ГЛОБАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ ЗЕМЛЕ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ Устойчивому развитию современной цивилизации препятствует совокупность угроз природного и техногенного характера. Только в 2008 году на планете произошло 137 природных и 174 техногенных катастроф, унёсших около четверти миллиона человеческих жизней. По данным международных организаций за 1970- 2000 гг. сумма ущерба, в который Человечеству обошлись природные и техногенные бедствия, составила около 1,5 триллиона долларов США. Наиболее распространенными источниками стихийных бедствий являются метеорологические, климатические и тектонические явления. Прогнозировать их наступление, предупреждать о таких явлениях и вызываемых ими бедствиях, катастрофах и (или) ЧС техногенного характера во всех отношениях выгоднее, чем реагировать на последующие разрушительные последствия. Поскольку возникновение трети чрезвычайных ситуаций техногенного характера обусловлено природными причинами, эффективный контроль и прогноз геофизической обстановки в окрестностях размещения сложных технических систем позволил бы избежать многих аварий и катастроф. 1
ГЛОБАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ ЗЕМЛЕ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ГЛОБАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ ЗЕМЛЕ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ
Устойчивому развитию современной цивилизации препятствует совокупность угроз природного и техногенного характера.
Только в 2008 году на планете произошло 137 природных и 174 техногенных катастроф, унёсших около четверти
миллиона человеческих жизней.По данным международных организаций за 1970-2000 гг.
сумма ущерба, в который Человечеству обошлись природныеи техногенные бедствия, составила около
1,5 триллиона долларов США.
Наиболее распространенными источниками стихийных бедствий являются метеорологические, климатические и тектонические явления. Прогнозировать их наступление,
предупреждать о таких явлениях и вызываемых ими бедствиях, катастрофах и (или) ЧС техногенного характера
во всех отношениях выгоднее, чем реагировать на последующие разрушительные последствия.
Поскольку возникновение трети чрезвычайных ситуаций техногенного характера обусловлено природными
причинами, эффективный контроль и прогноз геофизической обстановки в окрестностях размещения
сложных технических систем позволил бы избежать многих аварий и катастроф.
1
Аномальные возмущениягеомагнитного поля
Астероидная, кометная и метеорная угроза
Лесные пожары
Лавины, оползни, сели
Аномальная солнечная активность
Извержения вулканов
Ураганы, смерчи, торнадо
Паводки и наводнения
Гигантские цунамиЗемлетрясения с магнитудами М>6…7
Засухи
Опасности солнечного, лунного и космического происхождения
Опасные и катастрофические природные явления
ГЛОБАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ ЗЕМЛЕ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ2
ГЛОБАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ ЗЕМЛЕ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ
Техногенные аварии, чрезвычайные ситуации и катастрофы
Негативные антропогенные воздействия на окружающую среду
1. Литосферные Форшоковые мелкие землетрясения 3...1 30...1 + ― Сейсмографы Высокая Возмущения геомагнитного поля 30...5 + + Магнитометры Средняя
Изменение температурного режима приповерхностных слоёв и поверхности Земли
30...1 + ИК-съемка
Аэрофотосъёмка в ИК-диапазоне + Средняя
Изменение локального гравитационного поля 6 30...1 + ― Гравиметры Слабая Движения земной коры и деформации горных пород 120...12
+ РЛ-съёмка+
Радиоинтерферо-метры
Съемка с исп-м лазерных источников.
Триангуляционная сеть
Средняя
2. Атмосферные Эмиссия радона в приземной атмосфере 3 30...1 23...1
+ Лидары + Лидары. Аспираторы
Лидары, газоанализаторы,
радиометрыСредняя
Повышение концентрации субмикронного аэрозоля 1,5...1 30...2 5...1 + Лидары + Лидары Лидары Средняя Свечение атмосферы, оптические эмиссии 5...2 23...1 59...1 + + + Слабая Появление аэрозольных облаков 3...1 30...1 40 + + + Средняя Температурные аномалии в приземном слое 30...1 + ИК-съемка + + Слабая Изменение химического состава атмосферных газов 3 30...1 23...1 + Много- и
гиперспектральная съемка. Лидары
+ Лидары. Аспираторы
Лидары. Аспираторы Слабая
Выстраивание облаков над активными разломами земной коры перед землетрясением, изменение грозовой обстановки
5...3 + Съёмка в
видимом и ИК- диапазонах
+ АэрофотосъёмкаМетеостанции.
Оптические средства Средняя
3. Ионосферные Изменения в структуре нижней ионосферы 30...10
+ Использование малых и микро-КА с широким набором
специальной бортовой аппаратуры: ионозонды; магнитометры; приёмники НЧ и ВЧ радиоизлучения;
Фурье-спектрометры; детекторы элементарных частиц; ИК-радиометры и др.
Средняя Возрастание интенсивности э/м излучения в верхней ионосфере 2 10...20 Средняя Появление геомагнитных пульсаций (0,02-0,1 Гц) 2 10...30 Слабая Взаимодействие э/м излучения с частицами плазмы 12...2 Слабая Модификация нижней ионосферы 5 Слабая Деформация нижнего края ионосферы 30...10 Слабая Увеличение потока энергичных частиц из магнитосферы в верхнюю ионосферу 5 8...1 59...0
Высокая
Резкие изменения концентрации электронной компоненты в слое F2 ионосферы, появление в нём масштабных неоднородностей
3...2 Высокая
Изменение критических частот и плотности Е- и F-слоёв ионосферы 10 59...0 Средняя Временные вариации полного электронного содержания ионосферы 3...1 23...2 Средняя
Предвестники крупных землетрясений и оценка возможностей их использования при сейсмопрогнозировании
4
Проект МАКСМ – активно продвигаемая на международном уровне инициатива российских научных и общественных организаций по созданию системы, предназначенной для эффективного предупреждения мирового сообщества о грозящих природных и техногенных угрозах глобального характера, в том числе и космического происхождения.
ЧТО ТАКОЕ ПРОЕКТ МАКСМ?
Раннее предупреждение о стихийных бедствиях и техногенных катастрофах посредством их глобального и эффективного прогнозирования и совместного использования средств космического, авиационного и наземного мониторинга всего мира.
Обеспечение социально-экономической, сейсмической, экологической и геофизической безопасности, предотвращение глобальных космических угроз (астероиды, космический мусор и т.п.) наряду с объединением и совместным развитием информационных, навигационных и телекоммуникационных ресурсов для решения общегуманитарных проблем (дистанционное обучение, защита культурных ценностей , медицина катастроф и др.).
Постепенное формирование информационного пространства «глобальной безопасности».
Цели создания МАКСМ:
5
ЧТО ТАКОЕ ПРОЕКТ МАКСМ?
GALILEO
ГЛОНАСС
СПАЙДЕР-ООН
GEOSS
CEOS SERVIR
GMES
Sentinel Asia
Disaster Charter
NORAD
СККП
NAVSTAR
МАКСМ
Проект МАКСМ не является альтернативой существующим и перспективным системам мониторинга
и предупреждения о глобальных угрозах. МАКСМ предусматривает максимальное использование
их потенциала на более высоком уровне интеграции.
Глобальности угроз должно быть противопоставлено глобальное объединение
усилий мирового сообщества.
6
GEOSSГлобальная система
систем наблюдения Земли
GEOSSГлобальная система
систем наблюдения Земли
В стадии создания
Существующие и перспективные системы наблюдения Земли
космического и другого базирования
Космические снимки земной поверхности (монохром., в цвете), интерпретированные данные ДЗЗ.Периодичность наблюдения:1-2 часа.
Мониторинг и прогнозирование изменений в глобальной
окружающей среде с использованием всех возможных
систем наблюдения Земли в интересах широкого круга
пользователей
74 государства и 51 участвующая организация
Оптико-электронная аппаратура, многоканальные
радиометры, радиолокаторы
Не обеспечивает комплексное решение задачи прогнозирования ЧС.
Зависит от большого количества разнородных систем наблюдения Земли;
Трудности координации по обработке разнородной информации
Не обеспечивается в полной мере решение задачи прогнозирования ЧС.
Относительно низкая оперативность, отсутствие
развернутой наземной инфраструктуры
МАКСММеждународная
аэрокосмическая система глобального мониторинга
МАКСММеждународная
аэрокосмическая система глобального мониторинга
В стадии инициации
Мониторинг земной поверхности и околоземного пространства в
интересах решения задач прогнозирования ЧС.
Навигационно-информационное обеспечение.
Дистанционное обучение специалистов.
6 КА на ГСО;До 10 КА на ССО высотой
600-700 км;использование авиационных
средств мониторинга;использование данных от КА
других систем
РФ, США, Канада, страны ЕС,страны Азиатско-Тихоокеанского
региона, Африки, Южной и Центральной Америки
Оперативная специнформация об изменениях в литосфере,
атмосфере и ноосфере Земли, ее спецобработка и передача в соотв.
органы
Радиометры видимого и ИК- диапазонов, магнитометры, масс-анализаторы, спектрометры, ОЭА
и др.
Решение задачи краткосрочного прогнозирования ЧС.
Оптимальная архитектура системы (ОГ с соотв. боровой
таппаратурой, авиасредства, наземный комплекс).
Нав.-инф. обеспечение и дистанционное обучение.
GМESСистема глобального
мониторинга в интересах окружающей среды и
безопасности
GМESСистема глобального
мониторинга в интересах окружающей среды и
безопасности
В стадии развертывания
Геоинформационные услуги в областях охраны окружающей
среды и обеспечения безопасности, связанные с
деятельностью Европейского Союза и Европейского космического агентства
ОГ, состоящая из спутников наблюдения различного
целевого назначения (Sentinel, Spot, Pleiades, Jason, SMOS,
Calipso, Parasol, Mega Tropiques, JADS)
Космические снимки, радиолокационные изображения, информация о полях и параметрах поверхностного движения Земли
Италия, Германия, Израиль, Канада, Франция и др.
Используемый состав
бортовой аппаратуры спутников не позволяет проводить комплексный анализ и оперативное прогнозирование отдельных природных явлений (например, землетрясений).
раннего предупреждения и оценки последствий катастроф в
Азиатско-Тихоокеанском регионе
Предусматривается использование данных от всех
космических систем дистанционного зондирования, а
также от наземных датчиков
18 стран Азиатско-Тихоокеанского региона,
7 международных организаций
Радиометры;радиолокатор;
оптико-электронная аппаратура
Ограниченные возможности
бортовой аппаратуры и отсутствие собственной орбитальной группировки не обеспечивают решения задачи прогнозирования стихийных бедствий и техногенных катастроф
Комбинированные космические снимки с наложением видовой информации на картографическую основу, по проекту «Цифровая Азия»(разрешение 2,5 м)
Сравнение международных космических систем мониторинга 7
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ 8
МКР – неправительственная, общественная организация, в составе которой 75 официальных членов и наблюдателей,
представляющих более 30 стран и международных организаций. На первой рабочей сессии Комитета, которая состоялась в
сентябре 2010 года в дни работы 61-го Международного конгресса астронавтики в Праге, был принят Устав Комитета,
одобрен план работы на 2011 год, а также решение о регистрации МКР. Комитет уже заключил более 60-ти меморандумов о
сотрудничестве с профильными национальными, региональными и международными организациями по всему миру.
Правление
Подкомитеты
Научно-технический Организационный
Политико-правовой
Гуманитарный Финансово-экономический
Исполнительный Секретариат(исполнительный орган Комитета)
СтруктураМеждународного комитета по реализации Проекта МАКСМ
Проект получил широкое официальное международное признание и поддержку. Одним из основных результатов институализации Проекта МАКСМ стало формирование в июле 2010 года его управляющего органа – Международного комитета по реализации Проекта МАКСМ (МКР). Основная цель создания МКР – привлечение общественного внимания к Проекту на национальном и международном уровнях, консолидация профильных учёных и
специалистов, а также потенциала предприятий и организаций под реализацию концепции системы, поиск новых идей и технических решений, административных и финансовых ресурсов под создание МАКСМ.
ПРОДВИЖЕНИЕ ПРОЕКТА НА МЕЖДУНАРОДНОМ УРОВНЕ
Международные организациии частные компании
Космические агентства иприравненные к ним по статусу
Наземный специальный комплекс навигационно-информационной подсистемы
Наземный сегмент
Пункты приёма мониторинговой информации
Наземная глобальная подсистема обеспечения потребителей мониторинговой информацией
Региональные центры сбора и обработки мониторинговой информации
Региональные центры сбора и обработки мониторинговой информации
Региональные центры сбора и обработки мониторинговой информации
Международные центры управления в кризисных ситуациях
Международные центры управления в кризисных ситуациях
Международные центры управления в кризисных ситуациях
Региональные центры управления в кризисных ситуациях
Региональные центры управления в кризисных ситуациях
Региональные центры управления в кризисных ситуациях
Средства наземного мониторинга
(датчики)
Специализированный орбитальный сегмент
МКА и микро-КАна низких орбитах
Унифицированные платформы микро-КА на ГСО
Два эшелона КА-телескопов
10
КООПЕРАЦИЯ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА МАКСМ НА ГЕОПОЛИТИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕ СТРАН-УЧАСТНИЦ СНГ
От Российской Федерации
От Республики Казахстан
От Украины
От Республики Армения
Национальная Академия наукРеспублики БеларусьНаучно-инженерное республиканскоеунитарное предприятие«Геоинформационные системы»
Федеральное космическое агентствоНИИ КС имени А.А. Максимова – Филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева»
Национальное космическое агентство Республики КазахстанАО «Национальный центр космическихисследований и технологий
Национальное космическое агентствоУкраины
Национальная академия наук Республики Армения
Институт геофизики и инженернойсейсмологии имени А.Г. Назарова
Институт проблеминформатики и автоматизации
Институт радиофизикии электроники
Бюраканская астрофизическаяобсерватория им. В.А. Амбарцумяна
От Республики Беларусь
11
КООПЕРАЦИЯ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ НИР «МАКСМ-СНГ»
Национальное космическое агентство Украины
Создание технологического и организационного заделов для использования информации космического мониторинга в интересах обеспечения полного цикла информационного обмена при решении задачи предупреждения о предстоящих глобальных катастрофах природного и техногенного характера (раннее предупреждение, минимизация ущерба).
Направления научно-технического участия Национальной академии наук и профильных научно-исследовательских учреждений Республики Беларусь в Проекте МАКСМ
Направления научно-технического участия Национального космического агентства и профильных научно-исследовательских учреждений Украины в Проекте МАКСМ
Институт космических исследований Национальной академии наук Украины
1. Определение технического облика МАКСМ.2. Разработка орбитального и наземного сегментов МАКСМ.
НИИ проблем механики и прогрессивных технологий
1. Внедрение в Проект МАКСМ новых энергосберегающих и экологически чистых технологий.2. Продвижение технических предложений по разработке и созданию альтернативных источников энергии.
Национальная академия наук Республики Беларусь1. Определение облика наземной инфраструктуры МАКСМ (включая вопросы сбора, обработки, хранения и распространения мониторинговой информации), в том числе в рамках работ по Многофункциональной космической системе союзного государства (МФКС).2. Разработка орбитального сегмента МАКСМ, в том числе в рамках работ по МФКС.
Объединенный институт проблем информатики1.Определение принципов и методологии интегрирования в рамках МАКСМ разнородных информационно-навигационных и телекоммуникационных ресурсов.2. Разработка интегрированного информационного ресурса МАКСМ.
Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие «Геоинформационные системы»1.Систематизация методов дистанционного зондирования и краткосрочного прогнозирования наступления
катастрофических природных и техногенных событий и оценка их эффективности.2.Разработка обобщающих математических моделей прогнозирования чрезвычайных природных и техногенных
явлений и катастроф.
Направления научно-технического участия Национального космического агентства Республики Казахстан в Проекте МАКСМ
1.Исследование оптимальных механизмов интеграции Проекта МАКСМ с существующими международными мониторинговыми системами (GMES, GEOSS, Sentinel Asia и др.).
2.Создание технологического и организационного заделов для использования информации космического мониторинга в интересах обеспечения полного цикла информационного обмена при решении задачи предупреждения о предстоящих глобальных катастрофах природного и техногенного характера (раннее предупреждение, минимизация ущерба).
12
КООПЕРАЦИЯ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ НИР «МАКСМ-СНГ»
Институт геофизики и инженернойсейсмологии имени А.Г. Назарова
Институт проблеминформатики и автоматизации
Институт радиофизикии электроники
Бюраканская астрофизическаяобсерватория им. В.А. Амбарцумяна 1. Проведение исследований в части мониторинга и раннего обнаружения объектов, сближающихся с Землёй, оценки
опасности засорения околоземных орбит, а также иных угроз в космосе и из космоса.
2. Определение методологии интегрирования в рамках МАКСМ разнородных информационных ресурсов в части создания каталогов потенциально опасных космических объектов.
3. Исследование и применение информационных технологий в интересах реализации гуманитарной составляющей Проекта МАКСМ, в том числе в части перспективных форм и методов дистанционного образования.
1. Проведение исследований в рамках Проекта МАКСМ в части:• изучения процессов, происходящих в Земной коре, сейсмичности и напряжённо-деформированного состояния очаговых
зон сильных землетрясений; • поиска предвестников землетрясений;• совершенствования существующих и разработки новых методик и моделей сейсмической опасности и рисков;• разработки и создания геофизических приборов, которые могут быть использованы в составе МАКСМ.
2. Исследование и применение информационных технологий в интересах реализации гуманитарной составляющей Проекта МАКСМ, в том числе в части перспективных форм и методов дистанционного образования.
1. Проведение в исследований и разработок в рамках Проекта МАКСМ в части:• развития радиофизических методов и создания СВЧ-устройств и систем для авиационного и космического сегментов
МАКСМ (мониторинга поверхности, атмосферы и ионосферы Земли);• создания новых функциональных элементов и металлодиэлектрических волно-ведущих структур для ТГц диапазона,
исследования полупроводниковых нано-гетеро-структур и тонкоплёночных материалов в перспективной инфракрасной оптоэлектронике и радиолокационной аппаратуре космического мониторинга;
2. Исследование процессов генерации и распространения электромагнитных волн и движения заряженных частиц в плазменных средах.
1. Разработка компьютерных технологий в системах получения, обработки и доведения до потребителей информации прогнозного мониторинга.2. Определение принципов и методологии интегрирования в рамках МАКСМ разнородных информационно-навигационных и телекоммуникационных ресурсов, в том числе с использованием ГРИД-технологий.3. Обоснование принципов и подходов к управлению МАКСМ, включая вопросы сбора, обработки, хранения и распространения мониторинговой информации.4. Обоснование принципов применения информационных технологий в интересах реализации гуманитарной составляющей Проекта МАКСМ, в том числе в части перспективных форм и методов дистанционного образования.
Направления научно-технического участия институтов и организацийНациональной академии наук Республики Армения в Проекте МАКСМ
13
сохранение жизни и здоровья тысяч людей на Земле за счет оперативного контроля, прогнозирования и раннего предупреждения о природных и техногенных катастрофах и стихийных бедствиях;
повышение уровня осознания мировым сообществом мирного существования на планете, сохранение Земной цивилизации
достоверная оценка воздействия факторов экологических угроз жизни на Земле;
повышение эффективности разработки и реализации мировым сообществом масштабных мероприятий по парированию эко-логических угроз, вызываемых природными и техногенными факторами
организация до 700…800 тыс. дополнительных рабочих мест в государствах-участниках Проекта(в России – 140…160 тыс.);
сохранение и наращивание научного, конструкторского и технологического потенциала государств-участников Проекта;
ежегодная экономия средств за счет предотвращения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в размере:
• в России 80…100 млрд. руб.;• в мире – сотни млрд. долл.
переориентация сэкономленных средств на гуманитарные нужды человечества
ОЖИДАЕМЫЙ ЭФФЕКТ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАКСМ
Ожидаемый эффект от создания и эксплуатации МАКСМможет рассматриваться в трех аспектах:
ГУМАНИТАРНЫЙаспект
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙаспект
ЭКОНОМИЧЕСКИЙаспект
85 млрд. $2010 г.
2050 г.
350 млрд. $
Прогнозируемый ростежегодных экономических
потерь от природных и техногенных катастроф
В конечном итоге эффективность МАКСМ будет определяться не столько прибыльюот коммерческой эксплуатации реализуемых в рамках Проекта прикладных информационно-навигационных и телекоммуникационных систем, сколько ежегодной экономией средств мирового сообщества благодаря появляющейся возможности краткосрочного прогнозирования ЧС и катастроф природного и техногенного характера
Социально-экологические составляющие, являясь сопутствующими результатами реализации Проекта, характеризуют его «общественную
полезность», слабо поддающуюся формализации с точки зрения оценки рентабельности и прибыльности.
14
15
ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТОТ КОММЕРЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ МАКСМ
Пополнение национальных, региональных и мировых баз данных в интересах развития
ГИС-технологий контроля сейсмоопасных территорий и
опасных техногенных объектов
Ожидаемая годовая прибыль: не менее 5% от общего дохода
всех мировых коммерческих систем ДЗЗ, составляющего
около 10 млрд. долларов в год
500 млн. $
Внедрение новых технологий, приборов и компонентов,
разработанных для МАКСМ, в др. отрасли промышленности,
наземные структуры мониторинга и в другие страны
Ожидаемая годовая прибыль: не менее 1% от
общего дохода мировой космической индустрии
2 млрд. $
Предоставление навигационных и
телекоммуникационных услуг в интересах решения широкого
круга социально-экономических задач,
Предоставление услуг по дистанционному обучению
специалистов в области мониторинга и по другим
направлениям знаний
МАКСМ, несмотря на некоммерческий целевой характер своего основного предназначения, в короткий срок – не более 5 лет – вернёт вложенные в Проект инвестиции и в дальнейшем
будет приносить стабильный доход
Поправки приводимых оценок с учетом риска и неопределенности реализации Проекта
Продажа пакетов программ дистанционного обучения на