На відміну від інших форм життя, людині підвладне усвідомлене відчуття плину часу, тому вона здатна не тільки пам'ятати про минулі події, але й планувати віддалені наслідки своєї діяльності, виходячи з поточного стану системи та на основі передбачення ходу подій у майбутньому. Зокрема, однією з головних задач екологічного моделювання є прогнозування розвитку того чи іншого екологічного процесу з метою оптимізації діяльності Людини щодо забезпечення мінімального ступеня її негативного впливу на екологічне середовище.
• Прогнозування — це науково обґрунтоване передбачення перспектив розвитку тієї чи іншої системи, а також власне сам процес його отримання.
Екологічним прогнозування називають передбачення стійких змін у навколишньому середовищі, що відбуваються внаслідок складних ланцюгових реакцій, зв'язаних як з безпосереднім впливом людства на довкілля, так і з віддаленими опосередкованими наслідками цих впливів.
• Результатом прогнозування є прогноз — сукупність науково передбачених даних щодо значень параметрів системи у певні майбутні моменти часу.
Можна навести такі приклади екологічних прогнозів:
—прогноз змін в екосистемі під впливом антропогенного фактора;
—прогноз зміни кругообігу речовин та енергії, кліматичних, ґрунтових та інших змін;
—прогноз рибальського, мисливського та інших промислів, тощо.
Класифікація прогнозів.
За метою та задачами передбачення у соціоекології вирізняють наступні узагальнені види прогнозів:
1) прогноз дії на середовище — науково обґрунтоване передбачення видів, шляхів і чинників антропогенного впливу на довкілля, що здійснюється внаслідок будівництва та введення в експлуатацію нових будівель, виробничих потужностей і технологій у регіоні;
2) прогноз реакції середовища — науково обґрунтоване передбачення стійких змін у природному середовищі, викликаних прямою або побічною дією зазначених вище чинників; зокрема, до таких змін слід включати і ті з них, які внаслідок значного їх запізнення або віддаленого зв'язку з антропогенним впливом помилково відносять на рахунок дії тих чи інших природних чинників;
3) прогноз зміни середовища — науково обґрунтоване передбачення інтегрованих змін у природному середовищі під дією всієї сукупності природно-антропогенних чинників.
Залежно від граничного терміну обґрунтованого прогнозування розрізняють:
—короткочасні, або оперативні прогнози (на 1-2 роки);
—прогнози середньої тривалості (на 5-10 років);
—довгострокові прогнози (на 15-25 років);
—наддовгострокові прогнози (на 50-100 років).
За масштабами передбачуваних явищ екологічні прогнози поділяють на:
—глобальні (фізико-географічні);
—регіональні (в межах кількох країн, одного материка, океану тощо);
—національні (в межах країни);
—локальні (для невеликих територій).
Класифікація методів прогнозування. Усі існуючі методи прогнозування стану природного середовища можна об'єднати у три основні групи:
—евристичні методи експертної оцінки;
—методи екстраполювання (статистичні методи);
—методи математичного моделювання.
1) Метод експертної оцінки (метод евристичного, або інтуїтивного прогнозування чи передбачення — так званий метод Делфі) базується на логічному моделюванні й полягає у вилученні прихованих у людини знань шляхом штучних навідних запитань. Сутність методу у спеціалізованій експертній оцінці та математичній обробці анкет. Метод слід використовувати тоді, коли об'єкти прогнозуван-
ня не підлягають повній або частковій формалізації. В основі методу лежить система отримання та обробки інформації шляхом цілеспрямованого індивідуального опитування експертів у вузькій галузі науки, техніки та виробництва. Метод можна застосовувати для підвищення надійності прогнозів, отриманих іншими методами.
2) Метод екстраполювання полягає у перенесенні даних, отриманих у певній галузі діяльності (у певному діапазоні), на більш або менш широкі аналогічні галузі (діапазони). Різновидами методу екстраполювання є статистичні методи оцінки наступного ряду значень деякої властивості, виходячи з попереднього характеру кривої (продовження відомого ряду, існуючої тенденції на майбутній відрізок часу чи на поки що невідомий, але передбачуваний аналогічний простір). Іноді до екстраполяції відносять також пошук проміжних значень деякої властивості між відомими її значеннями — інтерполяцію прямолінійну, експоненціальну або за іншими заздалегідь відомими кривими змін. Метод екстраполювання застосовують вибірково для короткострокових (оперативних) прогнозів, у тому разі, коли розвиток процесів протягом значного проміжку часу відбувається рівномірно, без значних стрибків.
До переваг статистичних методів прогнозу належить їхня відносна простота; до їх недоліків належать:
—низька точність та достовірність;
—імовірнісний характер;
—неможливість застосування в умовах мінливого середовища, при появі нових впливових факторів, тощо.
Наприклад, саме з цих причин статистичні методи побудови прогнозу погоди можуть дати досить точні значення середньорічної температури, середньорічної кількості опадів, тощо, але не можуть вказати їх точні значення для конкретного місця на конкретну годину у віддаленому майбутньому.
3) Метод математичного моделювання процесів полягає в детальному аналізі причин можливих змін у стані довкілля, побудові теорії часткових процесів і подальшому створенні спрощеної версії будови загального процесу — об'єднаної моделі реальної системи. Моделі відображають найсуттєвіші, найважливіші властивості та функції деякого складного процесу чи об'єкта. При прогнозуванні наслідків антропогенних впливів на природне середовище розрізняють геофізичні моделі (моделі процесів переносу або перетворення забруднюючих речовин у навколишньому середовищі) та екологічні моделі (наприклад, зміни стану екосистеми під впливом забруднення). Саме фізико-математична і хіміко-математична база дозволяє вирішити найбільш важку задачу всіх наук про Землю: розробити об'єктивні методи достовірного розрахунку майбутніх станів соціое-косистеми.
Основні методики екологічного прогнозу. Методи прогнозу в екології базуються на застосуванні таких спеціальних методик, як:
—методика аналізу структури причинно-наслідкового ланцюга, або проведення аналогій (передбачається, що майбутній процес буде аналогічним за будовою ланцюга "причина-наслідок" до вже відомих явищ, які відбувалися у подібних умовах);
—методика первинного поштовху (коли слабка, несуттєва на даний момент часу зміна, що спостерігається, розглядається як така, що може перетворитися на сильну та високозначиму);
—методика якісного стрибка (передбачення переходу слабкого зростання у суперекспоненціальне зростання — варіант методу екстраполяції).
Згідно з принципом неповноти інформації (принципу невизначеності), всі методи екологічного прогнозування є обмеженими. Суть цього принципу полягає в тому, що інформація, яка використовується при проведенні акцій з перетворення природи, завжди є недостатньою для апріорного судження про всі можливі наслідки здійснюваного заходу (особливо у віддаленій перспективі). Це пов'язане з винятковою складністю природних систем, їх індивідуальною унікальністю та неминучістю природних ланцюгових реакцій, направленість який часто важко передбачити. Для зменшення ступеня невизначеності моделювання необхідно доповнювати безпосередніми дослідженнями у природі, натурними експериментами і визначенням динаміки процесів. Принцип невизначеності є важливим обмеженням у використанні методу аналогій при екологічному прогнозуванні, оскільки аналогія є неповною через індивідуальність природних систем.
Особливості довгострокового прогнозування. Довгострокове прогнозування, як правило, відбувається на основі застосування статистичних методів. Ці методи дають більш-менш обґрунтовані результати в тому випадку, якщо прогнозування ведеться на досить тривалий період часу (більш як 20 років), а інтервал часу збору інформації значно перевищує граничний його термін.
Найбільш правильними вважаються регіональний і відомчий підходи до прогнозування зміни навколишнього середовища. Справа в тому, що центральні відомства (власники) рідко враховують особливості регіону при плануванні своєї діяльності. Тому особливості регіону й інтереси відомства (власника) найчастіше є такими факторами, що не залежать одне від одного за багатьма параметрами. У результаті шляхом координації цих двох підходів виробляється генеральний план заходів щодо охорони навколишнього середовища.
Особливості оперативного прогнозування. На відміну від довгострокового, оперативне (короткострокове) прогнозування ведуть на основі побудови динамічних формалізованих математичних моделей, що враховують внутрішню структуру і закони взаємодії компонентів системи. Такий прогноз виявляється ефективним, оскільки більшість природних і соціально-економічних факторів не встигають істотно змінитися за період, на який складається оперативний прогноз, а вплив неврахованих факторів не встигає істотно збільшити невизначеність прогнозу.
Наприклад, при розрахунку забруднення водного об'єкта в результаті скиду забруднюючих речовин будують модель, що враховує швидкості та напрямок водних течій, інтенсивність скиду, турбулентне перемішування води. За результатами моделювання розраховують коефіцієнти розведення стічних вод, коефіцієнти поперечної циркуляції в потоці, самоочищення води тощо.
Від прогнозування — до проектування соціоекосистеми
Через глобальне розростання ноосфери, поширення її на всю планету постає задача оптимізації умов існування людини на планеті, тобто задача гарантування майбутнього соціоекосистеми. Ця задача може бути вирішена тільки на основі комплексного моделювання процесів розвитку соціоекосистеми.
Для прикладу можна назвати проблему забруднення довкілля. ГДК хімічних речовин добре відомі, однак ГДК визначається за умови впливу на організм людини, тварини чи рослини лише однієї певної шкідливої речовини. Реально ж на організм діє одночасно ціла низка шкідливих речовин. Тому проблема забруднення навколишнього середовища набуває комплексного, широкомасштабного характеру. Необхідно враховувати викид шкідливих речовин на величезній території. З одного боку, при цьому перестає працювати принцип самоочищення середовища. З іншого боку, кожний регіон вирізняється певною мірою суто індивідуальним набором шкідливих чинників. Таким чином, розв'язання цієї проблеми вимагає створення комплексної програми з розміщення продуктивних сил за регіонами, яка здійснюється на основі побудови глобальних та регіональних оптимізаційних моделей розвитку соціоекосистеми і здійснення на їх основі відповідного прогнозування.
