Анализ и прогноз цикличности социо — природных явлений первой половины 21-го века

08.05.2021 JeeesAdmin 2020-04 0

Бушуев Виталий Васильевич1 [0000-0001-9288-4699], Клепач Андрей Николаевич2 [0000-

0002-4175-4701], Соловьев Дмитрий Александрович1 [0000-0001-5591-3067], Сокотущенко

Наталья Владимировна1 [0000-0003-4971-9019]

1Объединённый институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

2Институт исследований и экспертизы ВЭБ.РФ

vital@guies.ru, klepach.an@gmail.com, solovev@guies.ru, sokotushenko.nat@mail.ru

Аннотация. На основе собранной из разных источников статистики аномальных социоприродных, политических и экономических явлений рассматривают все кризисные события как проявление определенной цикличности, во многом обусловленной периодическими процессами солнечной активности. В данной статье авторы не только анализируют ритмику этих событий в прошлом, но и с использованием специально разработанной нейронной модели прогнозируют их цикличное проявление на предстоящий период — до 2030 — 2050гг.

Ключевые слова: нейросетевое прогнозирование, спектральный анализ,циклы, кризис

1. Введение

Начало 21-го века ознаменовалось рядом крупных природных, климатических, техногенных, социальных, финансовых, экономических и вирусологических катастроф. Достаточно вспомнить ускорившийся с наступлением миллениума рост глобальной температуры в северном полушарии, взрыв вулкана в Исландии, ураган «Катрина», авария на АЭС «Фукусима», наводнения и лесные пожары на юге Европы и в Сибири, цветные революции в арабском мире, экономические кризисы 1998-99 и 2009 гг. И наконец, глобальный мировой кризис 2020г., триггером которого явилась коронавирусная пандемия [1]. Для случайностей — слишком много совпадений, в том числе и по их концентрации во времени. Частота этих событий приходится на начало нулевых годов нового века, на рубеж первого и второго десятилетий и на начало сегодняшнего дня [2].

Для детального анализа спектральных характеристик различных кривых социоприродной и экономической динамики был применён метод вейвлет-преобразований, позволяющий выявить основные частоты колебаний этих явлений на протяжении последнего времени (нескольких десятилетий) и их сравнение с соответствующими параметрами динамики солнечной активности (СА) –см.Табл.1.

Этот сравнительный анализ показал, что спектр колебаний всех кривых имеет две доминирующие составляющие, одна из которых соответствует периоду СА = 10-12 лет, а другая — периоду 3-4 года ( третьей гармонике основной частоты). В некоторых случаях становятся заметными промежуточные колебания с гармоникой 5-6 лет ( вторая гармоника). Появление гармонических составляющих определяется особенностями поведения динамических кривых на отдельных участках общей ретроспективы, тогда как основная частота, соответствующая периодичности солнечной активности, проявляется на всем диапазоне изменения всех социоприродных и экономических характеристик. Этот результат достаточно достоверно позволяет утверждать, что именно энергетический фактор космических (солнечных) воздействий является ответственным за проявления аномальных явлений в социоприродной среде в виде динамики числа ЧС., числа пострадавших при этом, а также в виде климатических аномалий ( отклонений от среднего за период значения температуры воздуха в Северном полушарии -Тсп) и стандартизированного ( по числу смертей на 1000 жителей) коэффициента СКС от различного вида пневмоний для США и РФ.

2. Социоприродные процессы

График природных аномалий (ПА), включающих общее число чрезвычайных природных ситуаций (ЧС), в том числе ураганов и землетрясений, наводнений и тайфунов, приведен на рис.1, сформированном по данным EMDAT (2020): OFDA/CRED International Disaster Database (www.emdat.be). Там же при-ведена и оценка общего экономического ущерба от ЧС, составляющая несколько трлн. долл. США. К сожалению, визуальное представление графика таких событий из-за большой разницы в абсолютных величинах числа ЧС не даёт наглядного представления о взаимосвязи цикличности природных аномалий и колебаний солнечной активности на протяжении нескольких предшествующих десятилетий. Но, как показал спектральный анализ, основная частота колебаний обеих параметров близка к периоду 10-12 лет. А более быстрые колебания (табл.1) тоже имеют близкую периодичность (3-4 года). Начиная с 1970 и по 2000 г. на очередной длинной волне ряда циклов все возрастающей солнечной активности особенно заметен и всплеск числа ПА, который особенно очевиден к началу нынешнего века. С этого времени солнечная активность пошла на убыль, и вплоть до 2020 года число ПА (ЧС) стабилизировалось и даже в среднем по году снизилось. В то же время в этот период значительно возросло число пострадавших от природных чрезвычайных ситуаций. Причем динамика роста числа пострадавших сохраняется и в настоящее время. Особенно существенным образом увеличился экономический ущерб. Если в конце XX века среднегодовой экономический ущерб за пятилетие составлял 75 млрд, долларов США, то в начале ХХ1 –го века в течение 3 лет (2004, 2005 и 2008 гг.) отмечался ежегодный ущерб свыше 130 млрд, долларов США и он продолжает удваиваться каждые 10 лет. Таким образом, несмотря на общее снижение числа при-родных чрезвычайных ситуации в начале XXI века их тяжесть и последствия продолжают возрастать. Особенно это касается экономического ущерба. Если в XX веке экономически от природных чрезвычайных ситуаций в большей степе-ни страдали высокоразвитые страны, то в начале XXI века экономика развивающихся и слаборазвитых стран также подвергается воздействию стихийных бедствий все в большей мере. Наибольший ущерб вызывают наводнения, тропические циклоны, а также землетрясения и цунами.

Факт обнаружения корреляции спектральных характеристик кривых СА и ПА (ЧС) позволяет не просто искать объяснения прошлых событий, но и прогнозировать их на будущее. Для этих целей на основе идей интеллектуального прогнозирования была модернизирована программа нейронного моделирования динамических процессов с использованием фактора «подмешивания» различных коррелируемых факторов для совместного прогнозирования этих кривых на определенный период времени [3].

По сути дела, речь идет о качественно новом подходе к многомерному прогнозированию динамических явлений. На вход такой программы задается многомерная матрица исследуемых параметров, характеризующих различные социоприродные явления, в процессе адаптивного прогнозного моделирования про-грамма автоматически «смешивает» эти данные и выдает на выходе каждую из кривых, в которой уже отражено их взаимное влияние. Программа позволяет подмешивать до 7 различных параметров, хотя на данной стадии осуществлялось лишь попарное подмешивание различных факторов с целью определения степени их взаимного влияния ( влияния подмешиваемого параметра на прогнозируемую динамику одной из кривых). . Так, на рис.1. приведена прогнозная динамическая кривая ПА (ЧС) с подмешиванием прогнозируемого на этой же модели графика СА. Заметно, что начало нескольких последовательно возрастающих волн СА приводит к новому подъему числа природных аномалий, хотя и не столь резкому, как в канун нового тысячелетия. И все же корреляция двух социоприродных явлений – солнечной активности и природных аномалий налицо [4]. Земля как природный конденсатор заряжается энергией солнца, и по мере наступления критической величины этого заряда происходит пробой конденсатора и выплеск запасенной энергии в виде природных аномалий с разрушительными последствиями в геосфере, атмосфере и гидросфере земли.

Энергетический эффект социоприродных аномалий от колебаний солнечной активности проявляется не только в виде природных (и техногенных) ката-строф, но и в виде более долговременных процессов изменения климата на планете, в том числе и температурных аномалий в атмосфере. Так, спектральный анализ динамической кривой температурных аномалий ( отклонения температуры северного полушария от среднего многолетнего значения) в таб.1 показывает, что и эта кривая содержит в себе ряд колебаний с периодичностью 11 лет и более короткие циклы, в т.ч. длительностью порядка 3 лет. В результате корреляционного анализа была установлена связь этих показателей с колебаниями СА. Поэтому анализ и прогноз показателя Тсп проводился на нейронной моде-ли с подмешиванием СА.

На рис.2 приведены обе кривые с ретроспективными данными с 1980 по 2020 г и с полученными прогнозными значениями до 2050 г.

Наблюдается некая аналогия с колебаниями природных аномалий (ПЧС) в ретроспективе в сопоставлении с СА. И там и здесь в период с 1980 по 2004 г. при спадающих пиках СА температура растет ( как и росло число ПЧС). Воз-можно, имеет место значимая корреляция Тсп и ПЧС, тогда как корреляция СА и Тсп в ретроспективе не столь очевидна. Но начиная с нового цикла СА ( с 2020 г) прирост температуры следует синхронно за графиком СА, но сам при-рост на прогнозируемый период заметно флуктуирует, хотя и без существенно-го изменения в среднем за предстоящий период.

Кроме того, в работе была выявлена корреляция между показателями колебаний аномалии температуры Тсп и показателем смертности населения ( на примере России) от пневмонии ( по стандартизованному коэффициенту смертности       СКС    –    число   погибших   на    100   тыс.   населения   в    год).  

На рис.3. представлены эти два фактора (с взаимным подмешиванием кривых). Четко прослеживается синхронный рост этих показателей в ретроспективе ( особенно с 1990 по 2007 гг), тогда как после пандемии 2020 г. ожидается стабилизация показателей смертности на уровне минимума 1992 г. Естественно, что снижение абсолютного показателя СКС в будущем связано не только со стабилизацией температурных аномалий атмосферы, но и с тем, что текущий опыт борьбы с пандемией благотворно скажется на будущей системе здравоохранения. Разумеется, этот единичный прогноз не может служить убедительным доказательством отсутствия в будущем новых всплесков пандемии, но даже он показывает, что необходим более обстоятельный прогноз взаимного влияния этих климатических и биологических факторов.

3. Социоприродные процессы и экономическая динамика.

Проведенный корреляционный анализ показал, что изменение температуры северного полушария коррелирует с графиком экономической динамики США и России. Поэтому в работе был сделан прогноз экономической динамики этих стран с подмешиванием Тсп. На рис. 4. показано, что кривая ВВП имеет достаточно высокую волатильность с четко выраженными кризисами в 2009, 2020 гг. и прогнозируемыми экономическими спадами в 2030 и 2041гг. Межкризисный период, составляющий 10 – 12 лет, совпадает с периодами СА, правда, кризисы на этом временном этапе приходятся на минимум СА. Тогда как на более ран-них этапах (до 2006 г) они совпадали с пиками СА. Этот факт, к сожалению, пока не получил должного объяснения.

Подмешивание показателя Тсп дополнительно несколько снижает эту волатильность, делая менее выраженными провальные пики экономических кризисов. В целом же результаты сравнительного прогноза СА, температурных аномалий и экономики США и РФ позволяют отметить, что с 2020 и по 2050 гг. ожидается более спокойная обстановка и в экономической динамике и в динамике климатических изменений. Изменение Тсп будет коррелировано с динамикой солнечной активности, испытывая подъемы на предстоящих пиках СА и стагнацию во время ее периодического спада. Из сравнения кривых прогнозируемой динамики ВВП видно, что экономика США (синяя кривая, более коррелированная с зеленой кривой температуры) оказывает более существенное влияние на климатические параметры – поэтому, говоря о глобальном потеплении, следует признать, что США в большей степени ( в силу более высокого уровня экономики и техногенного влияния) ответственны за рост температуры в Се-верном полушарии планеты.

Представленная прогнозная динамика ВВП России и США не учитывает факторы, которые формируют сам тренд, через накопление человеческого и физического капитала и изменение их производительности. Поэтому тренд российской экономики, как и американской может быть иным, чем представлено на графике. В тоже время важно, что экономическая динамика подчиняется не только этим базовым факторам, но и изменению солнечной активности и температуры, которые создают своеобразный энергетический цикл. Правда, сам энергетический цикл задается не только природными факторами, но и самой человеческой деятельностью по добыче и переработке энергии, т.е. энергетической работой человечества.

4. Обсуждение результатов и выводы

Полученные результаты кросс-вейвлет анализа и нейронного прогнозирования позволяют сделать вывод о том, что имеется циклическое воздействие солнечной активности в той или иной степени на все рассматриваемые показатели природных, социальных и экономических циклических процессов. Общие оценочные периоды этого воздействия лежат в пределах интервала 10 — 12 лет, характерного для цикличности СА. В частности, отмечено, что начиная с 2019 года четко прослеживается тенденция связи между показателем развития экономики США (ВВП) и повышением глобальной температуры Северного полушария Земли. Существуют исследования, которые показывают, что рост Тсп может приводить к долгосрочному негативному воздействию на экономический рост. В целом на рассматриваемом периоде времени уровень когерентности этих рядов достаточно высок. Это позволяет сделать вывод, что для нейросетевого прогнозирования ВВП США целесообразно использовать данные колебаний аномалий глобальной температуры в качестве фактора «подмешивания», выбирая соответствующие интервалы дат на основе использования результатов кросс-вейвлет анализа.

Таким образом, есть основания предполагать, что экономические, социальные и экологические кризисы тесно связанны с циклами солнечной активности, причем продолжительность тех и других в среднем составляет 11-12 лет с фазой обострения продолжительностью в 2-3 года. Сейчас мы находимся в конце стагнационного 24-го цикла, на смену которому в 2020 г. приходит новый 25-ый цикл СА с ожидаемым преобладанием нового политического цикла развития мировой цивилизации.

Наряду с 25-летними реальны 36-ти, 72 и 144-х летние циклы, но они в боль-шей степени связаны не с экономическими, а социокультурными факторами.

При всей значимости деятельности самого человечества, его ноосферная природа предполагает, что не только человеческая деятельность преобразует природу, но и сама природа Земли и Космос определяют жизнь экономики и общества. Это проявляется в том числе и в формировании циклов экономической и социальной жизни. Новые мировые вызовы связаны не только с ростом природной энергетической активности Земли, с геополитическим противостоянием, «пузырями» виртуальной экономики, трансформацией структуры миро-вой энергетики, но и с ростом природной энергетической активности Земли, а также воздействием Космоса, для которого Земля — разумная песчинка на волнах космического океана. Наложение друг на друга и обострение всех этих факторов говорят о грядущем изменении Мир-системы в среднесрочной перспекти-ве. В какой мере человеческий разум, воплощенный в машинах, социальных связях, книгах, а теперь и в цифровых информационных системах, способен адаптироваться к этим природным и космическим изменениям? Создадим ли мы новую, обновленную ноосферную и космическую Мир-систему, или современная цивилизация пойдет по пути нарастания разрыва со своими природными космическими корнями? Поиск ответа на эти вопросы – важнейшая задача со-временного человечества и залог его будущего.

Новые мировые вызовы связаны с ростом природной энергетической активности Земли, геополитическим противостоянием, «пузырями» виртуальной экономики, трансформацией структуры мировой энергетики. Наложение друг на друга и обострение всех этих факторов говорят о грядущем изменении Мир-системы в среднесрочной перспективе.

Литература

  1. Клепач А.Н. РОССИЙСКАЯ ЭКОНОМИКА: ШОК ОТ КОРОНАВИРУСА И ПЕРСПЕКТИВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ // Научные труды Вольного экономического общества России. 2020. № 2(222).
  2. Бушуев В.В., Клепач А.Н., Первухин В.В. Циклы российской (восточно-евразийской) цивилизации. Москва: ИД «Энергия», 2020. 102 c.
  3. Бушуев В.В., Сокотущенко В.Н. Интеллектуальное прогнозирование в энергетике // ИННОВАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА – 21. Москва: Энергия,
  4. 2016. Бушуев В.В., Сокотущенко Н.В., Сокотущенко В.Н. Влияние солнечной активности на социально-политические события ХХ-ХХІ веков. Москва: ИД “Энергия,” 2013. 245 c

References

  1. Klepach A.N. RUSSIAN ECONOMY: SHOCK FROM CORONAVIRUS AND PROSPECTS FOR RECOVERY // Scientific works of the Free Economic Society of Rus-sia. 2020. No. 2 (222).
  2. Bushuev V.V., Klepach A.N., Pervukhin V.V. Cycles of Russian (East Eurasian) civili-zation. Moscow: Publishing House Energia, 2020.102 p.
  3. Bushuev V.V., Sokotushchenko V.N. Intelligent Forecasting in Energy // INNOVATIVE ELECTRIC POWER — 21. Moscow: Energy, 2016.
  4. Bushuev V.V., Sokotushchenko N.V., Sokotushchenko V.N. Influence of solar activity on socio-political events of the XX-XXI centuries. Moscow: Publishing House “Energia,” 2013. 245 p.