Прогнозування еволюції екологічних систем.

1.Сутність прогнозування.

2.Глобальні прогнозні моделі.

3.Схема інтегральної моделі демографічної ситуації.

4.Схема деталізованої моделі демографічної ситуації.

5.Прогнозування чисельності виду тварин.

1.Моделювання має 2 мети:

- доповнити свої знання про певну систему. Це моделювання простішого рівня, бо ми базуємося на реальних даних і лише доповнюємо їх, змінюючи вплив якихось факторів.

- прогнозне моделювання – ми моделюємо і прогнозуємо те, чого немає, бо ми не чекати, поки це явище відбудеться в природі. Тому прогнозні моделі – глобальні, ставлять перед собою життєві для людства завдання і мають принципові рішення.

Ці явища не можна перевіряти експериментально.

2.1модель, яка є результатною і вже закінчена – це модель ядерної війни. Було моделювання в США – ця модель виявила, що ядерна війна можлива і необхідна з точки зору військових. Була «теорія першого удару» - хто 1 кине бомбу, той і переможе.

Ініціатором розробки ядерної бомбибув Енштейн. Він написав Рузвельту послання, що можна створити нову зброю. Створили, випробували. І знову Енштейн написав вже Трумену послання, що цю зброю необхідно заборонити.

Американська модель була основана на атмосферних процесах.

Звичайна бомба вибухає при ударі об щось, а ядерна – в повітрі, коли йде реакція, щоб вплинути на атмосферу.

В американській моделі було враховано, куди бууде дути вітер, іонізаціяя.

Ядерні удари в Херосімі і Нагасакі були використані як політичне залякування і як експерименти. Зараз в них є засекречені дані про ці вибухи.

Американці порівняли ядерний вибух з виверженням вулкану і тому ті характеристики, яких не вистачало для ядерних вибухів, брали з даних вивержень. В цій моделі виявилося, що після вибуху ядерної бомби великої потужності атмосферні процеси затихнуть за кілька тижнів →шкода буде лише для однієї півкулі, а США – будуть не ушкоджені.

В СРСР це доручили обчислювальній лабораторії АН СРСР. Керівник – Моісєєв. Він був дилетант в природних науках, але був математиком – природничників. Моісеєв звернув увагу на всі сфери, врахував гідросферу, атмосферу.

Справа в тому, що атмосферні процеси формуються в Світовому океані – найбільші акумулятори енергії на планеті. При підвищенні t° океан починає впливати і атмосферні процеси відбуваються не тижні, а місяці. Наприклад зима може затягнутися на місяці – рослинність загине. Може люди й не загинуть від вибуху, але ввони загинуть від голоду.

Александров передав результати в політбюро ЦККПРС. Тоді відбулася 1 напівсекретна зустріч наших і американців. Американська модель більш точна у цифрах, наша – у врахуванні гідросфери. Американці доповнили свою модель гідросферою і отримали такі ж результати, як і СРСР. Це, на жаль, єдина закінчена модель.

Римський клуб – його ініціатор – багатий італьянець Печчеї. В 1968р. він очолив групу, в яку входили не лише багатії, але й люди, стурбовані станом НС. Діючих урядовців туди не приймають.

Вони наймають вчених для розробки певних питань і відпові їх є так званими «роботами Римського клубу». В роботі був аналіз стану та прогнозування в даному напряямку - своєрідні.

1969р – прогнозна модель «Мир-2» - аналіз світу взагалі. Робота була доручена Масачусетському технологічному інституту. Результат – робота Медоуза і Форестера «Пределы роста». Мета – прогнозувати явища, котрими характеризується людство – демографія, криза в економіці, не лише НС, а й інші сфери. Прогнози – дуже неякісні. Майже жоден з них не справдився. Але це була 1 робота, котра оцінила людство вцілому і дала поштовх людству задуматися – «куди ми йдемо»?

1974р – звіт «Человечество на перепутье» - вони показували різні можливі варіанти розвитку.

1976 – «Перестройка международного порядка» - реальні пропозиції , було показано, що є багаті і бідні держави і так неможна, необхідно переробити.

1976 – «За пределами века расточительства», «Енергія», «Третий мир – ¾ мира», «Микроэлектроника и общество».

1982 – «На радость или на горе» - про капіталізм.

Сьогодні авторитет Римського клубу підмочений неточністю моделей, бо в них не вистачало терпіння почекати кілька років, їм необхідно було за місяці. Рішення їх сьогодні не такі авторитетні, люди вже не так прислуховуються.

Моделювання зміни клімату Землі.

Нас цікавить, як наша промислова діяльність впливає на глобальні кліматичні процеси. Ми можемо говорити словами, але необхідно показати цифри.

Відома модель Еммануеля. Він ставив завдання виявити вплив лише 1 фактору - СО2. Дуже складна модель, величезна кількість рівнянь. Він ставив завдання: що буде, якщо СО2 збільшиться вдвічі? Результат –S лісів зменшиться на 6%, S пустелі збільшиться на 7%, в помірних широтах вологі ліси зміняться на сухі (зміниться якість лісу).

Його учень Соломон доповнив модель температурою і опадами – вже 3 фактори врахував – в результаті якісно підтверджена модель Емануеля і показані зміни по континентам, є кількісні дані. Раніше вважалося, що найбільий збиток буде від затоплення – бо необхідне пересолення . Сьогодні кажуть, що найбільші збитки – в с/г, бо при зміні t° помруть мікроорганізми, які живуть в малому діапазоні t° -тур, зменшується врожайність. Збільшується захворюваність, бо з'являютьсяьхвороботворні мікроби з іншим діапазоном температур. Це було математичне моделювання.

Найбільш натурне моделювання «Біосфера -2» - невдале – головний результат – підтвердження закону моделювання. Організація системи нижче певного мінімального рівня призводить до погіршення її якості, або властивості цілого є більш складними, ніж сума властивостей складових. «Біосфера-2» не мала властивостей реальної біосфери, бо була дуже малою.

3.Прогнозування демографічної ситуації відноситься до важливих (моделей) питань, бо сама кількість людей є головним фактором впливу на НС. Демографічний прогноз може принципово змінити поведінку людстваа взагалі.

Врешті-решт експоненційний варіант розвитку зміниться логістичною кривою

Ми знаємо 2 сценарії розвитку:

1) а – сценарій – це на ділянці експоненти, це вже відбулося.

2) тому залишився лише К-сценарій. Сьогодні моделюють, як до цієї К підійти – швидко, полого…

Моделювання залежить від фаху прогнозиста, бо вчені використовують її в своїх інтересах. Енергетики планують на подальші 50р ще експоненційне зростання, а потім – швидка стабілізація→треба більше грошей на енергетику.

Прогнозування відбувається з функції від а

Але можна прогнозувати, обмежуючи та К. «Зелена революція» - планета може прокормити 15 млрд . населення за рахунок збільшення вирощування. Призначаємо К=15млрд.

«Зелена революція» провалилася.

- чисельність населення, фунцкція(те, що хочемо знайти)

Ч₀ - чисельність у той рік (час), який ми обрали за початковий.

4.Це серйозна, дійсна модель демографічної ситуації.

Ч=Ч₀+ΔЧ_н-ΔЧ_с+/-ΔЧ_м

Ч_н - залежить від освіти батьків , чим краща освіта, тим більше дітей, але освічена жінка розуміє , що необхідно народжувати дітей, щоб зберегти націю. Залежить і від матеріального рівня життя. І від менталітету. Кожна американка повинна мати 2 дітей, а в Швеції, Фінляндії – рівень життя такий самий, а народжуваність мала. Факторів багато, тому прогнозування – дуже складне, необхідно врахувати ймовірність. Якщо прогнозувати по частинам (ΔЧ_н, ΔЧ_{с, Δ}Ч_м), то це прогнозування більш теоретичне.

5.Завдання дуже складне, бо нам важко врахувати пристосування (+) і опір (-). Тому сьогодні популяцію прогнозують мало. Наприклад, прогнозування популяції крижнів, але в цій моделі було занадто багато спрощень. Моделювання в залежності від відстрілу.

У біології – слабка математична підготовка. У нас сильна біологічна і математична.