Экологическое прогнозирование и моделирование

Что ждет нас в будущем? Каким будет человечество через 150-200 лет? Можно ли спасти нашу планету?

Будущее биосферы стало предметом пристального внимания ученых, появилась особая группа проблем – экологическое прогнозирование, решение которых должно ответить на вопрос: как направить циркуляцию природных сил и ресурсов по пути, который будет полнее удовлетворять потребности людей и не нарушать при этом экологические процессы?

Научное прогнозирование – это непрерывное, специальное, имеющее свою методологию и технику исследование, проводимое в рамках управления с целью повышения его уровня и эффективности.

Выделяют поисковое и нормативное прогнозирование.

Поисковое (исследовательское) прогнозирование – анализ перспектив развития существующих тенденций на определенный период и определение на этой основе вероятных состояний объектов управления в будущем при условии сохранения существующих тенденций в неизменном состоянии или управленческих воздействий.

Нормативное прогнозирование (иногда его называют «прогнозированием наоборот», так как в данном случае исследование идет в обратном направлении: от будущего к настоящему) – представляет собой попытку рационально-организованного анализа возможных путей достижения целей оптимизаций управления. Этот вид прогнозов как бы отвечает на вопрос: «Что можно или нужно сделать для того, чтобы достичь поставленных целей или решить принятые задачи?».

Предметом нормативного проектирования выступают субъективные факторы (идеи, гипотезы, предположения, этические нормы, социальные идеалы, целевые установки), которые, как показывает история, могут решающим образом изменить характер протекающих процессов, а также стать причиной появления качественно новых, непредсказуемых феноменов действительности.

В исследовании различных аспектов взаимосвязи человека и биосферы можно выделить ряд стадий:

1) описание – исходный, эмпирический этап, который отвечает на вопрос: «Что происходит в окружающей среде и в самом человеке?»;

2) объяснение – промежуточный, теоретический этап, отвечающий на вопрос: «Почему этот происходит?»;

3) предвидение – завершающий этап, который должен давать ответы на два (как минимум) вопроса: «Каким образом обнаруженные тенденции будут вести себя в будущем?» и «Что следует предпринять для того, чтобы предотвратить нежелательные явления или, наоборот, способствовать реализации благоприятных возможностей?».

Исходным пунктом исследования, его отправной точкой служит некоторая задача из той или иной предметной области.

Процесс построения модели называется моделированием.Существует несколько приемов моделирования, которые условно можно разделить на две большие группы:

1) материальное моделирование,

2) идеальное моделирование.

К материальным относятся такие способы моделирования, при которых исследование ведется по модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики изучаемого объекта. В свою очередь материальное моделирование делится на физическое и аналоговое.

Физическим принято называть моделирование, при котором реальному объекту противопоставляется его уменьшенная копия, допускающая лабораторное исследование и позволяющая переносить установленные свойства на реальный объект с помощью теории подобия.

Аналоговое моделирование основано на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но описываемую формально (одними и теми же математическими уравнениями, логическими схемами и т.п.).

По своей сути материальное моделирование является экспериментальным. От него принципиальным образом отличается идеальное моделирование, которое основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной (мыслимой). Идеальное моделирование носит теоретический характер. Важнейшим его видом является математическое моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики с использованием тех или иных математических методов.

Использование различных моделей и методологии моделирования необходимы для того, чтобы:

· понять, как устроен конкретный объект, каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

· научиться управлять объектом (процессом) и определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;

· прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации разных способов и форм воздействия на объект.

Хорошо построенная модель, как правило, дает новые знания об объекте – оригинале, а его результатом является эффективное прогнозирование.

Существуют различные модели: динамические, стохастические, игровые и т.д.

К середине 80-х годов было известно более 15 глобальных прогнозов, получивших название "модели мира". Основные из них – «Мировая динамика» Д. Форрестера, «Пределы роста» – прогноз Римского клуба под руководством Д. Медоуза, «Человечество у поворотного пункта» М. Месаровича и Э. Пестеля, «Мир в 2000 году. Доклад президенту» В. Леонтьева.

Отцом глобального прогнозирования на основе системного анализа считается американский ученый Д. Форрестер. Его модель экономического развития учитывает два главных фактора - динамику численности населения и загрязнение природной среды. В модели «Пределы роста» учитываются численность населения и ее динамика, земное пространство, загрязнение, наличие и использование природных ресурсов, созданные основные фонды. Выводы этого прогноза требовали сведения к нулю роста народонаселения и производства, вызвали появление антинаучных и антигуманных теорий, не дающих реальных путей преодоления экокризисных явлений.

Выводы модели «Человечество у поворотного пункта» базировались на комплексной взаимосвязи экономических, социальных, политических процессов и состояния окружающей среды. Будущее человечества представлялось чередованием длительных экологических, энергетических, продовольственных, сырьевых и демографических кризисов, способных охватить всю планету.

В настоящее время методологические принципы, техника и методика глобального прогнозирования неизмеримо усложнились, ведется разработка автоматизированной информационно-прогнозирующей «человеко-машинной» системы. Главная задача прогнозирования взаимодействия человека и биосферы заключается в объединении усилий экологов, социологов, экономистов, специалистов компьютерного моделирования и системного анализа для выбора возможных вариантов международных решений на межгосударственном уровне.

Компьютеризация комплексного взаимодействия человека и биосферы – это исторический рубеж достижений науки на основе создания математических имитационных моделей живой природы. Новая информационная технология экологического прогнозирования позволяет перейти к формированию и применению адекватных моделей политики и планирования мер в области экологической безопасности на глобальном уровне разрабатываемых на основе локальных прогнозов.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите виды экологического прогнозирования.

2. Перечислите этапы экологического прогнозирования.

3. В чем суть экологического моделирования? Виды экологического моделирования.

4. Назовите наиболее известные модели мира. Чем они отличаются друг от друга?