Прогнозирование и мониторинг природных и техногенных процессов

Е. Б. ТЕМНОВА 

 
 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ  

И МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ  
И ТЕХНОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 

 
 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2016 

УДК 502.173 (075.8) 
ББК  20.18 

Т 32 

 

Рецензенты: 

кандидат технических наук, доцент Ю. В. Лоскутов; 

кандидат технических наук, доцент А. Н. Фадеев 

 
 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
 
 

Темнова, Е. Б. 

Т 32      Прогнозирование и мониторинг природных и техногенных про
цессов: учебное пособие / Е. Б. Темнова. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2016. – 84 с.  
ISBN 978-5-8158-1664-0 

 

Активность человека приводит к тому, что он порождает искусствен
ные системы, изменяя окружающую реальность и себя самого. В пособии 
рассмотрено влияние человеческого фактора на изменение природных 
процессов Земли. Представлены методики прогнозирования и мониторинга природных и техногенных процессов, приведен их подробный анализ.  

Для магистрантов направления «Природообустройство и водопользо
вание» при выполнении НИРС, курсовых работ и проектов, магистерских 
диссертаций с инновационными научно-техническими решениями. 

 

УДК 502.173 (075.8) 

ББК 20.18 

 

ISBN 978-5-8158-1664-0  
© Темнова Е. Б., 2016 

 
© Поволжский государственный 

 
технологический университет, 2016 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Учебное пособие «Прогнозирование и мониторинг природных и 

техногенных процессов» составлено в соответствии с программой 
обучения по одноименной дисциплине и со стандартами специальности 20.04.02 «Природообустройство и водопользование».  

В пособии освещены вопросы, связанные с природными явлени
ями, мониторингом и прогнозированием природных и техногенных 
процессов, рассмотрены опасные процессы в современной природной и техногенной среде. 

В конце каждой главы с целью самопроверки знаний студентам 

предложены контрольные вопросы. Для более глубокого изучения 
дисциплины приведен список литературы. 

Учебное пособие предназначено для магистрантов направления 

«Природообустройство и водопользование» при выполнении научно-исследовательских работ, курсовых работ и проектов, магистерских диссертаций с инновационными научно-техническими решениями. 

ВВЕДЕНИЕ 

 

В начале третьего тысячелетия человечество осознало свое за
труднительное положение. В течение нескольких столетий до этого 
пути исторического развития казались ясными и ведущими к более 
приятному будущему. Идеал научно-технического прогресса владел 
сознанием масс и обещал своим результатом развитие всех областей 
человеческой жизни. Власть человека над природой – как внешней, 
так и внутренней – росла, жизнь становилась все легче, старые проблемы продвигались к решению, социальный прогресс казался магистральной линией развития человечества. Наряду с разрешением 
традиционных трудностей, возникали новые, а увеличение материальных благ не устраняло нищету; но и это воспринималось как 
следствие недостаточного развития науки и техники. Будущее человечества оказалось покрыто мраком, а путь развития, возможно, ведущим в тупик. 

Именно техногенная направленность исторического развития ча
сто признается источником современных проблем. Технофобская 
концепция проста и понятна: чтобы стать ее сторонником, достаточно взглянуть на дым над заводской трубой или на нефтяную пленку 
на поверхности воды и представить себе, как было бы хорошо жить 
среди «нетронутой природы». Как и все слишком понятные концепции, она начинает «хромать» при первых попытках не только подвергнуть ее критике, но и прояснить ее формулировку. 

Активность человека приводит к тому, что он порождает искус
ственные системы, изменяя окружающую реальность и себя самого. 
Глобальные изменения реальности неизбежно порождают глобальные проблемы. 

На заре третьего тысячелетия в осмыслении нуждаются новые 

проблемы – вставшие перед человечеством в XX веке и только теперь осознанные – это глобальные проблемы современности. 

Глава 1

ПРИРОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ПРОЦЕССЫ

 
 
 

Природные процессы – это обычные, а иногда и сверхъесте
ственные метеорологические и климатические явления, которые 
происходят естественным образом во всех частях мира. Они могут быть очевидными для многих, как дождь или снег, а могут 
быть и разрушительными или едва вообразимыми, как землетрясение, извержение вулкана. Однако даже они могут быть оставлены без особого внимания, если прошли стороной, не нанеся 
почти никакого ущерба. В противном случае природное явление 
называют стихийным бедствием. 

Природные процессы начали исследовать еще много веков 

назад. Например, в XVII веке естествоиспытатель Гильберт сумел 
доказать, что Земля – это большой магнит со своими полюсами, а 
в XVIII веке Б. Франклин открыл атмосферное электричество. 

Однако и по сей день о природных явлениях известно мало. 

Ученые многих стран изучают их для составления прогноза возникновения и предотвращения возможного их появления, особенно тех явлений, которые несут людям бедствия. 

Засуха 
Засуха – это явление, которое происходит на местности, где 

долго не выпадают осадки в виде снега или дождя. Она весьма 
вредно влияет на древесную растительность: задерживает прорастание семян или убивает их всхожесть, вызывает увядание и 

опадение листьев, засыхание молодых побегов, а также многое 
другое. Засуха особенно вредна значительным уменьшением в 
растениях белковых веществ и фосфорной кислоты, что неблагоприятно отражается на образовании плодов и семян. 

 

 

Рис. 1.1 . Засуха 

 
Последствием засухи является увеличение опасности повре
ждения растений насекомыми, а в больших лесах их уничтожение 
от пожаров. Степень вреда зависит от древесной породы, возраста деревьев, характера местности, состояния поверхности почвы, 
состояния насаждений и особенностей погодных условий и времени года.  

Пыльные (песчаные) бури 
Пыльные или песчаные бури – это огромные массы мелкой 

пыли и песка, которые поднимаются сильным ветром в воздух, 
резко ухудшая видимость. Горизонтальная протяженность районов, охваченных пыльными бурями, весьма различна – от нескольких сотен метров до тысячи километров. Запыленность ат

мосферы по вертикали может при этом колебаться от 1-2 метров 
до 6-7 километров. Основной причиной образования пыльных 
бурь является турбулентность, обусловленная структурой ветра, 
способствующая подъему с земной поверхности частиц пыли и 
песка, а также ветровая эрозия почвы. 

 

 

Рис. 1.2. Пыльная буря 

 

Там, где пронеслись суховеи, засыхают и погибают растения, 

даже при достаточном запасе влаги в почве, так как корневая система не успевает подавать в наземную часть достаточное количество воды. При суховеях температура всегда выше 25°С (иногда превышает 35…40°С) и относительная влажность ниже 30%, 
скорость ветра от 5 м/с и может доходить до 30 м/с. Суховеи 
наблюдаются в основном весной и летом в степной и лесостепной 
зонах земного шара. Для борьбы с суховеями осуществляют комплекс мероприятий, наиболее эффективными из которых являются ажурные лесные полосы, разбивающие воздушный поток на 
более мелкие вихри. 

Обледенение 
Обледенение – процесс накопления на земном шаре всех ви
дов природных льдов, а также совокупность льдов, существующих в гидросфере и верхних слоях литосферы в виде ледников и 
ледниковых покровов, подземных льдов, снежников, наледей и 
других образований.  

На значительной части нашей планеты каждый год с началом 

зимы выпадает снег, появляется ледостав на реках, озерах, водохранилищах. Но оледенение начинается только тогда, когда лед 
не исчезает летом, а остается до следующей зимы. Так, тысячелетиями не исчезают ледники в Арктике и в горах умеренных широт. Ледниковый щит Антарктиды существует более 20 млн лет. 
На протяжении миллиона лет сохраняется постоянный ледяной 
покров Северного Ледовитого океана. 

 

 

Рис. 1.3. Обледенение 

 

Около миллиона лет назад на земном шаре произошло замет
ное похолодание климата. Субтропическая растительность, которая господствовала в средних широтах северного полушария, 
сменилась более устойчивыми к холоду лесами и степями; вымерло большинство ранее существовавших млекопитающих. Но 

главное – значительно увеличились площади ледников в северном полушарии.  

 
Испарение 
В окружающей среде испарение происходит постоянно. Это 

явление играет важную роль в формировании природы Земли и 
жизни практически всех организмов, включая людей, которые, 
как и многие другие животные, используют его для стабилизации 
температуры своего тела. 

 

 

Рис. 1.4.  Испарение 

 

Испарение происходит непрерывно со всей поверхности 

нашей планеты, которая покрыта водой, а это 71% всей поверхности Земли, и поэтому именно этот процесс определяет ее климат. Более того, содержание водяного пара (основного парникового газа) в атмосфере изменяется в результате испарения. Его 
концентрация в воздухе может достигать целых 4%, а это очень 
много. По различным оценкам, если бы не было паров воды в 
воздухе, температура на Земле упала бы на 20-30 градусов.