Geozagrożenia na Ziemi

Ziemia jest planetą pełną ekstremalnych zjawisk przyrodniczych, tzn. takich, które wykraczają poza przyjęte normy (stanowią od nich odchylenie), jednocześnie powodując zagrożenie dla bezpieczeństwa człowieka. Obejmują one wszystkie strefy ziemskiego środowiska, a nazywamy je geozagrożeniami.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)

Problemy środowiskowe Świata

I Geozagrożenia na Ziemi

1. Rodzaje geozagrożeń

Pod pojęciem geozagrożeń rozumie się niebezpieczeństwa dla zdrowia, życia i działalności gospodarczej człowieka, które wynikają z różnych elementów środowiska przyrodniczego (naturalnego). Geozagrożeniem są przede wszystkim zjawiska ekstremalne, tzn. takie, które dalece wykraczają poza przyjęte normy i średnie, zdarzają się rzadko i mogą rodzić wielkie niebezpieczeństwo lub przynosić poważne straty. Mogą one obejmować różne elementy środowiska, występujące we wszystkich sferach ziemi: litosferze, hydrosferze, atmosferze oraz biosferze z pedosferą.

Geozagrożenia w obrębie atmosfery

Atmosfera jest jedną z kluczowych warstw środowiska, oddziałuje ona w znacznym stopniu na wszystkie pozostałe sfery i stąd niesie także znaczące zagrożenia. W jej obrębie wyróżnia się m.in:

Globalne zmiany klimatyczne
Ekstremalne wiatry – cyklony tropikalne, trąby powietrzne
Burze z gradobiciami i piorunami
Ulewne deszcze, śnieżyce
Ekstremalnie wysokie i niskie temperatury (upały i mrozy)

Geozagrożenia w obrębie hydrosfery

Są one najczęściej związane z atmosfera i jej oddziaływaniem na stosunki wodne. Sfery te w obrębie zagrożeń są ze sobą ściśle powiązane. W obrębie hydrosfery wyróżnia się:

Powodzie
Podtopienia
Susze
Sztormy na morzu
Tsunami (wywołane jednak przez litosferę)

Geozagrożenia w obrębie litosfery

Zjawiska groźne związane z litosferą mogą być skutkiem oddziaływania procesów geologicznych we wnętrzu Ziemi lub powiązane z czynnikami zewnętrznymi, zwłaszcza z atmosferą i hydrosferą. Wśród nich, należy wymienić:

Trzęsienia Ziemi
Wulkanizm
Leje krasowe
Ruchy masowe (w tym zwłaszcza lawiny, obrywy skalne, osuwiska i spływy powierzchniowe)
Burze pyłowe (wywołane ściśle przez atmosferę)

Geozagrożenia w obrębie biosfery

Środowisko życia roślin i zwierząt jest wypadkową pozostałych elementów środowiska naturalnego. W obrębie biosfery występują jednak zarówno zagrożenia spowodowane działalnością innych sfer, jak również takie, które są związane wyłącznie z jej oddziaływaniem. Łącznie wyróżnia się:

Epidemie, epifitozy, epizootie
Plagi zwierząt
Pożary (wywołane przez czynniki atmosferyczno-hydrologiczne)

Geozagrożenia w obrębie pedosfery

Zagrożenia dotyczące gleb są ograniczone właściwie jedynie do procesu ich erozji na skutek oddziaływania innych czynników środowiska lub nieumiejętnego gospodarowania w rolnictwie przez człowieka.

2. Powiązania stref ziemskich a geozagrożenia

Zjawiska obserwowane w geografii nie są od siebie odseparowane, a zazwyczaj przenikają się wzajemnie i współwystępują. Podobnie przedstawia się kwestia geozagrożeń. Większość z nich jest skutkiem kumulacji różnych czynników środowiskowych.

Schemat powiązań sfer Ziemi w powstawaniu geozagrożeń

Źródło: Opracowanie własne.

Okazuje się, że większość geozagrożeń powstaje w wyniku przenikania się oddziaływania sfer Ziemi. Tylko nieliczne z nich są wynikiem wewnętrznego działania jednej ze stref. Najsilniejsze powiązania występują między atmosfera i hydrosferą. Występują też powiązania trzech stref – w przypadku ruchów masowych jest to połączenie oddziaływania litosfery, hydrosfery i atmosfery, a w przypadku suszy – atmosfery, biosfery i hydrosfery.

Susze, które są coraz poważniejszym geozagrożeniem na Ziemi, angażują aż 3 Ziemskie sfery

Źródło: https://pliki.portalspozywczy.pl/i/11/82/66/118266_r0_940.jpg

3. Obszary występowania geozagrożeń

Obszary objęte geozagrożeniami nie są na Ziemi rozłożone równomiernie. Pewne strefy naszej planety zmagają się ze znacznie większymi i groźniejszymi ryzykami niż inne. Najniebezpieczniejsze geozagrożenia na świecie obejmują dwie grupy elementów środowiska: ekstremalne wiatry oraz zjawiska tektoniczne i ich skutki. W grupie ekstremalnych wiatrów wyróżnia się przede wszystkim cyklony tropikalne. Są to wiatry występujące nad oceanami, na wysokości zwrotników i w ich sąsiedztwie. Najbardziej zagrożone ich skutkami są obszary południowo-wschodniego wybrzeża Ameryki Północnej (w tym archipelag Antyli) gdzie uderzają Huragany oraz wybrzeże Azji Wschodniej gdzie uderzają Tajfuny i Baguio (głównie Japonia i Filipiny). W pewnym stopniu zagrożone jest także wybrzeże Australii (Willy-Willy). Ekstremalne wiatry wieją jednak także w innych miejscach, choć ich mechanizmy powstawania są już inne. Pewne podobieństwa do cyklonu tropikalne wykazuje występujący w Europie Zachodniej Orkan. Na lokalną skalę występuję także trąby powietrzne, stanowią one głównie zagrożenie w USA, gdzie znane są jako Tornado.

Mapa występowania głównych geozagrożeń na świecie (według intensywności zagrożenia)

Źródło: Własna edycja na podstawie: https://www.researchgate.net/publication/6940488/figure/fig3/AS:667824058007567@1536233071786/World-Map-of-Natural-Hazards-Earthquake-hazard-is-shown-in-yellow-brownish-colours-and.png

Zjawiska tektoniczne objawiają się z kolei przede wszystkim jako trzęsienia Ziemi. Same w sobie nie są one bardzo groźne, ale ich skutki już jak najbardziej tak. Zawalające się budynki, sprowokowane przez trzęsienie Ziemi ruchy masowe czy wzburzone fale tsunami są już zdecydowanie zjawiskami dla człowieka niebezpiecznymi. Dodatkowe zagrożenie stanowią aktywne wulkany, występujące także w strefach aktywnych tektonicznie. Zjawiska te są najniebezpieczniejsze w Azji Wschodniej.

Analizując poziom zagrożeń na całej planecie, zdecydowanie najniebezpieczniejsze są dwa regiony – Azja Wschodnia oraz częściowo – Ameryka Północna. Występują tam wszystkie najniebezpieczniejsze geozagrożenia o ponadprzeciętnie dużej intensywności.

4. Monitoring geozagrożeń

Istnienie zagrożenia nie musi jeszcze oznaczać wystąpienia kataklizmu. Jeżeli jednak potencjalne niebezpieczeństwo urzeczywistni się (np. dojdzie do trzęsienia Ziemi, wybuchu wulkanu czy wystąpienia cyklonu) mówimy wtedy o katastrofie naturalnej, zwanej również kataklizmem. Z kolei klęską żywiołową nazywa się taką katastrofę naturalną, której skutki stanowiły zagrożenie dla życia i działalności człowieka, albo stanu środowiska naturalnego w dużej skali, a do usunięcia jej skutków potrzebne jest podjęcie nadzwyczajnych działań.

Ze względu na coraz większy stopień przekształcenia powierzchni Ziemi przez człowieka, jak również postępujące zmiany klimatu na Ziemi, skutki ekstremalnych zjawisk naturalnych są coraz dotkliwsze, a same katastrofy naturalne występują coraz częściej oraz obejmują coraz większe obszary.

Alerty RCB stały się ważnym elementem ochrony ludności przed skutkami zagrożeń naturalnych

Źródło: https://s1.tvp.pl/images2/a/5/d/uid_a5daf5c0bb489873190097121b6ffe961544622509495_width_1280_play_0_pos_0_gs_0_height_720_alert-z-sierpnia-2018r-rzadowe-centrum-bezpieczenstwa-ostrzeglo-przed-gwaltownymi-burzami-i-silnym-wiatrem-alert-pogodowy-zostal-przeslany-do-operatorow-sieci-.jpg

Na świecie funkcjonują różne sposoby monitorowania zagrożeń naturalnych i ograniczania skutków katastrof naturalnych. W Polsce zarządzaniem kryzysowym w tym zakresie zajmuje się Rządowe Centrum Bezpieczeństwa (RCB). Instytucje takie RCB przygotowuję dwa główne typy dokumentów planistycznych:

Instrukcje obejmujące działania, które organy administracji rządowej i samorządowej oraz służby państwowe powinny podejmować w przypadku wystąpienia określonego typu zagrożeń przyrodniczych (np. powodzi) i innych sytuacji kryzysowych.
Matryce ryzyka opisujące prawdopodobieństwo wystąpienia wybranej grupy zdarzeń i ich potencjalnych skutków dla bezpieczeństwa narodowego.

Matryca ryzyka przygotowana dla Krajowego Planu Zarządzania Kryzysowego

Źródło: https://www.gov.pl/web/rcb/krajowy-plan-zarzadzania-kryzysowego

5. Ograniczanie skutków geozagrożeń

Na świecie podejmuje się różne działania w celu ochrony przed wybranymi geozagrożeniami. W znacznym stopniu zależy to od konkretnego kraju i typu dominujących w nim zagrożeń. W Polsce zagrożeniem są głównie powodzie i silne wiatry, stąd podejmowane działania mają raczej charakter doraźny i lokalny. Są jednak państwa takie jak np. Japonia, które każdego dnia mierzą się z ryzykiem trzęsień Ziemi, fal tsunami czy tajfunów. Podobnie w USA, gdzie nie brakuje ryzyka trzęsień Ziemi, huraganów i trąb powietrznych. W takich krajach działania ograniczające skutki geozagrożeń obejmują cały kraj i mają znacznie większą skalę.

W szkołach w USA popularne są ćwiczenia na wypadek wystąpienia Tornado

Źródło: https://images.csmonitor.com/csm/2016/03/971404_1_0322-WTORNADO_standard.jpg?alias=standard_900x600

Do najczęściej stosowanych działań w zakresie ograniczania skutków geozagrożeń należą:

Systemy wczesnego ostrzegania przed zagrożeniami – w Polsce takim systemem jest Alert RCB, ale podobne działania podejmują także inne kraje świata. Obywatele z obszaru zagrożonego (w Polsce na poziomie powiatu) otrzymują wiadomość (np. SMS) o rodzaju i terminie niebezpieczeństwa wraz ze wskazówkami co do zachowania. Odpowiednikiem RCB w USA są NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) oraz USGS (United States Geological Survey), wykorzystują one także mass-media do przekazywania swoich komunikatów. W Japonii na podobnych zasadach działa JMA (Japan Meteorological Agency).
Wykorzystanie mass-mediów do informowania i edukowania społeczeństwa – tematyka geozagrożeń jest popularna w radiu, telewizji czy na portalach internetowych. Często do programów informacyjnych zaprasza się przedstawicieli władz lub ekspertów, którzy tłumaczą mechanizmy geozagrożeń, a media informują o miejscu ich wystąpienia i sposobach właściwego postępowania.

Ważnym elementem edukacji i informacji jest telewizja oraz inne mass-media

Źródło: https://media.wtsp.com/assets/WTSP/images/66c64831-ab3c-43ce-86a1-352ec1f07321/66c64831-ab3c-43ce-86a1-352ec1f07321_1920x1080.jpg

Ważnym elementem jest edukacja w zakresie odpowiedniego zachowania w czasie wystąpienia zagrożenia. Często za jej realizację odpowiadają szkoły. Nie tylko uczą one czym są geozagrożenia, ale w wielu krajach przygotowują do zachowania w trakcie kataklizmu. W szkołach w wielu krajach prowadzone są ćwiczenia ewakuacji i ochrony ludności na wypadek np. trzęsienia Ziemi czy ekstremalnych wiatrów. W Polsce prowadzi się z kolei ćwiczenia przeciwpożarowe.
Szkolenia służb i przygotowanie infrastruktury są kolejnym niezbędnym elementem działań rządu. Do ratowania ludzi na wypadek geozagrożenia potrzebni są wyszkoleni zawodowcy, np. strażacy, policjanci i ratownicy medyczni. Ponadto kraj musi posiadać odpowiednią infrastrukturę – od szpitali przez specjalistyczne pojazdy, łodzie czy śmigłowce aż po wyposażenie budynków publicznych w gaśnice.
Wykorzystywanie odpowiednich rozwiązań technicznych m.in. budowli np. obiektów hydrotechnicznych regulujących poziom wody w rzekach takich jak zapory czy tworzenie zbiorników retencyjnych. Pozwalają one na kontrolowanie zagrożeń meteorologicznych i hydrologicznych związanych z wodą.
Stosowanie odpowiednich technologii budowlanych może pomóc w minimalizowaniu skutków klęsk żywiołowych. W Japonii stosuje się żelbet w konstrukcji budynków, co pomaga zapobiegać ich zwalaniu w czasie częstych trzęsień Ziemi. W wielu krajach buduje się także schrony (np. w szkołach), gdzie można się ukryć np. w czasie Tornado w USA.

Japońskie budynki kołyszące się w czasie trzęsienia ziemi

Źródło: https://www.youtube.com/watch?v=HB2jgJJG2is

Ważnym elementem ograniczania skutków geozagrożeń jest ochrona naturalnej roślinności i zapobieganie wylesianiu. Przyroda często tworzy naturalny bufor, chroniący np. przed powodziami czy erozją gleb. Usuwanie roślinności naturalnej wzmacnia niszczycielski potencjał geozagrożeń.
Niekiedy nie da się uniknąć wystąpienia kataklizmu i pozostaje już tylko niwelowanie jego skutków. Wtedy ważną rolę oprócz działań rządowych służb mogą wnieść sami obywatele. Pomoc wolontariuszy jest silnym wsparciem przy niesieniu wsparcia poszkodowanym przez naturalne katastrofy, ponieważ nawet najlepiej wyszkolone i najliczniejsze służby nie są w stanie podołać niektórym katastrofom.
Oprócz czynnego wsparcia ważna jest także pomoc intelektualna, aby pomoc trafiała tam, gdzie naprawdę jest potrzebna. W tym celu stosuje się tzw. mapowanie kryzysowe, czyli umieszczanie na tworzonych mapach kryzysowych informacji wspierających akcję ratownicza, m.in. pokazujących skalę zniszczeń. Działanie to obejmuje m.in. umieszczanie w systemie zdjęć satelitarnych, jak również oznaczenie punktowo informacji uzyskanych od obywateli np. telefonicznie.
Aby zniwelować skutki wielkich katastrof naturalnych stosuje się czasami narzędzia prawne. W Polsce takim instrumentem jest wprowadzenie przez rząd stanu klęski żywiołowej. Jest to rodzaj stanu wyjątkowego w całym kraju lub jego części, który pozwala rządowi na podjęcie szczególnych działań w celu przeciwdziałania skutkom katastrof naturalnych. W czasie jego obowiązywania ograniczone są prawa obywatelskie i nie mogę odbywać się wybory, a rząd może wykorzystywać środki finansowe by bezpośrednio wspierać poszkodowanych.
Każdy z obywateli może także podjąć działania zapobiegające skutkom katastrof naturalnych w jego osobistym życiu. W tym celu wprowadzono w wielu krajach, także w Polsce system ubezpieczeń, który pozwala na zabezpieczenie swojego majątku na wypadek jego zniszczenia przez rozmaite zdarzenia.

6. Narzędzia geoinformacyjne w geozagrożeniach

Ze względu na rosnące ryzyko wystąpienia geozagrożeń, na ich badania poświęca się coraz więcej środków, dzięki czemu rośnie nasza wiedza na ten temat oraz zdolność przeciwdziałania ich skutkom. Coraz częściej wykorzystuje się w tym celu narzędzia GIS. W Polsce utworzono np. Informatyczny System Osłony Kraju (ISOK). Zawiera on modele terenu, dane hydrologiczne, dane z ewidencji ludności i zabytków. Informacje te wykorzystywane są m.in. przy prognozowaniu powodzi (w tym jej potencjalnego zasięgu przestrzennego) i jej skutków – jednego z największych w Polsce geozagrożeń. Wykorzystanie ISOK pozwala na przygotowanie się do przeciwdziałania powodzi, w tym ochrony przed jej skutkami elementów infrastruktury krytycznej (szpitali, szkół, budynków administracji). Każdy z obywateli może skorzystać z Hydroportalu na ISOK, by sprawdzić jaki jest poziom zagrożenia w jego miejscu zamieszkania.

Obszar Żuław Wiślanych na mapach ISOK – wstępna ocena ryzyka zagrożenia powodziowego

Źródło: https://wody.isok.gov.pl/

W prognozowaniu geozagrożeń przydatna okazuje się właśnie teledetekcja – jeden z elementów GIS, zajmujący się analizowaniem zdjęć lotniczych i satelitarnych. Obecny rozwój technologiczny powoduje, że każdy może mieć dostęp do informacji o zagrożeniach i prowadzonych akcjach ratowniczych. Pozwala na to m.in. wprowadzony przez Unię Europejską system CEMS (Copernicus Emergency Managment Service). Pozwala on na przesłanie sztabom kryzysowym zdjęć satelitarnych miejsc katastrof naturalnych na bieżąco, w trakcie prowadzenia akcji ratowniczej. Odpowiednikiem CEMS jest amerykańsko-japoński system ASTER. Z wykorzystaniem tego narzędzia możliwe jest nawet tworzenie trójwymiarowych modeli terenów dotkniętych kataklizmem.

Mapa zagrożenia pożarowego w lipcu 2022 r. wygenerowana przez CEMS