
. С этой целью я составила программу педагогического поиска «
Формирование метапредметных умений у учащихся: сравнение
». Данный прием направлен на изучение существенных признаков, но посредством сопоставления объектов друг с другом. Он помогает углублять и уточнять изучаемый материал. Т.о., изучаемые объекты познаются гораздо более полно. Данный прием обеспечивает оптимальный результат в формировании мышления школьников, в том числе при прогнозировании. Я использую различные виды
заданий на сравнение
:
а) –
самостоятельные работы
после прохождения тем; 7 класс – сравнение ПЗ по 40
°
параллели в Евразии и Северной Америке
б) –
познавательные работы
на сравнение: 6 класс – «По физической карте мира определите, площадь какого материка или материков изменилась бы меньше всего, если бы уровень Мирового океана повысился на 200 метров. Приведите аргументы.»
8 класс: - Как изменится численность населения РФ в 2020 году по сравнению с настоящим временем?
- Предположите, будет ли меняться состав трудовых ресурсов в нашем округе?
в) –
упражнения на сравнение
по образцу (алгоритму): 6 класс – Объясните, чем различаются магматические и осадочные горные породы. Пользуясь необходимыми картами, определите черты сходства и различия в местоположении Миссисипской низменности и Западно – Сибирской равнины. Предложите, изменится ли их местоположение через 250 млн. лет. Аргументируйте свой ответ.
г) –
несложные исследовательские работы
; например, по теме «Климат своей местности» (сравнение по месяцам: сентябрь и февраль).
Ежегодно учащиеся НОУ принимают участие в конференции « Шаг в будущее », имеют дипломы и грамоты.
Прогноз вообще - это форма научного предвидения. Географический прогноз является научно обоснованным предвидением изменения природных и социально-экономических свойств территорий в обозримой перспективе. Из числа ученых, бывших у истоков географического прогнозирования, можно назвать И.Р. Спектора (1976. С. 192), который наиболее полно определил сущность этого научного направления. На его взгляд, «географический прогноз есть высказывание, фиксирующее с априорной оценкой вероятности и заданным временем упреждения состояния социально-экономических и природных систем, формирующихся на земной поверхности в характерных пространственно-временных интервалах».
Географическое прогнозирование как научное направление возникло в связи с крупным народно-хозяйственным планированием, связанным с освоением природно-ресурсного потенциала, и проведением экспертных оценок разрабатываемых проектов. Как утверждал Ю.Г. Симонов (1990), географическое прогнозирование зародилось в Московском университете в 70-е гг. XX в. Его основы разрабатывались Ю.Г. Саушкиным (1967, 1968), Т.В. Звонковой, М.А. Глазовской, К.К. Марковым, Ю.Г. Симоновым. Студентам-географам 5 курса МГУ читался объемный курс «Рациональное природопользование и географический прогноз». Т.В. Звонкова опубликовала учебное пособие «Географическое прогнозирование» (1987). Звонкова (1990. С. 3) считает, что «географическое прогнозирование - комплексная эколого-географическая проблема, где теория, методы и практика прогнозирования тесно связаны с охраной природной среды и ее ресурсов, планированием, экспертизой проектов». Географы 60-80-х гг. истекшего века
участвовали в разработке крупных природопреобразовательных проектов, их экспертизе, в составлении ситуационных прогнозов возможного изменения территориальных природно-хозяйственных комплексов в направлении их оптимизации. Географы были вовлечены в обоснование проектов переброски части водного стока рек Европейского Севера России в бассейны Азовского и Каспийского морей, реконструкции водного хозяйства так называемого Срединного региона, включавшего Западную Сибирь, Казахстан и Среднюю Азию. Примером принципиальной позиции географов может служить отрицательное заключение Института географии АН СССР на проект Нижне-Обской ГЭС. Как отмечал Симонов (1990. С. ПО-111), «цель географической оценки рационального природопользования... сводится к оптимизационной задаче - как изменить хозяйственные функции территории в лучшую сторону... оценке степени географической рациональности использования территории в этом случае...». Географическое прогнозирование предполагало: «установить границы изменения природы; оценить степень и характер ее изменения; определить дальнодействие эффекта антропогенного изменения и его направленность; определить во времени ход этих изменений, учитывая взаимосвязь и взаимодействие элементов природных систем и тех процессов, которые осуществляют эту взаимосвязь» (Там же. С. 109).
Географические прогнозы могут быть классифицированы по разным признакам. Они могут быть локальными, региональными, глобальными; краткосрочными, долгосрочными и сверхдолгосрочными; покомпонентными и комплексными; связанными с исследованием динамики природных, природно-хозяйственных и социально-экономических систем.
Особое место в мировой и отечественной географической литературе приобрели прогнозы глобального и рационального, но связанного с глобальными процессами прогнозирования. Толчок для прогнозов такого характера на периоды 20, 50 и 100 лет дали выводы участников Римского клуба. Не сразу, но озабоченность перспективами развития человечества в изменяющемся мире передалась отечественным ученым и общественным деятелям.
Глубокие основополагающие исследования динамики климата под влиянием природных факторов и хозяйственной деятельности людей выполнены М.И. Будыко. Проблема влияния деятельности человека на климат и в целом на окружающую среду им была сформулирована еще в 1961 г. В 1971 г. им был обнародован прогноз предстоящего глобального потепления, но он вызвал недоверие у климатологов. Изучая естественные изменения климата в геологическом прошлом, Будыко пришел к выводу о постепенной потере тепла земной поверхностью за счет снижения концентрации углекислого газа в атмосфере и о вероятном наступлении новой эпохи оледенения в предстоящие 10-15тыс. лет. Однако на изменение климата все возрастающее влияние оказывает деятельность людей. С ней связан рост производства энергии, увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, изменения концентрации атмосферного аэрозоля. В работе 1962 г. Будыко отмечал, «что увеличение производства энергии от 4 до 10% в год может привести к тому, что не позже чем через 100 - 200 лет количество тепла, создаваемого человеком, будет сравнимо с величиной радиационного баланса всей поверхности континентов. Очевидно, что в таком случае произойдут громадные изменения климата на всей планете» (Будыко, 1974. С. 223).
Деятельность человека изменила направление процесса концентрации атмосферной углекислоты вместо уменьшения к заметному его увеличению. Парниковый эффект углекислого газа также ведет к разогреву приземного слоя воздуха. Противоположный процесс, ведущий к снижению температуры воздуха, связан с повышением запыленности атмосферы. Будыко были вычислены параметры влияния антропогенного аэрозоля на среднюю глобальную температуру приземного слоя воздуха. Результирующим эффектом сочетания трех указанных антропогенных факторов является «быстрое повышение планетарной температуры. Это повышение будет сопровождаться громадными изменениями климата, которые могут привести к катастрофическим последствиям для народного хозяйства многих стран» (Там же. С. 228) уже в ближайшие 100 лет. Подобное изменение климата Будыко рассматривал в качестве первого реального признака «глубокого экологического кризиса, с которым столкнется человечество при стихийном развитии техники и экономики» (Там же. С. 257). В последующих работах Будыко была развита концепция изменений климата и биосферных процессов на основе уточнения количественных параметров действующих факторов и проверки тесноты их связи по данным реальных наблюдений в различных широтах земного шара. Этой проблеме были посвящены книги Будыко «Климат в прошлом и будущем» (1980), «Эволюция биосферы» (1984). Под руководством Будыко были подготовлены коллективные монографии «Антропогенные изменения климата» (1987), «Предстоящие изменения климата» (1991), в которых были подтверждены прогнозы Будыко на последние десятилетия XX в. о повышении среднегодовой температуры воздуха в средних широтах на 1 °С по сравнению с доиндустриальным периодом и составлены прогнозы на XXI в. Согласно прогнозу, среднегодовая температура приземного слоя воздуха увеличится на 2 °С к 2025 г. и на 3 - 4 °С к середине XXI в. Наиболее существенный прирост температуры происходит в холодный период.
При значительном потеплении предполагается повышение влажности воздуха, увеличение объема выпадающих атмосферных осадков и в целом установление на территории России более благоприятной обстановки для развития биоты. Но в первые десятилетия наступившего века не исключено повышение частоты засух, возвратов холодов в весенний период, проявлений катастрофических атмосферных процессов.
Прогнозы Будыко основаны на учете тенденции увеличения концентрации в атмосфере углекислого и других парниковых газов с учетом анализа палеогеографической информации. На основе палеогеографических реконструкций аналогичные выводы о предстоящих изменениях ландшафтно-климатических условий в предстоящие периоды наступившего века были получены А.А. Величко и сотрудниками возглавляемой им лаборатории эволюционной географии Института географии РАН. Ожидаемое антропогенное повышение средней глобальной температуры в первое десятилетие века близко к ГС, в 2025-2030 гг. оно станет близким к 2 "С, а в середине века прирост температуры оценивается в 3 -4 °С (Величко, 1991). В центральных районах Русской равнины и Западной Сибири будет 94 наблюдаться рост суховеев, пыльных бурь, лесных пожаров (Величко, 1993). Будет происходить деградация вечной мерзлоты, увеличатся темпы повышения уровня Мирового океана, активизируется абразия берегов арктических и других морей (Каплин, Павлидис, Селиванов, 2000), будет постепенно происходить перестройка структуры ландшафтов, особенно в высоких широтах. Предстоящее потепление будет вначале напоминать климат атлантического оптимума голоцена, в дальнейшем - климат Микулинского межледниковья.
Величко (1992) выполнена детализация изменений ландшафтов европейской территории России и Западной Сибири в первую половину XXI в. по природным зонам. В частности, в Арктике наиболее вероятно потепление на 4 - 6 °С летом, до 6 - 8 °С зимой и увеличение атмосферных осадков на 100 - 200 мм. В этих условиях ландшафты арктических пустынь будут замещаться тундрами. Условия плавания по Северному морскому пути несравненно улучшатся; уже сейчас мощность арктических льдов на 30% уменьшилась, по сравнению с полувековой давностью. В зоне тундры предполагается уменьшение площади заболачивания, увеличение доли злаковой растительности, на южных пределах - все большее распространение деревьев.
В лесном поясе в европейском секторе в первые два-три десятилетия зимой и летом станет теплее на 1-3 °С и снизится объем выпадения атмосферных осадков до 50 мм. Уменьшится объем речного стока на -50-100 мм, или на 15% от нормы. К середине века будет наблюдаться еще более глубокое потепление, сопровождающееся увеличением увлажнения. Речной сток будет возрастать существенно, на 20%, увеличится агроклиматический потенциал. В Западной Сибири уменьшится площадь заболачивания.
В степной зоне зимой станет теплее на 3 - 5 °С, но лето может оказаться прохладнее; объем осадков увеличится на 200 - 300 мм. Злаковая растительность будет замещаться мезофильной, влаголюбивой, граница леса будет сдвигаться постепенно к югу. Агропромышленный потенциал к середине века может увеличиться на 40%. Общий вывод по представленному прогнозу относительно соотношения тепла и увлажнения основной территории России может быть выражен следующим образом: условия жизни людей станут более благоприятными. Прогнозы подобного типа относятся к числу вероятностных, то есть вероятны и иные выводы.
Согласно модели общей циркуляции атмосферы (Сиротенко, 1991), в случае потепления все природно-климатические зоны могут сместиться в сторону высоких широт. Южные регионы России могут оказаться в полосе воздействия тропических воздушных масс высокого давления и низкого увлажнения. А это означает снижение биологической продуктивности агроэкосистем на Северном Кавказе на 15%, в Поволжье на 17%, в Центральном черноземном районе на 18%, в Уральском районе на 22%. Этот вывод согласуется с «законом» А.И. Воейкова: «тепло на севере сухо на юге». Но этот «закон» противоречит выводам, полученным по палеогеографическим реконструкциям, и современным тенденциям одновременного повышения температуры и увеличения объема выпадающих осадков. Это дало основание В. Сун с соавторами (2001 С 15) заявить: «...мы все еще не способны достоверно предсказать климат будущего… Предложенные до сих пор сценарии изменений глобального климата можно интерпретировать лишь как условные численные эксперименты по чувствительности климата, но никак не прогнозы». Нужны новые серьезные исследования.
Более значительные последствия для людей может повлечь и влечет на самом деле изменение геохимической обстановки в среде их обитания, в характере изменений, происходящих в биосфере в целом. Во многих исследованиях отечественных и зарубежных ученых делаются выводы о грозящей экологической катастрофе, связанной с дисбалансом в функционировании биосферы. «Глобальная экологическая система, - констатировал В.М. Котляков (1991. С. 6, 7), - уже не может развиваться спонтанно. Необходима сознательная упорядочивающая и регламентирующая действия деятельность, гарантирующая выживание природы и человечества. Альтернативы нет: или Земля погибнет и мы вместе с ней, или мы выработаем и будем соблюдать некий научно-культурный кодекс поведения человечества. Выживание обеспечивается лишь разумным управлением глобальной природно-антропогенной геосистемой». И далее: «Сколько-нибудь разумный выбор управленческих решений немыслим без знаний о динамике природных процессов, их антропогенных трансформаций, о территориальном распределении ресурсов, населения, производства, о пределах устойчивости естественных и техногенных территориальных систем и об их сочетании в пространстве. Все это традиционный объект географии».
Именно озабоченностью о перспективах развития земной цивилизации был продиктован созыв Международной конференции ООН по окружающей среде и развитию с участием глав государств и правительств в Рио-де-Жанейро в 1992 г. и совещаний в последующие годы. Была провозглашена концепция устойчивого развития мировой системы на основе соблюдения законов природы, суть которого изложена в теории биологической регуляции окружающей среды В.Г. Горшкова (1990). Основное содержание теории Горшкова включает следующие положения. Биосфера обладает мощными механизмами стабилизации параметров окружающей среды благодаря замкнутой системе круговоротов веществ. Круговороты веществ на много порядков превосходят естественный уровень возмущений окружающей среды, что позволяет ей компенсировать неблагоприятные изменения путем размыкания круговоротов. Главное - определение порога устойчивости биосферы, при превышении которого нарушается устойчивость биоты и ее среды обитания. Установлено, что биосфера устойчива до тех пор, пока потребление первичной продукции человеком не превышает 1%, остальные 99% затрачиваются биотой на стабилизацию окружающей среды. Но, делают выводы ученые (Данилов-Данильян и др., 1996, Данилов-Данильян, 1997), порог потребления продукции биоты в 1% был превышен еще в начале XX в. Сейчас доля потребления первичной продукции составляет около 10%. При существующих темпах экономического развития и роста населения через 30 - 50 лет будет использоваться около 80% чистой биологической продукции. Биота и окружающая среда потеряли устойчивость, и экологическая катастрофа уже началась.
Чтобы стабилизировать условия развития человечества, необходимо выполнить как минимум три условия: численность населения Земли не должна превышать 1-2 млрд чел.; доля освоенной суши должна быть сокращена до 40, потом до 30% (без учета площади Антарктиды), сейчас освоение хозяйственной деятельностью суши составляет около 60%; экономический рост не должен нарушать основные свойства биосферы, ее устойчивость, в частности, должен быть снижен объем энергопотребления. «Есть все основания полагать, что биота имеет механизмы вытеснения тех видов, которые нарушают ее устойчивость... Это вытеснение уже началось... Нам необходимо изменить все: стереотипы, цели экономики, характер поведения, этику. Иначе биота... обеспечит свою устойчивость сама, скорее всего, разрушив часть самой себя вместе с человечеством... Слово "освоение" должно занимать в нашем лексиконе такое же место, как слова "война", "грабеж", "убийство". Надо принять законы, в которых призывы и действия, ведущие к дальнейшему освоению Севера, Сибири, Дальнего Востока, расценивались бы как самые серьезные преступления против народов России» (Данилов-Данильян, 1997. С. 33, 34).
Несоблюдение принципов устойчивости биосферы неминуемо ведет к социально-экологической катастрофе. Генетическое вырождение населения из-за загрязнений начнется не позднее конца первой - начала второй четверти текущего века. Ю.Н. Сергеев (1995) предрекает пик экологической катастрофы в России на 2050 - 2070 гг. К 2060 г. будет израсходовано 90% топливных ресурсов. К 2070 г. из-за токсикантов и недостатка продуктов питания численность населения на территории бывшего СССР сократится до 120 млн. чел., а продолжительность жизни - до 28 лет. Россия способна пережить социально-экологический кризис и перейти к устойчивому развитию, так как обладает необходимой этнической культурой и огромными земельными ресурсами (Мягков, 1995). Но это возможно не на основе рыночной экономики западного типа, а на принципах социально-экологических запретов (Мягков, 1996), По представлениям В.А. Зубакова (1996), выживание человечества и всего животного мира возможно только в результате мировой экологической революции. Главной ее целью должно быть сознательно и добровольно избираемое сокращение народонаселения мира до размеров, гарантирующих равновесное соотношение человечества с биосферой и, следовательно, радикальное решение всех экономических проблем. Главной социальной силой должны стать женщины, что должно проявиться в восстановлении некоторых элементов матриархата в образе жизни людей. Главной целью женщин в обществе будущего должен быть не процесс рождения детей сам по себе, а воспитание достойного члена общества.
Много и продуктивно проблемами глобального развития занимается К.Я. Кондратьев (1997, 1998, 2000). На его взгляд, не все до конца ясно в причинах современного потепления. Антропогенная причина этого процесса возможна, но не доказана. Прекращение роста населения и использования природных ресурсов желательно. Подлинной глобальной катастрофой может оказаться нарушение замкнутости круговоротов, уже приводящее к разрушению биосферы. Необходим поиск новой социально-экономической парадигмы развития «на основе беспрецедентно широкой кооперации специалистов в области наук о природе и обществе» (Кондратьев, 2000. С. 16) в обстановке глобального партнерства «в условиях демократии, уважения к людям и согласия между государствами» (Кондратьев, 1997. С. 11).
Иные взгляды на экологические проблемы, более оптимистичные для человеческого общества, развивает Ю.П. Селиверстов. По его мнению, «вклад человека в пополнение атмосферы углекислым газом, озоном и другими летучими соединениями по сравнению с природными процессами скромен и не представляет опасности для цивилизации. Загрязнение пока не создает реальной угрозы планете в целом и ее отдельным геосферам, однако элементы глобального экологического риска все же существуют...» (Селиверстов, 1994. С. 9). Биосфера не потеряла способности нейтрализовать отходы человеческой деятельности. Человечеству следует не перекраивать среду, а приспосабливаться к ритмам природных процессов. «Глобального экологического кризиса нет, как не существует он и в масштабах Российской Федерации. Имеется риск региональных экологических кризисов, отчасти уже проявившихся... Надо трезво смотреть на вещи - максимально прекратить вмешательства в природные процессы и явления, быть к ним внимательнее, чтобы они не застали людей врасплох, не делать поспешных выводов из наблюдаемого, особенно не осуществлять не оцененных по последствиям мероприятий по "исправлению" природно-обусловленных закономерностей и их земных воплощений. Давно известно, что лучше природы не сделаешь, а хуже - почти всегда... Человечеству пора погасить антропоцентрическую манию величия и вседозволенности, понять свое место в окружающем мире, который его породил и выпестовал не для экспериментов по его мнимому совершенствованию, покорению и уничтожению» (Селиверстов, 1995. С. 41, 42, 43). Геоэкология, по мнению Селиверстова (1998. С. 33), - это наука о компромиссах между природопользованием и экологией. «Поиск главного компромисса современности состоит в справедливой и однозначной оценке состояния окружающей среды, степени ее затронутое и ущербленности неестественными процессами и явлениями, в предоставлении возможностей реабилитации среды и возврата ее (или приближения) к природному мотиву эволюции - восстановлении гармонии в природе при прогрессе человечества».
Крупным исследователем антропогенеза и цивилизационного развития, мыслителем, носителем Разума в высшем его предназначении был Никита Николаевич Моисеев (1920-1999). Моисеев, математик, академик, внес большой вклад в понимание взаимозависимых процессов, происходящих в биосфере с учетом влияния человеческой деятельности. Под руководством Моисеева была создана самая совершенная в стране система математических моделей «Гея» в Вычислительном центре АН СССР, с помощью которой были проведены уникальные эксперименты поведения биосферы при различных вариантах нарушения ее естественного развития. Основные выводы, полученные в этих экспериментах и использованные для теоретических построений, изложены Моисеевым в книгах «Экология человечества глазами математика», «Человек и ноосфера» и ряде основополагающих статей. В частности, были просчитаны последствия ядерной войны. Полученные выводы подтверждены независимыми исследованиями американских ученых, и они оказали существенное влияние на смягчение международного противостояния главных ядерных держав. В арсенал геополитиков вошло понятие «ядерной зимы». «Результаты заставили нас увидеть совершенно иначе возможные последствия ядерной войны, записал Моисеев (1988. С. 73, 74, 85). - Стало ясно, что ядерный конфликт приведет не к локальным похолоданиям и мраку под пологом отдельных 488 сажевых облаков, а к "глобальной ядерной ночи", которая продлится около года. Расчеты на компьютере показали: Землю окутает тьма. Сотни миллионов тонн грунта, поднятого в атмосферу, дымы континентальных пожаров - зола и главным образом сажа горящих городов и лесов сделают наше небо непроницаемым для солнечного света... Уже в первые недели средняя температура Северного полушария упадет на 15 - 20 °С ниже ординара. Но в отдельных местах (например, в Северной Европе) падение достигнет 30 и даже 40 - 50 °С... Поскольку практически на всей поверхности материков температуры окажутся отрицательными, то все источники пресной воды замерзнут, а урожай почти на всем земном шаре погибнет. К этому надо добавить еще и радиацию, интенсивность которой на огромных территориях превзойдет смертельную дозу. В этих условиях человечеству не дано будет выжить». Эксперименты, проведенные в СССР и США, перевели ядерное оружие, по выражению Е.П. Велихова, из инструмента политики в инструмент самоубийства.
Математические модели позволили проследить эволюцию биосферы и при «обычном поведении» человечества, и выводы не вызывают оптимизма. Планетарный кризис неизбежен. «И становится все более очевидным, что преодолеть надвигающийся кризис техническими средствами невозможно. Безотходные технологии, новые методы переработки отходов, очистка рек, повышение норм здравоохранения могут лишь облегчить кризис, отсрочить его наступление, дать человечеству тайм-аут для отыскания более кардинальных решений... Следует понять: равновесие биосферы уже нарушено, и процесс этот развивается по экспоненте. И перед человечеством встают вопросы, с которыми оно никогда ранее не встречалось» (Моисеев, 1995. С. 44, 49). Восстановить нарушенное равновесие теми методами, которыми мы владеем сегодня, убеждал Моисеев, невозможно. У человечества есть альтернатива восстановления равновесия: «либо перейти к полной автотрофности, то есть поселить человека в некой техносфере, либо уменьшить антропогенную нагрузку в 10 раз» (Там же. С. 45). Необходима иная стратегия человечества, способная «обеспечить коэволюцию человека и окружающей среды. Ее разработка мне представляется самой фундаментальной проблемой науки за всю историю человечества. Может быть, вся наша общая культура - всего лишь подготовительный этап для решения этой задачи, от успеха решения которой зависит и сам факт сохранения нашего вида в биосфере... Необходима более глубокая моральная перестройка самого духа, самого смысла человеческой культуры» (Там же. С. 46, 51). Коэволюция человека и биосферы - это обеспечение такого поведения человека, которое бы не разрушало биосферу, ее основ. Зависимость человека от природы не уменьшается, а напротив - возрастает. Человек должен жить в согласии с природой. Моисеев провозгласил «экологический императив» - приоритет законов природы, к которым человек обязан приспособить свои действия. Экологический императив Моисеева - это некоторое множество свойств окружающей среды, изменение которых человеческой деятельностью недопустимо ни при каких условиях. Отсюда следует одна из задач географии - изучение пределов возможной трансформации биосферы, которое бы не привело к необратимым для человека последствиям. Моисеев провозгласил необходимость создания нового нравственного императива уважительного отношения не только к природе, но и людей друг к другу
Человечество не имеет перспективы, развиваясь по европейско-американской модели общества потребления. Главная задача науки - сформулировать систему запретов и способов их реализации. Необходима жесткая система регламентации рождаемости. Население должно быть уменьшено в 10 раз. «Регламентация роста народонаселения, конечно, не даст десятикратного сокращения численности обитателей планеты. Значит, наряду с умной демографической политикой, необходимо создавать новые биогеохимические циклы, то есть новый круговорот веществ, в который войдут прежде всего те виды растений, которые более эффективно используют чистую солнечную энергию, не приносящую планете экологический вред» (Моисеев, 1998. С. 10). «Будущность человечества, будущность Homo sapiens как биологического вида в решающей степени зависит от того, насколько глубоко и полно мы сможем понять содержание "нравственного императива" и насколько человек окажется способным принять его и следовать ему. Это и есть, как мне кажется, узловые проблемы современного гуманизма. Я убежден, что в ближайшие десятилетия уровень их осознания сделается одной из важнейших характеристик цивилизации» (Моисеев, 1990. С. 248).
