„Лошите вести са бедствие, добрите – благо.“

Геоверсум – това е съвкупност, състояща се от елементите: високите части на литосферата, ниските части на атмосферата (тропосфера, стратосфера), цялата хидросфера и биосфера, а също и антропосферата. Това понятие за „външната сфера на земята” е въведено от руския метеоролог и географ П.И. Бронов през 1910 г. Геоверсумът може да се явява като източник на стихийни бедствия за човечеството. По данни на ООН ежегодните загуби от стихийните бедствия в света към момента превишават 300 милиарда долара. За Русия ежегодните загуби от стихийни бедствия достигат около 30 милиарда рубли. Всичко това свидетелства за това, че съкращаването на риска от стихийни бедствия се явява най-важното предизвикателство към човечеството. Усилващото се въздействие на стихийните бедствия на жизнената дейност на хората на Земята не може да се игнорира.

Основен фактор за снижение на отрицателното въздействие на обкръжаващата среда се явява решаването на задачата за прогнозиране на опасните явления на средата с различна предварителност. Едно от възможните направления в усъвършенстването на решенията на тази задача се явява използването на принципа за цялостно представяне на съставляващите на планетата Земя. Този принцип е известен от дълбока древност. Неговото използване са проповядвали такива велики учени като Пъер Тейяр де Шардон, Владимир Иванович Вернадски. Принципът утвърждава, че „цялото е повече, отколкото сумата от неговите части”.

Но бурното развитие на науката за Земята през ХХ век е станало по пътя на диференциацията на обектите и предметите на изследване. Например, тропосферата я изучава метеорологията, а хидросферата – океанологията и т.н. На свой ред, тези науки се делят на множество направления, изучаващи техните частни елементи. При това се предполага, че цялостна представа може да се получи при сумирането на описанията на отделните елементи, използвайки метода „комплексиране” или „системен подход. Такова разбиране на цялото предполага, че „няма нищо в цялото, което е било на части”.

В двата подхода планетата Земя се счита за цялостен обект, и ни се струва, че двата подхода са тъждествени. Но, по същество, те са противоречиви. В тях принципно по-различен начин се разбира понятието „цяло”. В първия случай се предполага, че цялото е по-голямо от сумата от частите, а във втория цялото е просто сума от частите.

Естествено е, че геоверсумът притежава само едно от тези свойства. Какво именно? Решението на този въпрос е извънредно важно за неговото изследване. Определянето на истинските качества на целостността на геоверсума позволява откриването на много представи, които се явяват като заблуждения и догми. Ефективността на прогнозирането на стихийни бедствия може да бъде повишена само за сметка на избавянето от тях.

Обоснование за целостността на геоверсума, в първото разбиране за целостността, тоест като обект, от притежаването на нови свойства в сравнение със свойствата на неговите съставни части, се дава от значимостта на този факт, от задачите за описване и прогнозиране на гео процесите, от необходимостта за включването му в сферата на научните изследвания.

Основната идея в разбирането на свойствата на целостността е идеята за не свеждане на свойствата на цялото образование към сумата на свойствата на неговите части, при което се приема, че цялото е по-голямо от сумата на частите. Тези нови свойства на цялото, отсъстващи в частите, носят названието емерджентни свойства. Цялото се разпада на части или енергията на външното въздействие превишава енергията на неговите вътрешни връзки.

Целия обект трябва да притежава три качества:

1) емерджентни свойства;

2) специфични свойства на структурата на цялото; и

3) специфични свойства на дискретност.

Да проверим наличието на емерджентни свойства за геоверсума. За целта ще се възползваме от таб. 1. В таблицата за различни мащаби на геоверсума са представени: елементи на материята, форми на проява и характеристики на емерджентност, съответните мащаби. Представени са три мащаба: микро ниво, макро ниво и гео ниво.

Микро нивото образуват елементарните частици. Емерджентните свойства на микро нивото се явяват различните сили на атомните взаимодействия. Физиката описва силите на взаимодействие на микро нивото с помощта на набора на атомни величини: спин (помага за определяне типа на частиците), заряда на частиците и т.н.

На свой ред, съвкупността на атомите образува нови елементи на материята във вид на газове, течности и твърди тела, представляващи мащаба на макро нивото. Тук емерджентни свойства се явяват физическо поле: гравитационно, магнитно, електрическо, сеизмично, топлинно, радиационно. За тяхното описване в физиката използват физични величини: плътност, температура, соленост, влажност, електропроводимост и т.н.

Таблица 1. Емерджентни свойства на различни нива на материалната същност.

На гео нивото съвкупността на газовете образува атмосферата на Земята, съвкупността от течности образува хидросферата на Земята, твърдите тела съставят литосферата, а живото вещество образува биосферата. На това ниво емерджентните свойства се явяват кръговрата на веществата и енергията: водата, въздуха, азота, въглеводорода и т.н. Очевидно е, че тези кръговрати по аналогия с микро нивото и макро нивото, трябва да съответстват на някакви величини. Ще ги назовем гео величини. Но към настоящия момент не съществуват понятия, съответстващи на гео величините. Този факт е отбелязан в съответната клетка на таблица 1 с въпросителен знак.

Значимостта на този факт е огромна. Действително, ако няма гео величини, то не бива съдържателно да се описват процесите на кръговрата, а ако не бива да се описват кръговратите, то не може качествено да се прогнозират опасните явления на обкръжаващата среда. По такъв начин, се оказва, че има съществено противоречие между необходимостта от описване и прогнозиране на процесите на кръговрата и отсъствието на апарат от понятия, описващи кръговратите.

И така, показано бе, че геоверсумът притежава емерджентни свойства.

За изпълнение от геоверсума на второто качество за цялостност на обекта се изисква проверка на специфичните свойства на структурата на цялото, а именно:

1) функционалната разнородност на частите;

2) наличие на вътрешни връзки между частите, явяващи се интегративен фактор;

3) неделимост на цялото, тоест невъзможност за съществуване на отделната част.

Първото и третото свойство за атмосферата, хидросферата, литосферата и биосферата очевидно се удовлетворяват.

Второто свойство е справедливо за геоверсума по причина, че силите на взаимодействие на микро ниво, физичните полета на макро ниво и кръговрата на веществата и енергията на геоверсума взаимодействат както между нивата, така и на едно ниво. Това интегрира процеси в геоверсума във всички мащаби на изменчивостта.

Третото качество на цялото е свързано с дискретност на целите образования. Тук понятието дискретност се разбира като разграниченост от другите, тоест между дискретни образования трябва да съществува „граница” – относителна рязка зона на преход (скок на свойствата). Реално разграничението на една от друга атмосферата, хидросферата, литосферата и биосферата се наблюдава явно. Следователно, и това свойство е справедливо за геоверсума.

По такъв начин, установено е, че геоверсумът се явява цял обект със свойства, отсъстващи в неговите части. Остават неизвестни гео величините, позволяващи да се опишат и прогнозират процесите на гео нивото – кръгооборота.

Ще разгледаме стратегията за снемане на откритото противоречие, свързано с отсъствието на гео величини (табл. 2).

Таблица 2. Стратегия за формиране на гео величините.

Традиционно в науката за Земята кръговратите на веществата и енергията косвено се описват с различен набор от физични величини, явяващи се параметри на математически модели. В тяхната основа е положен методът синтез, тоест методът на изследване при което от общото се извежда свойството на частното. Тези методи най-често се използват мрежови поточни модели от типа модел на система на динамиката на Джей Форестър. Например, в океанологията те се наричат модели за водния баланс на морето, в екологията – модели за биотична регулация. Струва ни се съмнително, че тази стратегия може да доведе до определяне на гео величините, тъй като в нея не явно се предполага, че няма нищо в цяло, което не би било в съставляващите на неговите части. Освен това, всеки от моделите се разработва за решаването на конкретни индивидуални задачи и, следователно, отсъства свойството на всеобщност на резултата. Значителна и съществена субективна съставляваща в разработката на модела.

В качеството на алтернатива се предлага стратегия, основана на метода на анализа, тоест на метода за изследване, в който от частите се извеждат свойства на общото. В дадения случай под част следва да се разбира както вече наличните наблюдения и измервания на средата, получени по традиционните методи, така и наблюдаваните свойства на пространствено времевата изменчивост на процесите и геоверсума. Представя се, че съвкупността от такава информация позволява с течение на времето да се определи необходимата номенклатура от понятия, представляващи гео величини. За тази стратегия в качеството на далечни аналогии могат да служат: в математиката – граничните и начални условия за система от уравнения в частните производни, в физиката – уравнение за състоянието на въздуха и морската вода.

По такъв начин се обосновава, че:

1) геоверсумът се явява цяло образование, в което кръговрата на веществата и енергията се явяват основни свойства, формиращи състоянието на средата;

2) напълно отсъстват гео величини, позволяващи описването и прогнозирането на процесите на кръговрата;

3) най-приемливата стратегия по формирането на гео величините се явява стратегията, основана на използването на съществуващите данни от традиционните измервания и изучаването на свойствата на пространствено времева изменчивост на физическите полета на геоверсума.

Формирането на апарата от понятия за геоверсума позволява да се повиши ефективността на описването и прогнозирането на стихийните бедствия по пътя на разработването на специализирани дългосрочни прогнози. Тези прогнози ще се строят не на хидродинамични модели, а на откриване и наблюдение на „предвестници” на хидрометеорологичните ситуации и на опасните явления. Тук „предвестници” са явления от същия характер, като и прогнозираните, но в съществено малък пространствено времеви мащаб и интензивност. Прогнозите ще се основават на връзките, открити както вътре, така и между кръговрата на въздуха и водата. Предполага се, че такава насоченост на изследванията в хидрометеорологичното осигуряване на морските дейности ще позволи да се повиши неговата ефективност както от гледна точка на предварителност, така и по отношение на оправдаемост (сбъдваемост).