Эффективность мониторинга катастрофических процессов космического и земного происхождения

Рубрика: 
Космическая и атмосферная физика
Черногор, ЛФ
Косм. наука технол. 2019, 25 ;(1):38-47
https://doi.org/10.15407/knit2019.01.038
Язык публикации: Русский
Аннотация: 
Работа посвящена актуальной проблеме — оценке эффективности мониторинга катастрофических процессов космического и земного происхождения. Целью настоящей работы является количественная оценка эффективности мониторинга, направленного на прогнозирование катастрофических процессов, вызванных космическими и земными источниками. Эффективность оценивается с использованием методов математической статистики и теории обнаружения сигналов. Получены соотношения, позволяющие рассчитать коэффициенты эффективности предупреждения опасностей (катастроф) и затрат, связанных с предсказанной катастрофой, за счет организации непрерывного комплексного мониторинга физических полей и их параметров, характеризующих катастрофы космического и земного происхождения.
         Показано, что коэффициент предупреждения катастрофы зависит только от условной вероятности пропуска опасности. Коэффициент затрат зависит от пяти параметров: априорной вероятности катастрофы, условных вероятностей ложной тревоги и пропуска опасности, относительных затрат, связанных с ложной тревогой и предотвращением последствий катастрофы при правильном ее предсказании. Оценен выигрыш от использования мониторинга для ряда катастроф космического и земного происхождения. В качестве космических катастроф выбраны солнечная супербуря, падение крупных космических тел, вспышки космического гамма-излучения и вспышки сверхновых звезд. В качестве земных катастроф выбраны извержения вулканов, землетрясения и другие опасности. Показано, что во многих случаях выигрыш может быть значительным. В других случаях малость выигрыша связана с невозможностью в настоящее время добиться низких значений вероятностей ложной тревоги и пропуска опасности.
Ключевые слова: вероятность ложной тревоги, вероятность пропуска опасности, вспышки гамма-излучения, вспышки сверхновых, выигрыш, землетрясение, извержение вулкана, катастрофические процессы коэффициент затрат, коэффициент предупреждения, падение космических тел, солнечная супербуря
Полный текст (PDF)
References: 
1. Burst of supernova could affect on development Earth life. — URL: https://universemagazine.com/3700/ 
2. Zyelyk Ya. I., Kussul’ N. M., Skakun S. V., Shelestov A. Yu. Natural disaster risk assessment based on the ensemble processing and technology of heterogeneous geospatial data fusion. Kosm. nauka technol., 17 (1), 60— 64 (2011).
DOI: 10.15407/knit2011.01.060
3. Kurakin A. L., Lobkovsky L. I. Economic optimization of specifications for geoecological monitoring systems. Doklady Earth Sciences, 446 (1), 1086—1088 (2012). 
DOI: 10.1134/S1028334X12090048 
4. Osipov V. N. Geoecology is interdisciplinary science about ecological problems of geospheres. Geoecology. Engineering geology. Hydroecology. Geocriology, 1, 4—18 (1993) [in Russian]. 
5. Turchin A. Natural catastrophes and antropic principle. Problems of risk control and safety. Proceeding of System Analyze Institute of RAS. 31, 306—332 (2007) [in Russian]. 
6. Chernogor L. F. Physics and Ecology of Disasters, 556 p. (Kharkiv, Ukraine: V. N. Karazin Kharkiv National University Publ., 2012) [in Russian].
7. Chernogor L. F., Domnin I. F. Physics of Geospace Storms: monograph, 408 p. (Kharkiv, Ukraine: Kharkiv V. N. Karazin National University Publ., 2014) [in Russian]. 
8. Bormann P.; Saul J. Earthquake Magnitude, in Encyclopedia of Complexity and Applied Systems Science, 3, 2473— 2496 (Springer-Verlag New York, 2009).
9. Bryan S. E.; Peate I. U.; Peate D. W.; Self S.; Jerram D. A.; Mawby M. R.; Marsh J. S.; Miller J. A. The largest volcanic eruptions on Earth. Earth-Science Reviews. 102, (3–4). 207—227. (2010). Bibcode:2010ESRv.102..207B. 
doi:10.1016/j.earscirev.2010.07.001. 
10. Engdahl E. R., Villaseñor A. Chapter 41: Global Seismicity: 1900—1999, in Lee, W.H.K., Jennings, P.C., Kisslinger, C., Kanamori, H. International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, Part A, 665—690 (Academic Press, 2002). ISBN 0-12-440652-1. 
11. Fan Y.; Piran T. Gamma-ray burst efficiency and possible physical processes shaping the early afterglow. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 369 (1), 197—206 (2006). arXiv:astro-ph/0601054. Bibcode:2006MNRAS.369..197F. 
doi:10.1111/j.1365- 2966.2006.10280.x. 
12. Gendre B., Stratta G., Atteia J. L., Basa S., Boër M., Coward D. M., Cutini S., D’Elia V., Howell E., Klotz A., Piro L. The Ultra-Long Gamma-Ray Burst 111209A: The Collapse of a Blue Supergiant? The Astrophysical Journal, 766 (1), 30 (2013). 
DOI:10.1088/0004-637X/766/1/30. 
13. Bostrom N., Cirkovic M. M. (Eds.) Global Catastrophic Risks, 576 p. (Oxford University Press, 2011). 
14. Gr nthal G. Earthquakes, Intensity, in Gupta H. eds, Encyclopedia of Solid Earth Geophysics, 237—242 (2011). ISBN 978-90-481-8701-0. 
15. Handbook of Cosmic Hazards and Planetary Defense [edited by Pelton J. N., Allahdadi F.], LXX, 1127 p. (Springer, Cham, New York, NY, 2015).
16. Hatakeyama N., Uchida N., Matsuzawa T., Nakamura W. Emergence and disappearance of interplate repeating earthquakes following the 2011 M9.0 Tohoku-Oki earthquake: Slip behavior transition between seismic and aseismic depending on the loading rate. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 122 (7), 5160—5180 (2017). 
17. Hurricanes: climate and socioeconomic impacts 1 [Eds by Henry F. Diaz, Roger S. Pulwarty], 292 p. (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1997). 
18. Jonkman S. N., van Gelder P. H. A. J. M., Vrijling J. K. An overview of quantitative risk measures for loss of life and economic damage. Journal of Hazardous Materials, A99, 1—30 (2003). 
DOI: 10.1016/S0304- 3894(02)00283-2 
19. Kent A. A critical look at risk assessment for global catastrophes. J. Ref.: Risk Anal., 24, 157—168 (2004). 
20. Levan A. J.; Tanvir N. R.; Starling R. L. C.; Wiersema K.; Page K. L.; Perley D. A.; Schulze S.; Wynn G. A.; Chornock R.; Hjorth J.; Cenko S. B.; Fruchter A. S.; O’Brien P. T.; Brown G. C.; Tunnicliffe R. L.; Malesani D.; Jakobsson P.; Watson D.; Berger E.; Bersier D.; Cobb B. E.; Covino S.; Cucchiara A.; de Ugarte Postigo A.; Fox D. B.; Gal-Yam A.; Goldoni P.; Gorosabel J.; Kaper L.; et al. (2013-12-30). A new population of ultra-long duration gamma-ray bursts. The Astrophysical Journal, 781 (1), 1—28 (2014). 
DOI:10.1088/0004-637x/781/1/13. 
21. Natural hazards, unnatural disasters: the economics of effective prevention, 254 p. (The World Bank and The United Nations, 2010). 
22. Rappaport N. E., Fernandez-Partagas J. The Deadliest Atlantic Tropical Cyclones, 1492-1996 / NOAA Technical Memorandum NWS NHC 47. 
23. Scalo J., Wheeler C. J. Astrophysical and Astrobiological Implications of Gamma-Ray Burst Properties. Astrophys. J., 566, 723—737 (2002). 
24. Vedrenne G.; Atteia J.-L. Gamma-Ray Bursts: The brightest explosions in the Universe. (Springer, 2009). ISBN 978- 3-540-39085-5. 
25. Woosley S. E., Bloom J. S. The Supernova Gamma-Ray Burst Connection. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 44, 507—556 (2006). DOI:10.1146/annurev. astro.43.072103.150558.