Адаптация к изменениям климата в топливно-энергетическом комплексе Профессор, д.г.н. Н. В Кобышева ГУ «ГГО им. А. И. Воейкова», Санкт-Петербург

План доклада 1. Границы Арктики и Крайнего Севера 2. Инфраструктура ТЭК и его климатическое обеспечение 3. Энергия Арктики (климатические ресурсы для ТЭК) 4. Особенности изменения климата Арктики и их последствия 5. Учет погодно-климатических факторов в управлении безопасностью: поражающие факторы, уязвимость реципиентов, риски, адаптационные меры 6. Стратегия принятия хозяйственных решений.

1. Границы Арктики и Крайнего Севера

2. Инфраструктура ТЭК и его климатическое обеспечение

НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Отрасли, процессы и объекты Климатические специализированные параметры Добыча углеводородного топлива (Строительство и эксплуатация нефте- и газопромысла: буровые установки, буровые платформы на шельфе, нефтекачающие станции, подземные хранилища) Ветровая нагрузка, возможная 1 раз в 50 лет, период повторения скорости ветра > 15 м/с и > 22 м/с; повторяемость температуры воздуха ниже С, С, С, С, выше С; абсолютн. минимум т-ры воздуха и его продолжительность; число гроз, смерчей, ураганов; макс. глубина протаивания вечной мерзлоты; волнение моря и ледовая и обстановка. Проектирование и эксплуатация нефте - и газопроводов (подводящих и магистральных, подводных, наземных и надземных) Средняя минимальная годовая т-ра почвы на уровне заложения трубопровода, изменение т-ры почвы вдоль трубопровода, повторяемость т-ры почвы ниже – 30 0 С и – 40 0 С, максимальная глубина промерзания и протаивания почвы, макс. высота снежного покрова.

НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ (продолжение) Отрасли, процессы и объекты Климатические специализированные параметры Вспомогательные и жилые строения (распределительные и гидрокомпрессорные установки, жилые здания, узлы связи) Повторяемость т-ры воздуха ниже С и С, резкие понижения т-ры воздуха; повторяемость гроз, смерчей, ураганов, туманов; скорость ветра при макс. гололедных отложениях; колебания атм. давления; т-ра наиб. хол. пятидневки и однодневки обеспеченностью 0,92 и 0,98; максимальная глубина промерзания и протаивания почвы; характеристики СНиП «Строительная климатология» Доставка грузов и оборудования (автомобильный, ж.д. и воздушный транспорт, танкеры и вспомогательный флот) Климатические параметры, содержащиеся в монографии «Климат и железнодорожный транспорт»; скользкость дорог; дальность видимости; экстремальная скорость ветра; волнение, ледовая обстановка Природосберегающие технологии (рекультивация земель) Экстремальная т-ра воздуха и поверхности почвы; максимальная скорость ветра, количество осадков

ЭНЕРГОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Элемент системыКлиматические специализированные параметры Генераторы энергии: ТЭС Ср. суточная т-ра; т-ра наиболее холодной пятидневки; т-ра наиболее жаркой декады; т-ра наиболее холодного периода; повторяемость опасных явлений. АЭС Т-ра воздуха; ветровая и снеговая нагрузки, возможные 1 раз в лет; повторяемость смерчей и шквалов. ЛЭП, подстанции и распределяющие устройства ЛЭП Максимальная гололедно-ветровая и ветровая нагрузки; число дней с опасными явлениями погоды (гроза, град, ливень, снегопад) ТеплосетьСредняя и минимальная т-ра почвы; глубина ее промерзания и протаивания. Потребление энергии Средняя и минимальная т-ра воздуха; освещенность, средняя эффективная т-ра теплопотерь.

Элемент системыКлиматические специализированные параметры Возобновляемые источники энергии ГЭС Месячные суммы осадков Коэффициент вариации месячных сумм осадков Запас воды в снежном покрове Интенсивность снеготаяния Гелиоэнергетика Суммарная радиация на горизонтальную поверхность Годовая продолжительность солнечного сияния Число часов за год с мощностью суммарной радиации > 600 Вт/кв.м Ветроэнергетика Средний куб скорости ветра за год. Распределение скоростей ветра за год

3. Энергия Арктики (климатические ресурсы для ТЭК )

РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ ПО ПРИРОДНОМУ ГЕЛИОПОТЕНЦИАЛУ 1 – наиболее перспективные для развития гелиоэнергетики (1,2) 2 – перспективные (3,4) 3 – мало перспективные (5,6,7,8) 4 – не перспективные (9,10)

Количество электрической энергии, вырабатываемое фотоэлектрической батареей ( КПД 15%) кВт·ч/м 2. Год

Количество тепловой энергии, вырабатываемое солнечным коллектором, кВт·ч/м 2. Год

Фоновое районирование России по значениям удельной мощности ветрового потока на уровне 100 м

4. Особенности изменения климата Арктики и их последствия

Максимальные и минимальные отклонения прогнозируемых на гг. «норм» температуры воздуха в январе от современных значений

Максимальные и минимальные отклонения прогнозируемых на гг. «норм» температуры воздуха в июле от современных значений

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАИБОЛЕЕ ХОЛОДНЫХ СУТОК К гг.

ОЖИДАЕМОЕ К 2015 г. УВЕЛИЧЕНИЕ ГОДОВОЙ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДОВ С ТЕМПЕРАТУРОЙ ВЫШЕ +25 С (ДНИ)

ОТНОШЕНИЕ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ ЗА ПОСЛЕДНЕЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ К СРЕДНЕМУ МНОГОЛЕТНЕМУ ЗНАЧЕНИЮ

Влияние ветра на деформацию побережий

УМЕНЬШЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА К 2015 ГГ (ДНИ)

5. Учет погодно-климатических факторов в управлении безопасностью: поражающие факторы, уязвимость реципиентов, риски, адаптационные меры

5.1. Поражающие факторы (погодно- климатические опасности): - опасные явления погоды (приводят к региональным катастрофам и большим ущербам во всех секторах экономики) - неблагоприятные явления погоды (приводят к ущербам в некоторых секторах экономики) - климатические аномалии (действуют долговременно, приводят как к региональным, так и к глобальным бедствиям)

Методика расчета оценки опасных и неблагоприятных явлений Р = n/N, где Р – вероятность ОЯ и НГЯ в данной области, n – число ОЯ и НГЯ в административной области за период наблюдений, N – число лет наблюдений,

5.2. Уязвимость реципиентов Уязвимость – степень, до которой система является восприимчивой к неблагоприятным эффектам многочисленных взаимодействующих нагрузок. Качественное выражение уязвимости - в виде гибели людей, разрушений, нарушения инфраструктуры. Количественное выражение уязвимости – ущерб в денежных и энергетических единицах, в долях ВВП.

Методы оценки уязвимости 1. Метод «эталонного тестирования» где Tmax, Tmin, Pmax, Wmax – значения абсолютных экстремумов, Tmax, Tmin, Pmax, Wmax – средние значения рассматриваемых экстремумов из части значений распределения этих экстремумов, превышающих 5 % квантили для температуры и осадков и 10 % квантиль для скорости ветра, F1, F2, F3, F4 – повторяемость указанных суточных экстремумов, превышающих указанные выше квантили.

2. Метод конкретно ориентированных оценок уязвимости У я =P*(s/S)*m*t ср *K a У я - уязвимость от ОЯ или НГЯ Р – вероятность ОЯ и НГЯ в данной области s – площадь явления, S – площадь административного района m – численность населения административной области t ср – время действия ОЯ или НГЯ K a – коэффициент агрессивности явления ЯвлениеСильный ветер СмерчГрадСильный дождь KaKa 16,23,20,002

3. Метод секторальной оценки В соответствии с этим методом из перечня опасных явлений выбираются те явления, которые воздействуют на данный сектор экономики, в частности ТЭК. Для этих явлений рассчитывается уязвимость методом конкретно ориентированных оценок.

Максимальное годовое число дней с опасными явлениями

МОДЕЛЬ РИСКА R = H(Ф)* P i (Ф) H(Ф) H(Ф) – частота возникновения опасности определенной интенсивности Ф; P i (Ф) – вероятность уязвимости i-го реципиента риска от опасности Ф РискОпасность Уязвимость Pi(Ф)H(Ф) ·Pi(Ф) 5.3. Риски, создаваемые погодно-климатическими опасностями

Метод расчета риска R = У я *D ВВП где R – экономический риск У я - ущерб от ОЯ или НГЯ D ВВП – доля ВВП, приходящаяся на одного человека

Классификация риска F- частота аварий; N – число погибших в аварии; К – область чрезмерных рисков; Ж - область приемлемых рисков; З - область пренебрежимых рисков

Различные подходы к количественному определению риска Традиционные подходы: Эмпирический. Эвристический (экспертные оценки) Байесовский и моделирование случайной величины методом Монте-Карло. Подходы, привлекаемые в условиях неопределенности составляющих риска. Метод размытых (нечетких) множеств (элемент может принадлежать к размытому множеству А с большей или меньшей вероятностью)

Эмпирический метод расчета риска

Вероятнось риска,создаваемого ОЯ, в области реципиента Вид ОЯprpr cильный ветер4,5×10 -6 cильный дождь2,2×10 -5 крупный град4,1×10 -7 смерч4,1×10 -7 p r = (n ср /N) * (s r /S) где n ср – число случаев с ОЯ s r – площадь реципиента

Пример рисков опасных явлений и климатических аномалий для нефтегазового комплекса методом размытых множеств Явле- ние Гроза Скорость ветра более 20 м/с Т-ра воздуха менее – 30 0 С Т-ра воздуха менее – 40 0 С Смерч Комплекс: скорость ветра более 15 м/с, более 22 м/с, более 35 м/с; т-ра воздуха менее – 25 0 С, менее С, менее – 40 0 С Риск 3* * С уверенностью 0,48: высокий погодно- климатический риск; с уверенностью 0,52: средний погодно- климатический риск

5.4. Адаптационные меры Адаптация к изменению климата это приспособление в ответ на фактические или ожидаемые климатические стимулы или их последствия, благодаря которому снижается вред или с выгодой используются благоприятные возможности.

Виды адаптации: - предотвращение ущерба; - сокращение ущерба; - распределение (разделение) ущерба; - изменение структуры потребления или поля деятельности; - смена места деятельности; - восстановление пострадавшего объекта.

Адаптационные меры: 1.Гидрометеорологические - совершенствование прогноза; - раннее предупреждение; -специализированный мониторинг 2. Технические - макроэкономические (изменение инфраструктуры, энергосбережение, энергоэффективность) ; - проектные меры (изменение: нормативов СНиП, конструкций, технических изделий)

- Эксплуатационные: - прекращение работ на открытом воздухе; - осмотр пострадавших ЛЭП – сбивание и плавки льда; - переключение выработки электроэнергии; - охлаждение генераторов и перевод части оборудования на ремонт; - регулирование работы ТЭЦ при экономном расходовании топлива; - использование грозозащитной аппаратуры и др.

6. Стратегия принятия хозяйственных решений.

Тенденции развития и перспективы прикладной климатологии 1. Дальнейшее совершенствование моделей изменения климата, развитие специальных методов статистической интерпретации совокупности прогнозов, получение количественных характеристик неопределенностей. 2. Развитие стратегий и экономических моделей учета информации о климатических ресурсах и рисках при разработке адаптационных мероприятий и принятии хозяйственных решений.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!