Меню

Теги для нашей библиотеки:

Рефераты бесплатно, доклады, курсовые работы, рефераты бесплатно, реферат, рефераты, рефераты скачать, Рефераты бесплатно, большая бибилиотека рефератов, и многое другое.


  Базові методики прогнозування стану довкілля

Базові методики прогнозування стану довкілля

Міністерство освіти і науки України

Державний вищий навчальний заклад

Курсова робота

Базові методики прогнозування стану довкілля

Ужгород-2010

Зміст

Вступ

Розділ 1. Специфіка екологічного прогнозування

1.1 Основні поняття екологічного прогнозування

1.2 Класифікація екологічних прогнозів

Розділ 2. Екосистема та основні проблеми її прогнозування

2.1 Екосистема як об`єкт прогнозування

2.2 Основні проблеми екологічного прогнозування

2.3 Проблеми, індуковані збором і обробкою первинної інформації

Розділ 3. Проблеми, породжені складністю екосистем

3.1 Проблеми,породжені традиційною методологією екологічного прогнозування

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

"Існує широкий клас явищ, у яких об'єктом спостереження служить яка-небудь числова величина або послідовність числових величин, розподілені в часі. Температура, безупинно записувана самописним термометром; курс акцій на біржі наприкінці кожного дня; зведення метеорологічних даних, щодня публікуюче бюро погоди, - усе це тимчасові ряди, безперервні або дискретні, одномірні або багатомірні. Ці тимчасові ряди міняються порівняно повільно, і їм цілком можна обробляти за допомогою обчислень вручну або за допомогою звичайних обчислювальних приладів, як рахункові лінійки й арифмометри. Їхнє вивчення ставиться до звичайних розділів статистичної науки." (Вінер)

Протягом усієї історії в людства постійно виникають завдання, на які в рамках наявного знання важко одержати однозначну відповідь. Останні роки суспільство цікавили, наприклад, такі проблемні питання: "Що буде з экосистемою Балтійського моря в 2021 році?", "Як зміниться екологічна ситуація при перекиданні вод північних рік в аридні райони?", "У якому напрямку піде розвиток ринкової економіки в Росії?", "До яких наслідків може привести порушення озонного шару атмосфери?" і т.д. Проблеми такого роду повсюдно виникають як у фахівців, що безпосередньо вивчають складні системи, так і в осіб, що ухвалюють розв'язку при тому або іншому характері використання цих систем.

З найдавніших часів (і по сьогоднішній день) люди вірили в те, що їх майбутнє визначається богами й пізнати його можна лише вдавшись до магії або гадання. Усі навколишні явища природи і його власний розвиток пояснювалися впливом фантастичних або міфічних сил. Однак і в ті далекі часи людина смутно усвідомлював, що події майбутнього якимось образом пов'язані із сьогоденням і минулим. Зараз важко сказати, хто був першим прогнозистом, але достеменно відомо, що з дуже давніх часів існував (і існує донині ) "інститут провісників" - пророків, оракулів, авгурів, шаманів, астрологів і ін.

З історії Прадавньої Греції добре відомий своїми оракулами славне місто Дельфи. Прогноз цих оракулів відрізнявся від звичайних пророцтв окремих віщунів тим, що він обговорювався на раді дельфийских мудреців, що ретельно знайомилися з усіма обставинами прогнозованої ситуації.

Авгури - колегія жерців у Прадавньому Римі, призначених, по переказу, першим римським царем Ромулом, - ворожили й будували прогнози по поведінці птахів (польоти птахів були своєрідними "моделями", за допомогою яких треба було вивести сьогодення з минулого). Без пророкувань авгурів не проводився жодний серйозний державний захід Прадавнього Риму.

І ось сьогодні, відповідно до крилатого вираження "усе нове - це добре забуте старе", дослідники знову згадали й авгурів, і дельфийских оракулів.

Щоб проілюструвати це, приведемо кілька цитат відомих екологів і фахівців в області екологічного прогнозування.

Доктор біологічних наук Н.Ф.РеймерсРейтерс (1990, с. 409): "Прогнозування екологічне - пророкування можливої поведінки систем, обумовленого природніми процесами й впливом на них людства".

Академік В.Е.Соколов (1979, с. 5): "...Екологічне прогнозування охоплює складний комплекс об'єктів - від природних экосистем до промислових і сільськогосподарських. Одними із центральних компонентів прогнозування є екосистеми... Одна із цілей прогнозування - збереження природних ресурсів на високопродуктивному рівні, який може бути використаний протягом невиразно тривалого часу".

Доктор біологічних наук Ю.З.Кулагин (1980а, с. 15; 1980б, с. 36; 1985, с. 10): "...Для екології прогнозування стало настільки значимим, що сучасний етап її розвитку характеризується інтенсивним формуванням екологічного прогнозування як самостійного наукового напрямку. Це пов'язане з актуальністю прийняття захисних превентивних заходів щодо відношення до окремих видів і біоценозам; очевидна й життєва необхідність екологічних прогнозів для перспективних народногосподарських планів і проектування нових технологій по використанню природних ресурсів... Під екологічним прогнозуванням доцільно розуміти створення таких узагальнень і методів, які забезпечують вироблення прогностичних оцінок стосовно особин і популяціям видів, про долю яких ми турбуємося... Сугубо практичний аспект прогнозування вимагає підкреслити обов'язкову заблаговременность.Від екологічного прогнозування принципово не можна вимагати гранично точних картин майбутнього й однозначного пророкування конкретних деталей організації виду, динаміки його популяції в ще не реалізованих умовах... Виходячи із сучасного рівня розвитку теорії й методів екологічного прогнозування, необхідно зробити більш інтенсивним процес вивчення біологічних компонентів экосистем і аналізувати отримані результати в комплексі з даними інших наук з метою підвищення точності й дальнодействия прогнозу наслідків від сучасного техногенеза".

Доктор біологічних наук В.Д.Федоров (1983, с. 10, 22, 23): "Уточнюючи поняття екологічного прогнозу, ми повинні стосуватися насамперед змін природних экосистем, їхнього складу й структури, а також рівня функціонування й ступені стійкості до несприятливого впливу ззовні... Існують дві протилежні крайні точки зору на екологічний прогноз. Відповідно одній, підтримуваної головним чином приватними екологами - фахівцями з екології різних таксономічних груп, у прогнозі взагалі на загал не потрібно ніякого системного підходу... Прихильники іншої позиції затверджують, що поведінка экосистемы неможливо звести до закономірностей поведінки популяцій, бачать у застосуванні імітаційного моделювання відображення можливості обліку емерджентних властивостей (властивостей цілого, відсутніх у компонентів системи або не виведених зі знання цих властивостей у компонентів. - Г.Р., В.Ш., П.Б.) і вважають конструювання й вивчення на ЕОМ властивостей таких більших, дорогих і громіздких моделей - єдино прийнятної, справді науковою основою екологічного моделювання... Існує, звичайно, ще компромісна думка, коли екологи говорять про розумні початки кожного з підходів і можливостях їх синтезу".

Ці досить великі цитати добре вводять у проблематику екологічного прогнозування.

Розділ 1. Специфіка екологічного прогнозування

1.1 Основні поняття екологічного прогнозування

Екологічне прогнозування, з одного боку, можна розглядати як "функцію" екології, з іншого боку - як складову екологічного моніторингу, а із третьої - як розділ прогностики (науки про закономірності розробки прогнозів). Тому одні поняття екологічного прогнозування є властиво екологічними, інші мають безпосереднє відношення до моніторингу, треті мають загальнонаукову значимість.

Під екологічним прогнозуванням розуміється пророкування стану такої системи, серед істотних елементів якої фігурує хоча б одна биотична компонента экосистемы (популяція, співтовариство та ін.). Інструментом екологічного прогнозування є екологічний предиктор - модель або прогностичний параметр,засіб прогнозування (не обов'язково математична), що служить для формування екологічного прогнозу. Окремий екологічний предиктор, побудований модельєром (під модельєром тут розуміється людина, колектив, організація, що розробляють модель, або програма, що синтезує модель, та ін.), називається предиктором- індивідуумом.

Нехай прогноз зміни показника Y проводиться n окремими предикторами- індивідуумами, побудованими різними методами (або різними модельєрами) і службовцями для досягнення однієї мети. Організація їх у колектив може бути здійснена або шляхом комплексации прогнозів, або шляхом комплексації самих предикторів. Під комплексацією прогнозів Y(1), ..., Y(n), отриманих за допомогою n предикторів- індивідуумів, будемо розуміти процес розробки оптимального в деякому змісті прогнозу Y* показника Y, що служить тієї ж мети, що і є функцією вихідних прогнозів:

Y* = F[Y(1), Y(2), ..., Y(n), X].

Прогноз Y*, отриманий у підсумку комплексации окремих прогнозів Y(1), Y(2), ..., Y(n), будемо далі називати колективним прогнозом (колективом предикторів).

Колектив предикторів повинен бути організований так, щоб, по-перше, спрацьовував ефект системності типу "ціле більше суми своїх частин": надійність прогнозів колективу предикторів повинна бути вище надійності кращого із предикторів-індивідуумів - членів колективу. По-друге, прогнози колективу предикторів повинні бути якісними: помилки пророкувань малої частки предикторів-індивідуумів у колективі, як значними вони б не були, повинні несуттєво позначатися на надійності комплексних прогнозів. По-третє, для елімінації омніпотентності факторів у колектив повинні включатися самі "кращі" і "найнесхожі" між собою предиктори-індивидууми.

Таким чином, резерв підвищення надійності екологічного прогнозування полягає в організації окремих предикторів (включаючи експертів) у колектив.

Тут при побудові прогнозів екстремум показників якості шукається не тільки по параметрах окремого предиктора й не тільки шляхом вибору кращого серед заданого набору окремих предикторів, але й по всіляких їхніх суперпозиціях.

Однієї з основних характеристик екологічного прогнозу потрібно вважати детальність формулювання прогнозу. Детальність прогнозу можна розглядати в різних ракурсах: за структурою, параметрам і т.п. Далі більш детальним будемо вважати прогноз, сформульований у більш сильній шкалі. Прогноз, сформульований у кількісній шкалі, - найдужчий , прогноз у ранговій шкалі уступає йому, а прогноз у шкалі найменувань - найслабкіший із усіх існуючих (в останньому випадку говорять про прогноз макростанів системи).

Будь-який екологічний предиктор стану функціонуючої системи розробляється з безпосереднім використанням емпіричних даних, отриманих з деяким тимчасовим кроком спостережень. Цей крок характеризує детальність наявної апостеріорної інформації з осі часу.

Як правило, екологічні предиктори синтезуються з метою вироблення прогнозів із заданим кроком, що характеризують детальність формулювання прогнозу по осі часу. У загальному випадку крок спостережень не збігається із кроком прогнозу. Із двох прогнозів стану досліджуваної системи, виконаних для того самого майбутнього моменту часу, більш детальним за часом будемо вважати той, у якого крок прогнозу менше.

Для цілей даної роботи більш строге визначення детальності формулювання прогнозу не буде потрібно. Буде досить його інтуїтивного сприйняття: більш детальний, виходить, більш докладний.

Відзначимо, що вперше, правда в іншому контексті, подібні терміни - "рівень деталізації прогнозу", "деталізація мови моделювання" - конструктивно були використані в методі групового обліку аргументів. Екологічний предиктор будується з використанням певної інформації про функціонування системи протягом деякого минулого відрізка часу. Величина цього відрізка називається періодом підстави прогнозу.

Проміжок часу, на який розробляється прогноз, називається періодом (часом) попередження прогнозу. Поряд із часом попередження й детальністю формулювання іншою найважливішою характеристикою будь-якого прогнозу є його надійність (точність, вірогідність). Під надійністю прогнозу будемо розуміти деякий розумний захід відмінності передвіщених станів екосистеми від, що реалізувалися в дійсності. Конкретні заходи відмінності будуть наведені в наступних главах. Тут доречно відзначити, що загальновизнаного визначення надійності екологічного прогнозу немає й, імовірно, не може бути в принципі, у силу великого різноманіття экосистем, цілей і методів прогнозування. Проте можна затверджувати, що з ростом часу попередження за інших рівних умов надійність прогнозів падає.

Оцінювання надійності прогнозів називається верифікацією (Прогностика. Термінологія.., 1978). Методика верифікації багато в чому визначається основними характеристиками прогнозу. Уніфікованої методики верифікації екологічних прогнозів не існує по тим самим причинам. Тому для кожного випадку пророкування, для кожної системи необхідно описувати порядок верифікації прогнозів. 6

Можна назвати ще й принцип економічності моделей екологічного прогнозування - вибір мінімально можливого числа параметрів моделі за умови збереження її достатньої адекватності. Наприклад, використання завищеного показника ступіня полінома- предиктора у моделі, що самоорганизующейся, або порядкі відмінності в модели авторегрессії приводить до росту дисперсії помилок і до помітного росту дипресій.

Час попередження, детальність формулювання й надійність - основні характеристики екологічного прогнозу. Без їхнього обліку будь-які розгляди яких б то не було прогнозів просто безглузді. З іншого боку, цих характеристик досить для обговорення багатьох змістовних завдань. Наприклад, якою може бути максимальна надійність прогнозу стану досліджуваної системи при заданих часом попередження й детальності формулювання? Якою повинна бути найбільша детальність формулювання прогнозу при необхідних надійності й часу попередження?

Нарешті, останній термін, який має сенс тут привести, - це система екологічного прогнозування. Такі системи призначені для формування по всій доступній інформації максимально надійних екологічних прогнозів; вони містять у собі методи прогнозування й засобу їх реалізації. Систему екологічного прогнозування можна розглядати як підсистему екологічного моніторингу.

У системі екологічного прогнозування повинен здійснюватися синтез кращих досягнень екології, прогностики й інформатики. У майбутньому подібні системи, можливо, зможуть перерости в екологічні банки знань і в автоматизовані системи керування раціональним природокористуванням, включаючи в себе відповідні експертні системи.

1.2 Класифікація екологічних прогнозів

Існує велика література по класифікації об'єктів прогнозування, методів прогнозування й самих прогнозів стосовно до різних галузей знань (Тейлтел.,тел, 1971; Робоча книга.., 1982). Однак скільки-небудь докладної класифікації екологічних прогнозів дотепер не розроблене. Тому, ґрунтуючись на класифікації прогнозів функціонування складних систем і власного досвіду, дамо класифікацію екологічних прогнозів, необхідну для подальшого викладу.

Усі прогнозовані системи і явища можна розрізняти по шести основним ознакам. Природа об'єкта моделювання й прогнозування задає специфічність підходів (для екологічних систем про це говорилося вище). Можна додати, що екосистеми - це об'єкти складної природи, і методологічною основою їх вивчення служить теорія складних систем (системологія). По масштабності розрізняють сублокальні (1-3 змінні), локальні (4-14), субглобальні (15-35), глобольні (36-100) і суперглобальні (більш 100 змінних). В екології для прогнозування використовують системи всіх масштабів, однак найбільший інтерес представляють різні варіанти глобальних экосистем (число змінних більш 15). Масштабність не має самостійного значення для вибору методу прогнозування.

Вона враховується в сукупності зі складністю обробки інформації про систему: найпростіші системи (зв'язків змінних практично немає), прості (тільки парні взаємозв'язки), складні (ураховується взаємовплив 3 і більш змінних) і надскладні (ураховуються всі взаємозв'язки між змінними). Екосистеми належать до складних истем і якість прогнозу прямо зв'язана як з урахуванням великого числа змінних, так і всіляких взаємозв'язків цих змінних. Далі, для вибору методу прогнозування важливі ступінь детермінантності систем (детерміновані,стохатичні (ймовірнісні) і змішані системи) і характер розвитку систем у часі (дискретні, аперіодичні й циклічні системи). Екологічні системи мають істотну стохастичну складову й, практично, увесь спектр характеру розвитку. Наприклад, американський еколог Р.Уиттекер (1980) приводить приклади різноманітних типів поведінки популяцій у часі: майже детермінований характер зміни дерев дуба білого в дубовому лісі, періодичний характер поширення їли під впливом штормових вітрів у гірській системі Аппалачі, майже випадковий характер "спалахів" чисельності сарани або іван-чаю на горах. Остання важлива ознака - це ступінь інформаційної забезпеченості. У шкалі системи "чорного ящика" (структура й поведінка яких практично невідомі) і "білого ящика" (про системи відомо все) екологічні об'єкти повинні бути віднесені до типу "сірого ящика", в "колірній шкалі" - скоріше навіть до темно-сірого кольору.

Страницы: 1, 2, 3


Рекомендуем

Опрос

Какой формат работ для вас удобней?

doc
pdf
djvu
fb2
chm
txt
другой


Результаты опроса
Все опросы