Текст книги "От «Титаника» до «Фукусимы». Алгоритмы техногенных катастроф"

Д. В. Мун, В. В. Попета, A. B. Попета, П. Е. Смолков
От «Титаника» до «Фукусимы». Алгоритмы техногенных катастроф

© Д. В. Мун, В. В. Попета, A. B. Попета, П. Е. Смолков 2016

© 000 Издательский дом «Библио-глобус», 2016

* * *

Нашим родителям посвящается…

Вступительное слово ко второму изданию

Уважаемые читатели!

Сегодня ни для кого не секрет, что с каждым годом людей на Земле становится все больше, технологии и инфраструктура становятся всё сложнее, неуклонно растут количество и масштабы техногенных катастроф.

В идеале реальность техногенных опасностей должна порождать в обществе адекватную социальную реакцию, запускающую коллективные защитные функции, основанные на анализе прошлого, оценке настоящего и прогнозировании будущего. И поскольку будущие угрозы и опасности зарождаются уже сейчас, ответные меры для безопасного и стабильного будущего жизнеустройства необходимо незамедлительно закладывать и разрабатывать сегодня.

Одной из таких мер является серия научно-популярных книг Профессионального сообщества «Объединение инженеров» под названием «Библиотека безопасности жизнедеятельности».

Первая книга серии, которую вы держите в руках, повествует о том, как изначально неверное построение взаимодействия людей со сложными и опасными техногенными системами, принимаемые нами на повседневном уровне решения и выборы, а также невнимание к проблемам «человеческого фактора», в итоге неизбежно приводят к катастрофическим последствиям.

Согласно глубокому убеждению авторов данной книги, будущих масштабных техногенных аварий вполне возможно избежать. Поскольку именно в правильно выстроенной и научно-обоснованной работе с людьми и кроется главный потенциал повышения надежности функционирования сложных технологических объектов. Или, говоря простым языком, наша с вами повседневная безопасность.

Вступив в третье тысячелетие, нам необходимо обернуться и ещё раз внимательно посмотреть на то, что уже произошло, дабы сделать выводы и не допускать повторения прошлых ошибок.

Надеюсь, данная книга будет интересна не только специалистам по риск-менеджменту, но и широкому кругу читателей.

Желаю всем приятного чтения!

А. Н. Ряховская

Доктор экономических наук, профессор,

заслуженный экономист Российской Федерации,

ректор Института экономики и антикризисного управления

Предисловие ко второму изданию

Вероятность.

Пусть это будет единственная формула в данной книге.

Частотное (статистическое) определение вероятности. Вероятность – предел отношения количества наступлений события А (п) к количеству наблюдений события (N). При N стремящимся к бесконечности.

Данное определение вероятности, равно как и другие её определения, классическое или аксиоматическое, однозначно предоставляет нам понимание, что вероятность какой-либо техногенной катастрофы измерить невозможно.

Чтобы измерить вероятность выпадения «орла» при броске монеты, мы должны подбросить монету как можно большее количество раз. Если мы подбросим монету, например, два раза (N=2) и в обоих случаях выпадет орел (п=2), значит ли это, что вероятность «орла» равна единице, т. е. ста процентам? Конечно нет. Мы можем измерять только при N, стремящимся к бесконечности. Чем больше N, тем точнее измеряется вероятность.

Другой пример. Допустим, пожар в каком-то конкретном помещении может быть по следующим причинам: короткое замыкание; сварочные работы; нарушение режима курения на производстве. Допустим, есть задача выяснить вероятность пожара в этом помещении. Исходя из определения вероятности, чтобы найти её, я должен как можно большее количество раз N устраивать в этом помещении короткое замыкание, запускать туда сварщиков и курящих людей, чтобы моё число N было как можно больше. Потом измерять n, т. е. сколько раз при этом произошел пожар. Потом, по формуле, посчитать вероятность. Звучит абсурдно, не правда ли?

Что уж там говорить об измерении вероятности каких-либо техногенных катастроф. АЭС Фукусима. Если бы мы хотели найти вероятность катастрофы, произошедшей на Фукуси-ме, то должны были бы как можно большее количество раз N устраивать цунами, при этом тщательно измерять, сколько раз n на АЭС произошла катастрофа, наподобие той, которую мы наблюдали не так уж и давно.

Всё это звучит вроде бы очень абсурдно и нелепо. Однако, нам могут возразить, что современными компьютерными средствами можно смоделировать условия, вызывающие катастрофу. Действительно так. Можно смоделировать миллионы, миллиарды N. Действительно, можно создать модель АЭС Фукуси-мы, моделировать цунами много-много раз, искать вероятность катастрофы. Можно было бы создать и компьютерную модель Саяно-Шушенской ГЭС и моделировать высокие нагрузки на неисправном оборудовании. Компьютер выдаст, в каких условиях и сценариях, и в каком их количестве, n из всех моделирований Ν, могла бы наступить катастрофа.

Да, современные компьютерные модели могут заменять реальность, моделировать и предсказывать будущее. Определять вероятность катастрофических событий, исходя из допущений этих моделей.

Однако, если мы адекватны, то хорошо понимаем, что невозможно выявить и определить всё то разнообразие техногенных катастроф, которое может наступить. Некоторые катастрофы, наступая, поражают наше воображение тем, что мы даже и представить себе такого не могли. Не могли такого допустить, сделать таких допущений ни в нашей голове, ни в компьютерной модели. Следовательно, человек не сможет создать адекватные компьютерные модели по каждому определённому виду техногенной катастрофы. По каким-то систематическим явлениям, да. По редким, уникальным, разовым событиям – нет, не может. Следовательно, точная априорная вероятность многих техногенных катастроф, с которыми мы в будущем будем иметь дело, нам неизвестна. Следовательно, неизвестна и условная вероятность, т. е. вероятность наступления события при реализации тех или иных условий. Например, вероятность катастрофы на АЭС при условии цунами.

Более того, даже если нам станет известна априорная вероятность катастрофы, то мы не сможем предсказать, когда именно это произойдет. Учёные, имеющие дело с вероятностными теориями, не редко сходили от этого с ума. Предположим, нам достоверно известно, что условная вероятность катастрофы на АЭС при цунами равна 1/100 (1 %). Т. е., если мы 100 раз обрушим цунами на АЭС, то 1 раз из 100 на АЭС будет катастрофа. Какой по счету будет этот раз? Первым или сотым? А может быть сорок восьмым? Мы не знаем. Может быть, в компьютерной модели, или в реальном мире, неважно, мы обрушим цунами на АЭС девяносто девять раз, а на сотый раз наступит катастрофа. Это будет соответствовать вероятности 1/100, т. е. 1 %. А может быть, мы обрушим цунами сорок семь раз, а катастрофа наступит на сорок восьмой. Тоже будет соответствовать вероятности 1/100. Катастрофа вполне может быть и первой по счету, сразу при первом обрушении цунами в нашем безумном эксперименте. И это тоже будет соответствовать вероятности 1/100 (1 %). Только тогда при последующих 99 опытах катастрофы как-бы не будет, но это уже не важно, если мизерная вероятность реализуется при первой же возможности.

В чьей воле, в чьих руках, находится реализация мизерной вероятности катастрофы? В воле господа Бога или в воле человека? Или в воле случая?

Мы же знаем, что вероятность техногенной катастрофы, любой, не равна нулю. Пусть даже вероятность пренебрежимо мала, но у таких событий она есть, потому что есть условия его вызывающие, есть причины и источники события. Чему точно равна эта вероятность, мы в большинстве случаев не знаем, как мы обсудили. Важен тот факт, что у любой техногенной катастрофы есть очень малая вероятность, пусть даже близкая к нулю, но есть. И эта вероятность может реализоваться в любой момент. Например, завтра. То есть можно утверждать, что завтра может быть самая страшная за всю историю техногенная катастрофа, вероятность которой близка к нулю. И это утверждение не противоречит определению вероятности, простыми словами, не противоречит тому, как устроен наш мир.

Обобщим наши рассуждения кратко. Вероятность многих техногенных катастроф, с которыми мы столкнемся, неизвестна, в силу определения вероятности и того, что техногенные катастрофы – это редкие уникальные события. Даже если вероятность техногенной катастрофы крайне мала, то это может произойти завтра, т. к. ничто не запрещает вероятности, пусть даже и малой, реализовываться в любой момент.

Что мы можем с этим сделать? Только изучать сценарии реализации катастроф и исключать в будущем их причины и источники. Если последствия реализации события носят катастрофический характер, а вероятность крайне мала, то направлять основные ресурсы на поиск его точной вероятности не надо. Лучше предпринимать попытку исключить катастрофу, исключив вероятность такого события, сведя её в ноль, исключая причины и источники катастрофы. Книга, которую вы держите в руках, как раз об этом. Исследует причины и источники техногенных катастроф. Действительно, если есть минимальная вероятность катастрофического события, лучше взять её реализацию или не реализацию в человеческие руки, не оставляя на волю злого Рока, злого случая.

При условии, что этими руками управляет разум.

Читайте книгу и поражайтесь, к чему может привести отсутствие разума у людей.

С уважением,

Павел Смолков

Директор по риск-менеджменту

Pricewaterhouse Coopers, Россия

Пролог

«За всю свою профессиональную жизнь я ни разу не попадал в какую хоть сколь-нибудь серьезную аварию. За все годы на море я видел только одно судно, терпящее бедствие. Я никогда не видел крушения, не переживал крушения, не оказывался в ситуации, когда грозила катастрофа.»

Э. Дж. Смит, капитан Титаника, 1907 год

«К сожалению, история учит нас лишь тому, что история нас ничему не учит.»

Анна-Мария Петра, педагог, режиссер, драматург, 2014 год.

Двадцатый век принес человечеству не только технический прогресс, превративший окружающий нас мир в глобальную техносферу, но и новый перечень неведомых ранее угроз и опасностей.

С одной стороны, люди, будучи сегодня надежно защищены наукой и технологиями, стали все меньше бояться плохой погоды, стихийных бедствий и даже глобальных природных катаклизмов. С другой стороны, вступив в XXI век, люди стали смотреть на достижения цивилизации с нарастающим чувством тревоги и неопределенности.

Мы стали спокойно смотреть кино про землетрясения и всемирные потопы. Мы знаем, что потенциального столкновения Земли с гигантскими астероидами вполне возможно избежать. Мы перестали испытывать панический страх перед возможностью нашествия неведомых инопланетян, которым, согласно неизменному голливудскому сюжету не удастся захватить планету поскольку на страже человечества всегда стоит готовый дать отпор американский спецназ. И даже в возможном угасании Солнца – источника всего живого на планете, нам кажется, нет ничего фатального. Подумаешь, проблема. Либо перезапустим термоядерную реакцию, либо построим звездолёт и улетим к далеким мирам, в конце концов…

В то же время нас все чаще стали преследовать безотчетные страхи и клаустрофобия. Мы стали все больше бояться летать на самолетах, заходить в лифты, спускаться в метро. Мы боимся микроволновых печей и мобильных телефонов. Мы опасаемся, что у нас отключат электричество и Интернет. Мы боимся атомных электростанций. Мы боимся, что террористы захватят контроль над космическими спутниками и приведут в действие оружие массового уничтожения. В конце концов, мы боимся «восстания машин»: того, что скоро созданные нами компьютеры поумнеют настолько, что возьмут над нами вверх, поместят всех нас в «матрицу» и станут питаться нашей жизненной энергией. Парадоксально, но факт: люди, перестав опасаться внешних, необузданных и непредсказуемых сил природы, стали испытывать страх перед вещами, которые они сами создали для собственной защиты и цивилизованного существования…

Глобальная техносфера, изменившая до неузнаваемости социально-экономический, культурный и общественный уклад, поставила жизнь и здоровье человека в прямую зависимость от безаварийной работы крупных промышленных, химических, ядерных и прочих высокоэнергоемких объектов, а также инфраструктуры мегаполисов и транспортных средств.

Уязвимость и беззащитность современного городского жителя, активно пользующегося всеми благами цивилизации, порождает коллективный страх и неуверенность в завтрашнем дне.

Ежедневно и ежечасно новостные ленты информационных агентств наполняются все новыми и новыми сводками о непрерывно происходящих сбоях, авариях, инцидентах, катастрофах, etc. Поэтому неудивительно, что люди в последние годы стали испытывать в повседневной жизни постоянное негативное давление от повсеместно окружающей их техносферы, поставившей их существование в зависимость от случая. Несчастного случая…

Кто же на самом деле виноват в том, что, несмотря на непрерывно возрастающее количество ресурсов, тратящихся на обеспечение нашей безопасности, все чаще горят заводы, взрываются электростанции, падают самолеты, тонут пароходы и сходят с рельсов самые современные поезда? Где и как изначально закладываются алгоритмы современных техногенных катастроф? И возможно ли в будущем избежать трагедий, подобных тем печальным событиям, что уже имели место быть, или хотя бы свести к минимуму масштабы последствий?

Всех нас, живущих ныне на Земле, волнуют данные вопросы. Поэтому, вступив в третье тысячелетие, нам необходимо обернуться и ещё раз внимательно посмотреть причины и последствия того, что уже произошло; того, чего уже не изменить, дабы сделать соответствующие выводы и впредь не допускать повторения прошлых ошибок…

Ради жизни на Земле.

Глава 0. Пустыня Сахара – первая рукотворная катастрофа человечества

«Человеческий разум и организованная им деятельность меняют ход природных процессов в такой степени, как меняют их другие известные нам проявления энергии, но меняют по-новому… являя собой новую геологическую силу, которой никогда еще не существовало на нашей планете в таком размере».

В. И. Вернадский о роли человека в биосфере.

Часы Судного дня (graphic novel Watchmen).Public Domain.

В двадцатом столетии нашей эры в распоряжении человечества оказались такие знания и технологии, которые в состоянии не просто оказать значительное воздействие на планету, но и вообще стереть все живое с лица Земли. Знаменитые часы Судного дня[1]1
  Часы Судного дня (англ. Doomsday Clock) – проект журнала Чикагского университета «Bulletin of Atomic Scientists», начатый в 1947 году создателями первой американской атомной бомбы. Периодически на обложке журнала публикуется изображение часов, показывающих без нескольких минут полночь. Время, оставшееся до полуночи, символизирует напряжённость международной обстановки и прогресс в развитии ядерного вооружения. Сама полночь символизирует момент ядерного катаклизма. Источник http://thebulletin.org/overview.


[Закрыть] – наглядное тому свидетельство. Лишь благодаря остаткам здравого смысла, доброй воли (некоторым за это пришлось расплатиться собственной жизнью[2]2
  Авторы имеют в виду Карибский кризис и покушение на Президента Д. Кеннеди.


[Закрыть]), а также определенному везению (назовите это даже счастливым стечением обстоятельств), цивилизации пока удается избежать самоуничтожения в лице полномасштабной ядерной войны.

График показывает изменение времени Часов судного дня, проекта журнала «Bulletin of the Atomic Scientists». Автор: Fastfission. Public Domain/

Однако необратимо изменять вид планеты люди начали задолго до того, как освоили электричество, двигатель внутреннего сгорания и ядерную энергию. Задолго до того, как мы услышали про Арал, Мертвое море, леса Амазонки и тающие ледники в Гренландии. Задолго до Рождества Христова…

Спутниковое изображение Сахары из NASA World Wind. 2002 г.

В английском языке термин «техногенная катастрофа» употребляется редко. Американские и английские авторы в таких случаях обычно говорят о «технологических катастрофах» (technological catastrophes) и «технологических бедствиях» (Industrialdisasters), транспортные происшествия (Transportation disasters), прорывы трубопроводов, и все это вместе с войнами и терактами объединяется в рукотворные бедствия (англ. Man-made disasters)[3]3
  Источник: Википедия.


[Закрыть].

Так вот. Согласно мнению многих видных ученых, первая в истории человечества «полноценная» рукотворная «men-made», или, если хотите, техногенная катастрофа, последствия которой мы имеем возможность в настоящее время наблюдать, на протяжении последних пяти тысяч лет именуется Пустыней САХАРА.

Мы привыкли к тому, что Сахара – крупнейшая на Земле пустыня, расположенная в Африке. Вытянута примерно на 4800 км с запада на восток и от 800 до 1200 км с севера на юг; имеет площадь около 8,6 млн км (около 30 % площади Африки, больше континента Австралия). Засушливость, характерная для нынешней Сахары, не встречается больше ни в какой другой пустыне мира. Калахари, Аравия, среднеазиатские пустыни, Австралия – все они более увлажнены. В отдельные дни воздух в ней раскаляется до температуры финской сауны – 70-80 °С. По Сахаре можно пройти тысячи километров и не встретить источника воды. В этой заброшенной местности, где жара достигает +50°С, не растет ни одна травинка. Нет даже насекомых. Поэтому жить в Сахаре нельзя. Но так было не всегда…

Некогда Сахара обладала степной флорой и фауной, но утратила их. Великий Нил не был той рекой, которую мы сегодня видим на карте. А в те времена, о которых мы сейчас говорим, в Нил впадали многочисленные притоки именно слева, со стороны нынешней пустыни Сахара. Следы этих мощных рек были обнаружены примерно 30 лет назад с помощью космической и аэрофотосъемки. Естественно, после такого открытия в пустыню отправились научные экспедиции и стали бурить бывшие русла бывших рек. Были найдены остатки разнообразнейшей тропической фауны: крокодилы, бегемоты, страусы. Причем датировки показали, что самые поздние останки имеют возраст 4 тысячи лет. Иными словами, даже через 700 лет после строительства пирамид Сахара вовсе не была еще пустыней!

Наскальная живопись в горах Тадрарт-Акакус, 12 тысяч лет до нашей эры. Западная Ливия, Сахара. Фото слева: Источик: Flickr. Автор: Roberto DAngelo. Фото справа: Источник: http://www.galuzzi.it. Автор: Luca Galuzzi.

Наскальная живопись Сахары настоящий кладезь информации, который дает четкие представления о древнем населении Сахары, о различных племенах и кочевниках, которые приносили с собой чужеродное для местного населения влияние. По этим картинам можно проследить, как менялись климат и животный мир Великой пустыни. Никакой пустыни Сахара не было и в помине. На месте нынешних бескрайних песков простиралась не менее бескрайняя саванна, а основным занятием ее жителей было скотоводство, рыболовство (в многочисленных озерах и реках) и даже земледелие.

Сегодня учеными достоверно установлено[4]4
  Источник: Энциклопедия Britannica.


[Закрыть], что пустыней этот край стал не столько из-за изменившегося климата, сколько из-за человеческой деятельности. И случилось это, когда на смену племенам охотников, выжигавших леса в процессе охоты и уничтожавших стоянки крупных животных, пришли пастухи-кочевники. Казалось бы, скотоводство не должно было повлиять на облик планеты, ведь скотоводы не вспахивают землю. Они не заменяют один растительный покров другим, не сжигают леса, чтобы получить место под пашни. Однако расплодившийся на плодородных землях в неограниченных количествах скот начал тотально уничтожать (стравливать) всю траву на пастбищах, в то время как люди вырубали деревья для собственных нужд (в основном на дрова). Прежде плодородная почва стала сухой и похожей на пыль…

Скотоводы по сути своей хозяйственной деятельности – временщики. Паразиты, подобные саранче. Они не созидают, а уничтожают ресурсы в угоду сиюминутной сытости. Они всего лишь используют ту территорию, на которой находятся. А когда земля истощается, они перемещаются в другие места. Но в настоящее время на планете практически не осталось мест, которых бы еще не коснулось воздействие разросшегося человеческого рода.

Фото: Пустыня Сахара, Источник: Public Domain Archive Dec 21, 2014. Фото: Чад. В каменном каньоне, где когда-то текла полноводная река, сохранился один из немногих уцелевших источников воды. Автор: Desertman.

В итоге в результате активного и нерегулируемого антропогенного воздействия скотоводческих племен на территорию Северной Африки почва перестала успевать восстанавливаться и начала разрушаться. Обнажались слои речных песков. Дожди, а особенно ливни, усиливали эрозию. Грунтовые воды скудели, их уровень понижался. На реках сильные паводки сменялись меженью, когда водотоки сильно мелели, а то и вовсе пропадали до следующей весны. И в конце концов на песчаных и каменистых грунтах остатки плодородных земель при недостатке влаги и отсутствии растений буквально сгорели на Солнце. Тогда-то и появились современные барханы.

Сегодня этот процесс называют опустыниванием. Сахара непрерывно растет, территория ее расширяется[5]5
  Официальный сайт ООН по борьбе с опустыниванием http://www.unccd.int.


[Закрыть]. Согласно подсчетам ученых, эти стремительно перемещающиеся барханы ежегодно превращают в пустыню не менее сорока тысяч гектаров пригодных для проживания человека земель. Не зря бесплодную Сахару географы и климатологи называют раковой опухолью континента. Причем метастазы Сахары попадают даже на другие континенты: бури разносят пески на огромные расстояния, сахарская песчаная пыль обнаружена даже в атмосфере Юго-Восточного побережья США, зарегистрировано выпадение песка Сахары в отдельных районах Англии и даже Швеции!

Как было сказано ранее, Сахара – самая большая на планете пустыня, равная по территории США. Первая рукотворная катастрофа человечества. Миллионы переселенных народов. Бесчисленное количество погибших за многовековую историю. Постоянно нарастающие негативные последствия. После Сахары случилось еще множество рукотворных действий, повлекших за собой необратимые изменения ландшафта и экосистемы.

Песок, выдуваемый ветром шерги из Сахары в сторону Канарских островов. Фото со спутника NASA. Песчаная буря в Техасе, 2009 г. Автор Leaflet, CCA.

Мы предполагаем, что мобильным кочевникам того времени, истребившим все необходимые для жизнедеятельности ресурсы, удалось «удрать» в места, где трава ещё зелена и реки полноводны. Однако в ряде случаев, как, например, случилось с населением острова Пасхи, удирать было просто некуда…

На небольшом острове Пасхи общей площадью 136 кв. км построено 887 статуй Моаи. Автор: Björn Christian Torrissen, 2014 г.

Безусловно, помимо версии, озвученной в данной книге, существует ещё множество научных теорий, так или иначе объясняющих климатические изменения, сделавшие практически невозможной жизнь в Сахаре. Мы, не претендуя на истину в последней инстанции, все-таки зададимся главным вопросом: возможно ли обернуть время вспять, дать человечеству еще один шанс, вернуть эти земли, снова сделать их доступными для жизни?

Оказывается, возможно. Вернуть человечеству Сахару – благородная и экономически сверхвыгодная задача. Что особенно приятно, её теоретически решили два российских физика, занимающихся климатом. Они разработали технический проект рукотворного изменения климата в одной отдельно взятой пустыне Сахаре. Причем за очень умеренные средства и, кроме того, без риска нанести ущерб сложившейся экосистеме. Её все равно там уже нет. Уже как пять тысяч лет. Так что хуже точно никому не будет, а лучше – вполне вероятно.

Как это делать? Ответ на данный вопрос вы, уважаемые читатели, найдете в конце книги. Ведь накопленные человечеством знания и технологии могут работать на созидание, а не только приносить вред. Все упирается только в морально-этическую дилемму их применения…

Снимок Земли из космоса. НАСА. 2012 г.

Данные примеры вмешательства человека в процессы, происходящие в природе, наглядно иллюстрируют то, насколько хрупок наш мир. В одной из геологических книг приводится такая картинка: если нашу планету представить в виде шара диаметром в 2,5 м – такой шар уместится аккурат от пола до потолка в обычной московской квартире, то средняя глубина земного океана, равная 5 км, на этом шаре будет представлена пленкой толщиной в 1 мм. А атмосфера Земли – содержащий кислород 10-километровый воздушный океан на нашем шаре – эквивалентна тонкому слою, равному 2 мм. И вот в этой едва различимой на вид, тончайшей трехмиллиметровой пленке протекает вся наша жизнь.

Как сохранить и продолжить эту жизнь – как предусмотреть и предотвратить нависшие над ней угрозы – мы попытаемся ответить в данной книге…