„Който мисли за последствията, отклонява бедата от себе си.“

Специализираното хидрометеорологично и екологично осигуряване (СХМЕО) представлява само по себе си добре отработена система за изготвяне на информация за текущото и очакваното състояние на обкръжаващата среда и предаването й в профилираните подразделения на потребителя. Основно отличие на информационната продукция на СХМЕО от продукцията, предоставяна от регионалните управления по хидрометеорология и мониторинг на обкръжаващата среда се явява нейната целенасоченост към удовлетворяване на производствените нужди на конкретния потребител, което се проявява в предоставяне на потребителя именно на тази информация, която му е необходима за осигуряване на ефективността и безопасността на функционирането му. Освен това, концепцията на СХМЕО предполага автоматизирана поддръжка на приемането на административни решения на основата на хидрометеорологичната и екологична информация (на първо място, данни от оперативния мониторинг и прогнози за времето).

Важно е да се подчертае, че СХМЕО е препоръчана от Световната метеорологична организация (СМО) в качеството на основен механизъм за повишаване на потенциала както на производителя, така и на потребителя на хидрометеорологична информация, което е изключително важно за осигуряването на тяхното устойчиво развитие. Разработката и внедряването на автоматизираните системи СХМЕО на морските пристанища придобива особена актуалност в света на планирането на морския транспорт за повишаване на обема на превозите, в съчетание със снижаване на нивото на негативните въздействия на обкръжаващата среда върху морските съдове и обектите от бреговата инфраструктура. За съжаление, сега действащите законодателни актове, както и транспортната стратегия на държавата имат само декларативен характер и не съдържат никакви сведения за индикатори или количествени оценки за измененията на екоситемата в сферата на действие на транспорта, мониторинга на обкръжаващата среда и т.н. По такъв начин, тези документи практически не се съгласуват с международните съглашения, подписани от страната и регламентиращи количествените характеристики на замърсителите и обкръжаващата страна.

Най-работоспособната и ефективна структура на автоматизираната система на СХМЕО е илюстрирана на рис. 1. Тя включва четири подсистеми.

Подсистемата за мониторинг, включва технически средства за инструментален и дистанционен мониторинг на хидрометеорологичните процеси, полета и явления, а също така екологичното състояние на водната и въздушната страна до морското пристанище. Подсистемата за прогнозиране се състои от блок за хидрометеорологично прогнозиране и блок за екологично прогнозиране на основата на обявени метеорологични и хидрологични прогнози.

Рис. 1. Структура на автоматизираната система за специализирано хидрометеорологично и екологично осигуряване на морско пристанище.

Данните за текущите хидрометеорологични и екологични условия, получавани с помощта на наземната мрежа за контактни наблюдения и от средствата за дистанционно сондиране (на първо място, от изкуствените спътници на Земята и метеорологичните радиолокатори) постъпват както в подсистемата за прогнозиране, така и непосредствено в подсистемата за автоматична поддръжка за вземане на административни решения. Тук също постъпва и прогностичната информация. Накрая, цялата информация (данните от мониторинга, прогнозите и препоръките за административните решения) постъпват в подсистемата за адресна дисеминация на информационната продукция към различните категории потребители в зависимост от техните производствени потребности.

Ще се спрем на технологическия контен (съдържание) на описаната подсистема малко по-подробно.

В основата на подсистемата за мониторинг лежи принципа за комплексното използване на хидрометеорологичните и екологичните данни, постъпващи от различни източници (спътници, метеорологични радиолокатори, мрежата от наземни наблюдения, отрасловите мрежи, а също мезомащабните модели на времето). Получаваните данни преминават през процедурата на първичен анализ и контрол за качество, обработка, усвояване и архивиране (в оригинален и обработен вид) в режим, близък до реалното време. В резултат се създава единен масив от данни, който след това се използва за прогнозиране и вземане на решения.

В качеството на прототип на системата може да бъде разгледана системата за екологичен мониторинг на пристанище Лос-Анджелис (САЩ). Тази система е интересна с това, че и двата порта в залива Сан-Педро (порт Лонг-Бич и порт Лос-Анджелис) извършват мониторинг на качеството на въздуха с помощта на мрежа, състояща се от две станции в Лонг-Бич и четири – в Лос-Анджелис, при което сборните данни постъпват в единна база за данни. Станциите за мониторинг са разположени с отчитане преобладаващата роза на ветровете над залива като цяло и над всеки от ключовите участъци на порта. Мониторинга се извършва в режим на реално време, поради което моментните данни от един или друг замърсител са достъпни за ръководствата на двата порта. Всяка станция извършва измервания по целия ред на замърсители и опасни вещества, включително озона, окиси на въглерода, двуокис на азота, частиците сажди и други (рис. 2). Резултатите от непрекъснатия многокомпонентен мониторинг за качеството на въздуха в режим на реално време от станциите на порта Лос-Анджелис – и Лонг-Бич се използват от администрацията на порта Лос-Анджелис с цел:

– контрол за скоростта на съдовете (влизащи в порта) до 12 възела; това е позволило да се съкрати количеството на изхвърлените вредни вещества до 1 т на ден;

– формиране на изисквания към използването от съдовете на гориво с ниско съдържание на сяра и за контрол по изпълнението на тези изисквания;

– реализация на програмата по използването на емулсифицирано гориво (дадената програма в съчетание с използването на катализатори за окисляване на дизелово гориво, което позволява два пъти да се съкратят изхвърлените частици);

– контрол на използването на гориво със свръх ниско съдържание на сяра за всички машини и механизми на терминала, включително товарни автомобили, подемници и т.н.;

– производство и монтиране в буксирния флот (двигателите на всички буксири в порта били заменени с дизелови със свръх ниско ниво на изхвърляне, в резултат на което изхвърлените окиси на азота в атмосферата са били съкратени до 100-150 т за година).

Несъмнено, към такова ефективно практическо използване на екологичния мониторинг трябва да се стремят всички големи пристанища, изучавайки и приемайки опита на пристанище Лос-Анджелис. В същото това време, установения от ръководството на Русия курс за модернизация на руската икономика и за по-скорошно въвеждане на иновации на световно ниво ни заставя да гледаме на този опит критично, преди всичко като на платформа за по нататъшно развитие, а не като на образец за копиране. В частност, системата за екологичния мониторинг на пристанище Лос-Анджелис, по наше мнение, трябва да бъде съществено усилена за сметка на инструменталните и дистанционни средства за хидрометеорологични наблюдения.

Рис. 2. Пример веб-страницата на системата за екологичен мониторинг в порт Лос-Анджелис.

Подсистемата за хидрометеорологично прогнозиране може да бъде както автономна, така и свързана с модели, действащи от вън (например, в „облаците” за организациите – партньори, притежаващи достатъчно ресурси за предоставяне на такива услуги). Например, в Руския държавен хидрометеорологичен университет в качеството на главни функционални елементи на тази подсистема се използват метеорологичен модел WRF и хидрологичния модел MLCM.

Главен функционален елемент на подсистемата за автоматизирана поддръжка на административни решения се явява разработваната в университета технология “Predefined Decision”, същността на която се заключава в предопределяне на секторите от многомерната матрица на възможните решения. С намаляването на неопределеността на прогнозите (например, ансамбловото или във вида на разпределение на вероятностите) се ограничава спектъра на възможните решения. В резултат се извършва десубективизация на процеса за вземане на решения и повишаване на тяхната ефективност, което е много важно при стресови условия при природни катастрофи или при екологични извънредни ситуации. Освен това, в технологията “Predefined Decision” са използвани класически принципи за статистическото управление на процесите, които са изложени още през 1924 г. от американския инженер Уолтер Шухарт: всички видове продукции и услуги, а също така във всички процеси, в които те се създават и/ или се преобразуват, подложени на отклонения от зададените значения, наричани вариации. Вариациите по своето произхождение се дължат на два принципно различни източника, които е прието да се наричат общи и специални причини за вариациите. Общите причини за вариациите наричат причините, явяващи се не отнемаема част от даден процес и присъстваща вътре в него. Това е в резултат от съвместното въздействие на голям брой случайни фактори, всеки от които имат не голям принос в резултатната вариация, и чийто влияние, ние по едни или други съображения, не можем или не искаме да отделим една от друга. Специалните причини за вариациите – това са тези причини, които възникват заради външни по отношение на въздействието на процеса и не се явява негова не отделяема част. Този резултат в конкретни случаи въздейства на процеса, при което този факт, че именно дадена конкретна причина въздейства на дадено конкретно отклонение на параметрите в процеса от зададените значения често (но далеч не винаги) води до това, че тази причина може да се открие без прилагането на каквито и да са изключителни усилия или загуби.

Разделянето на причините за вариациите на два указани вида е принципно поради, което борбата с вариантността на процеса в тези два случая изисква различен подход. Специалните причини за вариациите изискват локално вмешателство в процеса, тогава когато общите причини за вариациите изискват вмешателство в системата. Локалното вмешателство обикновено се осъществява от хора, заети в процеса и близки до него, това време за вмешателство в системата почти винаги изисква действия от страна на външен мениджмънт. Такова вмешателство обикновено е не ефективно или влошава ситуацията, ако в процеса присъстват специални причини за вариации, и, напротив, ефективно, ако те отсъстват.

Останало е малка част от работата по организацията на процеса по хидрометеорологичния и екологичен мониторинг, който е насочен към постоянна диагностика на причините за вариации (например, замърсяващите вещества). Той е призван да предостави текущата информация в такава форма, която да е ясна на менажера, за решенията, които следва да вземе на нейна основа. През 1925 година от У. Шухарт е била публикувана не голяма паметна записка в размер от една страница. Около една трета от нея заема проста диаграма, която днес е известна на всички нас като схема на контролна карта – която е основа на известното ни статистическо управление на процесите. Същността на статистическото управление на процесите се заключава в синхронно документиране на едни или други характеристики на разглеждания процес и други фактори, които определят неговото текущо и бъдещо състояние: например, това може да бъде смяната на доставчика на суровини или началото на превоз на нови видове товари с определени типове от съдове. Този подход позволява не само да се открият нарушенията в стохастическата структура на процеса (например, концентрацията на окиси на въглерода), но и да се установят конкретните – общи или специални – причини за тези нарушения и, следователно, да се приемат надлежни мерки за тяхното отстраняване.

И накрая, дисеминацията на информационната продукция се базира на нейното кодиране и разпращане към авторизирани ползватели по установено разписание, което може да се нарушава при форсмажорни обстоятелства.

Ще подчертаем, че технологическия контен на всички описани подсистеми (т.е подсистеми на мониторинга, прогнозирането, поддръжката за вземане на решения и дисеминация) вече е разработен и реализиран в автоматизираните системи СХМЕО на железопътния транспорт и хидро енергетиката. При наличие на заинтересованост от страна на морските пристанища и притежателите на кораби от системата за специализирано хидрометеорологично и екологично осигуряване може да бъде сравнително лесно сглобена от вече готови блокове. В този случай в Русия се появява не само напредничава система за специализирано хидрометеорологично и екологично осигуряване на морските пристанища и морския транспорт, но и като методологичен фундамент за последващи разработки на техническата документация, регламентите и нормативните актове, насочени към повишаване на хидрометеорологичната и екологичната безопасност на морския транспорт и опазването на околната среда.