Наука о будущих “Катринах” и “Ритах”

Америка

...У взобравшегося на любую дамбу возле Нового Орлеана невольно возникает вопрос: “Достаточно ли высока эта груда земли, чтобы противостоять следующему сильному шторму?” Ответить на него сложно, тем не менее жители пострадавшего города хотят это знать.
После того как городская система защиты практически полностью обанкротилась под напором небывалых по силе ураганов, Корпус инженерных войск почти закончил ремонт и ликвидацию повреждений в сети дамб, защитных стен, ворот и насосов. После этого все интеллектуальные силы военных специалистов были брошены на разработку методики достоверной оценки риска возможных будущих стихийных бедствий в этом районе.
К построению модели привлекли мощнейшие суперкомпьютеры Министерства обороны, а используемые Корпусом методики были приняты заинтересованными правительственными агентствами: Национальной администрацией по океану и атмосфере (National Oceanic and Atmospheric Administration) и Федеральным управлением по чрезвычайным ситуациям ( - FEMA), которое управляет Национальной страховой программой при наводнениях. Впервые столь крупные государственные структуры  договорились о едином методе оценки опасностей, которые могут угрожать побережью Мексиканского залива.
Если эта работа будет выполнена, как планировалось, результатом ее должны стать научно обоснованные прогнозы вероятных штормов и ураганов, а также общая схема и проекты сооружений, необходимых для эффективной защиты от них. Опубликованные в отчете карты с цветной кодировкой и соответствующие таблицы покажут жителям региона, какие места в городе о его окрестностях с наибольшей вероятностью подвергнутся затоплению, и помогут принять решение о необходимости заблаговременной эвакуации или отказе от нее.
Следующим крупным шагом на пути к безопасности населения побережья залива будет подъем уровня его защиты до противостояния 100-летнему шторму или сильнейшему урагану, который имеет один из ста шансов на появление в каждом году. Ожидаемый отчет обеспечит оценки ущерба и от таких выдающихся по своей разрушительной силе штормов, какие могут обрушиться на побережье раз в пятьсот лет. На основании этих данных будут разрабатываться предложения о создании новой, более эффективной системы защиты зон повышенного риска.
Называя готовящийся научный отчет важной прелюдией к разработке конкретного проекта, руководитель работ Корпуса по восстановлению дамбы в Новом Орлеане профессор Эд Линк, преподающий инженерное дело в университете штата Мэриленд, так объяснил причины задержки выпуска этого важного документа: “Недовольство тем, что это тянется так долго, понятно. Мы и сами хотели бы закончить все побыстрее. Тем не менее мы не можем публиковать результаты, в правильности которых не имеем полной уверенности. Не совсем точная информация намного хуже, чем никакая”.
Уолтер О. Боми, младший, руководитель технического отдела Новоорлеанского подразделения корпуса, сказал, что его люди не сидели без дела в ожидании отчета, а на основе уже имевшихся данных проектировали сооружения для следующего этапа строительства. “Когда наши специалисты закончат свои расчеты, - дополнил он, - мы внесем в эти проекты необходимые коррективы”.
Существующие новоорлеанские дамбы и защитные стены строились в расчете на защиту от гипотетического или “стандартного” урагана, модель которого разрабатывалась Метеорологическим бюро (Weather Bureau) в конце 1950-х годов и в значительной степени базировалась на данных, полученных в результате изучения предыдущих штормов.
“Стандартный” ураган был предполагаемой конструкцией, соответствующей знаниям того времени. Однако сегодня она кажется чересчур упрощенной. Ее создателям не хватало данных о штормах, случившихся ранее изучаемого периода, и поэтому их модель изучаемого процесса по существу являлась статической.
“Они как бы вытаскивали ураган из какой-то коробки и переносили его неизмененным к береговой линии, - пояснил доктор Линк. - Эта модель не учитывала сложного поведения реального шторма, который начинает воздействовать на прибрежные области раньше, чем обрушивается на сам берег”. 
После урагана “Катрина” группа ведущих специалистов из Американского общества инженеров-строителей предложила Корпусу разработать новую модель жестоких штормов, базирующуюся не столько на истории предыдущих бедствий, сколько на более широком учете статистических вероятностей – именно так определяют сегодня, как поведет себя строящееся здание при сильном землетрясении.
“Без статистически обоснованного подхода к оценке риска создать рациональную систему защиты крупного населенного региона от ураганов невозможно”, – настаивает руководитель группы президент Техасского университета в Далласе Дэвид Дэниел.
Ему и его коллегам удалось убедить военных. Новую модель построили на основе нескольких компьютерных программ, каждая из которых использует характеристики случившихся ранее и гипотетических будущих штормов. При этом учитываются такие данные, как энергия, размеры, пути следования, скорость перемещения ураганов и другие переменные. В результате модель выдает силу и направления ветров, высоту вызывающих наводнения волн, интенсивность и продолжительность ливней, которые могут принести с собой будущие ураганы.
Будучи приложенными к цифровым изображениям местного рельефа и имеющихся в регионе строений, эти данные позволяют с высокой степенью вероятности оценить серьезность угрозы и разработать наиболее эффективные меры защиты. Важно также, что новая модель обладает достаточной гибкостью, позволяющей ввести в нее впоследствии информацию и о затрагивающем ураганы глобальном изменении климата.
Вся эта работа была сделана под руководством Дональда Резио из Научно-исследовательского центра инженерного Корпуса в городе Викбург, штат Миссисипи. “В этом году мы очень продвинулись в нашем понимании поведения ураганов и вероятности их появления в Мексиканском заливе, - говорит доктор Резио. – Например, выяснили, что ураганы не перемещаются беспорядочно и не обрушиваются на берег где угодно, а чаще всего следуют по определенным маршрутам. Теперь мы можем с большей степенью вероятности оценивать и, соответственно, прогнозировать динамику развития каждого из них. До сих пор мы могли это делать уже после того, как штормы сделали свое черное дело”. Так уникальная по разрушительной силе “Катрина” получила при наступлении на Миссисипи лишь третью категорию, сопровождающие ее и налетевшие на Новый Орлеан ветры поначалу отнесли к еще меньшим – первой или второй категориям, и никто не ждал, что ураган сможет поднять нагонную волну до 30 футов высотой.
И все же вопрос, насколько близкой к реальности окажется новая модель, все еще остается открытым. Кстати, постоянное стремление разработчиков к повышению ее точности и стало главной причиной задержки отчета о проделанной работе. Осторожность его авторов подогревается и скептицизмом некоторых из их ученых коллег. Так, специализирующийся на прибрежных участках геолог из Западного университета Каролины Роберт Янг считает, что при всей своей значимости проект не будет иметь полного успеха из-за отсутствия немногих, но очень ценных подробностей проникновения ураганов в Залив.
“Учитывая изменчивость природы, - сказал он, - создание точной прогнозной модели становится весьма проблематичной. Все их предсказания - это только догадки. Я даже не уверен, что это лучше, чем ничего”.
К мнению Янга присоединяется и профессор геологии в университете Дюка Оррин Пикли. “Чрезмерное доверие к моделям систем защиты от ураганов может привести к ложному ощущению безопасности”, – предостерегает он.
“Конечно, можно сидеть сложа руки и ничего не делать, - возражает ему доктор Эд Линк. – Гораздо полезнее будет использовать самые лучшие методы, какие только возможны, и попробовать все-таки решить задачу”.
Аналогичные споры знакомы каждому работающему в области компьютерного моделирования. “Очень маловероятно, что вы сразу получите достаточно точный результат, - говорит Франсин Берман, директор Суперкомпьютерного центра в Сан-Диего. - Но вы должны начать с лучшей модели, которую только можете придумать, и многократно улучшать ее годами, десятилетиями, может быть, даже столетиями. К тому же эти сложные модели невероятно трудно понять”.
Нужно сказать, что военные инженеры приложили немало усилий, чтобы сделать свою работу доступной разумению среднего человека. Недаром координатор президента Буша по восстановлению пострадавшего от “Катрины” и “Риты” побережья залива не устает напоминать им: “Излагайте все на языке, понятном моей маме”.
Что поймет его мама в научных выкладках, сказать трудно. Но то, что потраченные на улучшение защиты от ураганов миллиарды долларов вряд ли сделают Новый Орлеан полностью безопасным, ей объяснять вряд ли придется.