Рассматриваются информационно-вычислительные аспекты концепции безопасности от цунами, являющиеся актуальными при проектировании устойчивого развития территории тихоокеанского региона России. Исследуются основные этапы технологии анализа и управления кризисными ситуациями при цунами. В докладе обсуждаются вопросы информационной поддержки принятия решений службами по предотвращению чрезвычайных ситуаций при угрозе возникновения цунами на основе методов, алгоритмов и компьютерных программ для моделирования распространения цунами.

Успешность анализа кризисной ситуации при цунами обеспечивается развитием новых информационных технологий, включая математическое моделирование и средства коммуникации. Широкое распространение получили сети передачи данных; усилились вычислительные и графические возможности компьютеров, составляющих мощные и высоко адаптивные коммуникативные среды.

Компьютерные модели для предвычисления характеристик цунами и оценки степени опасности цунами для пунктов побережья разрабатываются с учетом их последующего внедрения в составе аппаратно-программных комплексов (АПК) цунами в центрах систем предупреждения о цунами (СПЦ), при этом обосновывается и подтверждается их потенциальная применимость для этих целей.

Входными данными для компьютерных моделей являются: данные, поступающие от сейсмологической подсистемы СПЦ (время в очаге, координаты эпицентра, магнитуда, глубина и конфигурация гипоцентра); уровенные данные, получаемые от средств измерения как СПЦ России, так и СПЦ зарубежных стран; батиметрия и географическая карта Тихого океана с заданной степенью детализации; критические значения высот волн цунами защищаемых пунктов побережья, при превышении которых волна цунами опасна для данного пункта.

Выходными результатами моделирования на данном этапе исследований являются динамические характеристики цунами в пунктах побережья (высота волны в пункте с учетом приливов и другие динамические характеристики); на последуюших этапах – выводы и рекомендации о степени опасности цунами для заданных пунктов побережья.

Предлагается следующая иерархическая структура СПЦ, основным звеном которой является локальная система.

Национальный уровень в виде Федерального центра, осуществляющий разработку общей методологии СПЦ (техническое обеспечение измерений, методика первичной обработки и передачи данных; задачи вычислительно-программных комплексов, структуры и функции баз данных), а также контроль и дублирование информационных потоков при ЧС; предупреждение об опасности цунами по всей зоне ответственности от удаленных цунамигенных зон на основе анализа гидрофизической информации международной СПЦ и сети приливных станций.

Региональный уровень в составе региональных СПЦ, на которые возлагается адаптация измерительных и вычислительно-программных комплексов; развитие средств связи, существующих методик и баз данных; а также дублирование информационных потоков при ЧС и предупреждение об опасности от удаленных цунамигенных зон по соответствующей региональной зоне ответственности.

Локальный уровень СПЦ, опирающийся на местные территориальные системы безопасности, где с заданной заблаговременностью производится оценка критериев и зон безопасности при ЧС; осуществляется оптимальная расстановка датчиков системы мониторинга за опасными событиями в ближней цунамигенной зоне; производится обработка и анализ информации; в соответствии с заданным регламентом принимается решение о степени угрозы цунами.

Предлагаемый вариант деятельности российской СПЦ при чрезвычайных ситуациях (ЧС) основан на концепции иерархической системы локальной безопасности, которая строится для каждого защищаемого пункта в береговой сейсмоопасной зоне Дальнего Востока России и включает в первую очередь глубокое взаимодействие со структурами МЧС всех уровней, а также тесное сотрудничество с системами ГС АН и Росгидромета. Реализация концепции локальной безопасности в сочетании с развитием региональных центров и становлением центральной службы российской СПЦ обеспечат необходимый уровень безопасности прибрежных территорий от природных морских катастроф сейсмического происхождения.

Очевидна необходимость организации центрального звена СПЦ (Национальный уровень СПЦ), которое обеспечит федеральную поддержку и развитие локальных и региональных систем, ввод концептуальных изменений СПЦ в целом (хранение информации, глубокая обработка, координация, межрегиональный и международный обмен и т.п.). Существенным здесь является также формирование и реализация политики по модернизации технического обеспечения измерений опасных явлений, разработка программно-вычислительных комплексов и регламентов взаимодействий между различными уровнями системы и с внешней средой, федеральными структурами МЧС, ГС РАН и Росгидромета. Важнейшей функцией этого уровня системы станет контроль и дублирование информационных потоков при ЧС и координация принятия решений в случае транс тихоокеанских цунами от удаленных цунамигенных зон.

Для регионального уровня СПЦ предлагается статус аналитического и информационного Центра, который в состоянии также выполнять расчеты по моделированию опасных природных явлений с помощью установленных программных комплексов и созданных баз данных.

Принятие ответственных решений при ЧС в ближней цунамигенной зоне возлагается, прежде всего, на системы локальной безопасности территории, региональный уровень поддерживает информационное обеспечение принятия решений в оперативном режиме при ЧС в условиях неопределенности при возникновении опасности в удаленных цунамиопасных зонах.

Концепция локальной системы безопасности (ЛСБ) защищаемого пункта предполагает:

- оценку уровня локальной безопасности заданного участка береговой зоны от неблагоприятных природных явлений и расчет уровня приемлемого риска по каждому неблагоприятному фактору;

- реализацию при построении ЛСБ основных принципов управления рисками от природных и техногенных катастроф, а также применение технологии управления кризисными ситуациями при ЧС;

- разработку и адаптацию регламента взаимодействий отдельных компонент системы при принятии решений в условиях ЧС;

- оценку имеющихся ограниченных ресурсов при решении задач обеспечения безопасности и управления рисками при ЧС;

- построение и расстановку систем датчиков для измерений опасных событий;

- разработку моделей рефлексивного поведения населения и их адаптацию в период вероятных сценариев развития кризисных ситуаций.

Указанные концептуальные положения требуют определенной детализации, как в части методологических построений, так и при конкретной реализации отдельных локальных систем безопасности для защищаемых участков береговой зоны. Отметим, что определение функциональных особенностей регионального и центрального уровней связано, как показано выше, с решением актуальных задач по разработке и обеспечению эффективного функционирования локальных систем безопасности.

Как показал проведенный анализ состояния современных систем предупреждения о цунами, исследования, связанные с развитием концепции локальной безопасности, в первую очередь должны быть направлены на глубокую интеграцию информационно-вычислительных технологий в процесс сбора, обработки, анализа данных и принятия решений.

Успешное управление кризисными ситуациями в локальных системах в период тревоги цунами в значительной степени опирается на возможности эффективных вычислений, качество связи и информационных систем. Необходимая в таких ситуациях система связи должна иметь открытую архитектуру, согласованные стандарты и совместимые протоколы. Как показывает анализ реальных ситуаций, отсутствие взаимодействующих коммуникационных систем связи – основная причина серьезного ущерба от стихийных бедствий во время землетрясений и цунами в береговой зоне.

В соответствии с вышеизложенным, формулируются следующие конкретные задачи:

- разработка структуры размещения локальных центров безопасности от цунами, определение регламента их работы, формирование сети ассоциированных датчиков, создание систем связи между локальными центрами и ассоциированными датчиками, а также между локальными и региональными центрами;

- выполнение настройки измерительных датчиков локальной системы, как сейсмологических, так и уровенных, с максимальным учетом детальных особенностей сейсмического режима ближней к защищаемому побережью цунамигеннной зоны и подводного рельефа акватории;

- разработка информационно-вычислительных и коммуникационных комплексов для расчета базовых характеристик и оценки факторов, определяющих реальную кризисную ситуацию в каждой выделенной защищаемой береговой зоне и поддержки обмена данными между отдельными звеньями проектируемой системы.

Создаваемые ИВК для конкретных локальных систем обеспечат учет основных принципов, характеризующих кризисные ситуации в прибрежной зоне в период сильного землетрясения и цунами: безотлагательность, уникальность и непредсказуемости изучаемых событий.

В соответствии с концепцией локальной безопасности и принятой технологией управления кризисной ситуацией в береговой зоне, разрабатываемые информационно-вычислительные технологии будут обеспечивать следующие ключевые моменты реакции локальной системы на неблагоприятное событие.

- Оперативный отклик на сигнал, превышающий заданные пороговые значения;

- Мобилизацию ресурсов для создания временной структуры-организации, способной к управлению кризисной ситуацией;

- Информационно-коммуникационную поддержку реакции созданной временной организационной структуры на кризисную ситуацию и последующего восстановления нормального режима жизнедеятельности территории.

На следующем этапе должны быть разработаны информационно-вычислительные комплексы для регионального и национального уровней СПЦ, которые будут включать компоненты управления потоками информации и ее хранения, средства глубокой обработки натурных данных, поддержанные сетевой инфраструктурой, эффективными моделирующими вычислительными средствами и специализированными экспертными системами.

Создаваемые ИВК должны удовлетворять требованиям высокой надежности, защиты от несанкционированного доступа и наличия простого пользовательского интерфейса, которые могут обеспечиваться только адекватным сочетанием аппаратной, общесистемной, информационной и прикладной программной компонент.