home   |   А-Я   |   A-Z   |   меню


Стационарность

Джулио Боккалетти

Физик, климатолог и океанолог; управляющий директор Неправительственной экологической организации The Nature Conservancy («Охрана природы»).

Когда древняя столица набатеев Петра была «вновь открыта» Иоганном Буркхардтом в начале XIX столетия, казалось невероятным, чтобы кто-то мог жить в столь засушливом месте. Однако на пике своего развития, в I веке до н. э., Петра была центром могущественной торговой империи и домом примерно для 30000 человек.

Само существование Петры было иллюстрацией того, как управление водными ресурсами может поддерживать развитие цивилизации в экстремальных условиях. Эта часть мира – сегодня Петра находится на территории королевства Иордания – существует в условиях, когда в год выпадает менее 70 мм осадков, причем основная часть этих осадков приходится на сезон дождей. Две тысячи лет назад климат был практически таким же, однако Петра процветала благодаря системе высеченных в скале подземных цистерн, террас на склонах, плотин и акведуков, с помощью которой в город доставлялась и сохранялась вода из горных родников и ручьев. Жители Петры имели возможность заниматься земледелием, у них была вода для питья, и жизнь в городе била ключом не в последнюю очередь благодаря этой инфраструктуре.

Эта история не сильно отличается от того, что происходит сегодня во многих регионах мира. Запад Соединенных Штатов, Северный Китай, Южная Африка, Пенджаб – все эти области процветали и росли благодаря человеческой изобретательности и гидротехническим решениям, которые помогали людям справляться с невзгодами и решать множество невероятно сложных, иногда почти нерешаемых проблем, связанных с постоянным дефицитом воды.

Осознавали это набатейские инженеры или нет, но, создавая надежную гидротехническую инфраструктуру Петры, они (как и все инженеры-гидрологи с тех давних времен и доныне) исходили из двух предполагаемых свойств любого гидрологического события: его стационарности и – более эзотерическое понятие – его эргодичности. Обе концепции имеют довольно четкий математический смысл. Проще говоря, стационарность подразумевает, что распределение вероятности случайного события не зависит от времени. С другой стороны, стационарный процесс является эргодическим, если, при условии достаточно долгого времени, реализуются практически все возможные варианты развития событий.

С практической точки зрения это позволяет нам предположить, что, если мы будем достаточно долго наблюдать за событием, мы, вероятно, узнаем о нем достаточно много, чтобы представить себе функцию распределения, лежащую в его основе, для любого момента времени. В случае гидрологии стационарность позволяет нам описывать события с помощью исторических статистических данных типа «столетних наводнений» (то есть таких, которые случаются не чаще, чем примерно раз в столетие).

Предположение о том, что гидрология может быть представлена с помощью таких стационарных процессов, позволяет создавать инфраструктуру, поведение которой в будущем можно предсказать достаточно хорошо. Объекты водной инфраструктуры, такие как плотины, эксплуатируются в течение десятков или даже сотен лет, поэтому для нас важно, чтобы они могли выдерживать последствия самых предсказуемых событий. Именно это позволяло жителям Петры, а также китайцам, американцам, южноафриканцам и индийцам проектировать гидротехнические сооружения, на которые можно положиться в течение долгого времени. И созданные таким образом системы работали и работают вполне успешно – во всяком случае пока.

Стационарность обеспечивает нам довольно удобный и упрощающий инструмент – планы по управлению водными ресурсами в будущем могут быть основаны на достаточно долгих исторических наблюдениях, описывающих гидрологические факты из прошлого, поскольку прошлое представляет собой всего лишь последовательность реализаций (приблизительно) фиксированного распределения вероятности. Однако в реальном мире, то есть в условиях, когда не проводится постоянного эксперимента, цель которого – опровергнуть устоявшиеся теории, такие предположения остаются истинными лишь до тех пор, пока мы не докажем их ошибочность. И только сегодня мы начинаем понимать, что они ошибочны. Причем с точки зрения не только теории, но и практики.

Все больше наблюдений подкрепляют идею о том, что распределение вероятности, которое мы считали фиксированным, таковым не является. Оно меняется, и довольно быстро. Многие из событий, которые прежде происходили раз в 100 лет, теперь происходят каждые 20. Сильные засухи, которые когда-то считались событием экстремальным и в целом маловероятным, теперь стали гораздо более привычными. Ускорение климатических изменений вкупе с гораздо более чувствительной глобальной экономикой (где на кону оказывается все больше человеческих жизней и все больше ценностей) подтверждают, что мы живем далеко не в таком стационарном мире, как привыкли считать. Инфраструктура, предназначенная для стационарного мира и рассчитанная на десятилетия работы, становится все более неадекватной.

Последствия всего этого поистине монументальны с точки зрения наших взаимоотношений с планетой и ее водными ресурсами. Стационарную среду можно подвергнуть «инженерной обработке»; кто-то может этим заняться, если мы можем определить, что именно нам нужно, и если мы располагаем достаточными ресурсами, чтобы за это заплатить. Однако в нестационарном мире все выглядит иначе. Проблема управления водными ресурсами больше не может рассматриваться в отрыве от климатической динамики, поскольку климат перестал быть стабильным в практической перспективе.

Мы сталкиваемся с невиданной ранее изменчивостью. Прошлое перестало быть путеводителем по будущему, и мы не можем просто полагаться на то, что однажды «об этом кто-то позаботится». Проблема перестала быть исключительно инженерной. Климатология, гидрология, экология и инженерные науки превратились в инструменты управления динамическими проблемами, природа которых требует адаптивности и устойчивости. К адаптациям должна быть готова и наша собственная экономика, поскольку мы не можем больше надеяться на то, что тот или иной элемент инфраструктуры сможет в долгосрочной перспективе выполнять задачу, для которой он не был предназначен.

К I веку н. э. Набатея вошла в состав Римской империи, и в течение последующих столетий набатейская цивилизация исчезла, пав жертвой изменения торговых маршрутов и геополитики (лишнее подтверждение тому, что, хотя вода и способствует развитию цивилизаций, ее одной недостаточно для процветания!). Сегодня в мире есть сотни городов, существование которых, как некогда и существование Петры, обеспечивает инженерное совершенство их гидротехнической инфраструктуры. Множество мегаполисов – от Лос-Анджелеса до Пекина, от Финикса, штат Аризона, до Стамбула – зависят от надежных источников воды в довольно ненадежных гидрологических условиях.

Но если концепция стационарности действительно принадлежит прошлому, то управление водными ресурсами должно перестать быть уделом «белых воротничков», чем-то, чем можно заниматься в фоновом режиме. Мы должны рассматривать различные варианты развития событий, иметь планы на случай непредвиденных обстоятельств, с которыми никогда прежде не сталкивались. Нам следует понять, что мы можем действовать ошибочно, и поэтому нам необходимо перейти от управления водными ресурсами к управлению рисками.



Рынок есть зло, рынок есть благо Майкл Нортон | Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс | Стационарность Лоуренс Смит



Loading...