Контрольные вопросы
1. От чего более человек получает более тяжелое психическое воздействие – от афтершока или главного толчка?
2. Как часто на Земле происходят землетрясения: 10с, 30с, 45с, 1мин., 1 ч, месяц, год?
3. Что такое магнитуда?
4. Какой силы землетрясения не может произойти на Земле и почему?
5. Где располагается самый большой пояс землетрясений?
6. Что является причиной землетрясений – или смещение пород по разлому, или взрыв огромной 7. силы, или падение метеорита?
8. Какие бывают предвестники землетрясений, цунами, извержения вулкана?
9. Если внезапно начинают мычать коровы, реветь ослы, лаять собаки – к чему бы это?
10.Скорость селевого потока больше или меньше скорости спринтера?
11. Скорость схода лавин больше или меньше скорости гепарда?
12. Почему Сахалин самое лавиноопасное место на Дальнем Востоке ?
13. Сколько вулканов в Тихоокеанском кольце – 10, 50, 100, 500, 1000?
14. Как высоко выбрасывается сера из вулкана – на 100м, 1000, 5 км, 10 км, 20 км или 50 км?
15. Энергия извержения при природной катастрофе ХХ века – взрыве вулкана Безымянный (1956г) эквивалента взрыву 1, 4, 8, 12, 16, 20, 20000, 200000 атомных бомб?
16. Какое природное явление с энергией, эквивалентной взрыву 200 000 атомных бомб, можно назвать катастрофой нового времени – извержение вулкана Везувия (79г), взрыв вулкана Тамбора (1815г), взрыв вулкана Кракатау (1883), падение Тунгусского метеорита (1908), взрыв вулкана Безымянный (1956г).
17. Может ли человек быть причиной оползня?
3.4.1 Цунами
Цунами—японское слово, означающее волну в гавани. Теперь оно применяется для обозначения гравитационных волн на поверхности воды, вызванных главным образом землетрясениями или явлениями, связанными с ними (например, оползнем), а также взрывами вулканических островов или ядерных устройств. Прежде эти волны назывались “приливными” (tidal waves), но это неверно, так как цунами не связаны с приливами. Японцы иногда пишут слово “тунами” (tunami), но произносят “цунами” (tsunami). Во избежание недоразумений в английской литературе принята только последняя форма написания.
В силу малой сжимаемости воды и быстроты процесса деформации участков дна, опирающийся на них столб воды также смещается, не успевая растечься, в результате чего на поверхности воды образуется некоторое возвышение или понижение уровня. Образовавшееся возмущение переходит в колебательное движение толщи воды.
В соответствии с общей классификацией цунами относятся к длинным волнам. Длина их достигает нескольких сотен километров, амплитуда над глубокой частью океана обычно порядка одного метра. Поэтому их трудно обнаружить с воздуха или с корабля. Волны распространяются со скоростью, пропорциональной квадратному корню из глубины воды. В океане эта скорость составляет несколько сотен километров в час.
Достигнув континентального шельфа, волны цунами замедляют свое движение, а их высота возрастает. Подход цунами к берегу иногда сопровождается отливом, которому могут предшествовать короткопериодные колебания уровня воды малой амплитуды, называемые предвестниками. Цунами состоит из серии волн, которые достигают берега с периодом от 5 до 90 мин. Самой высокой обычно бывает не первая волна, но большей частью она оказывается среди первых десяти. За главными волнами цунами следуют вторичные колебания (ондуляции), в основном связанные с резонансными эффектами в бухтах, удерживающих энергию главных волн.
Высота волн в области их возникновения находится в пределах 0.1-5 м, у побережья - до 10 м, а в клинообразных бухтах, долинах рек - свыше 50 м. В глубь суши цунами могут распространяться до 3 км. Известны более 1000 случаев цунами, из них около 100 - с катастрофическими последствиями.
Основной район, где проявляются цунами - побережье Тихого океана (80% случаев), а также Атлантический океан и реже Средиземное море.
К зонам, подверженным цунами, относятся следующие: Япония, Азиатское побережье Российской Федерации (Камчатка, Сахалин, Курилы), Алеутские острова, Аляска, Гавайи, западное побережье Южной Америки, США и Канады, восточное побережье Канады, Новая Зеландия, Австралия, Французская Полинезия, Пуэрто-Рико, Виргинские острова, Доминиканская республика, Коста-Рика, Азорские острова, Португалия, Италия, Сицилия, берега Эгейского, Адриатического и Ионического морей, Греция, африканский берег восточного Средиземноморья, Индонезия и Филиппины.
Цунами очень быстро достигает берега. Обладая большой энергией, достигающей 1018 Дж, цунами производят большие разрушения и представляют угрозу для людей.
Серьезность и частота причиняемого -цунами ущерба неодинаковы в разных местах.
Опасные факторы
В прошлом столетии цунами, дословно – “ прибрежные волны “, унесли жизни пятидесяти тысяч человек, нагрянув почти без предупреждения. И сейчас ученые предполагают, что новое разрушительное цунами, по площади, возможно, не уступающее Тихому Океану, может возникнуть в любой момент.
Последствие цунами могу быть минимальные, к примеру, частичное затопление побережья, до масштабных: Волна смывает целые города, сотни и тысячи погибших много миллионные разрушения.
В 1946 году в городе Хило ничто не предвещало беды. 1 апреля примерно в 12.30 a.m подводное землетрясение у берегов Аляски вызвало мощное цунами. Уже через несколько минут оно наносит первый удар по одному из алеутских островов Унимага в ста сорока километрах от эпицентра. На берегу острова был маяк “Шатланская шапка”. Когда цунами обрушалось на остров, его высота составляла около тридцати метров, когда волна прошла, маяк исчез с лица земли вмести с обслуживающим персоналом. Цунами продолжает нестись к Гавайским островам со скоростью более 650 км/ч. Высота первых волн составляла 60-70 см. Поэтому никто не оценил угрозы. Добравшись до острова, цунами легко накрывало верхушки девятиметровых пальм. Люди слышали страшный удар, с которым волна обрушилась на Хило, и они знали, что все дома находящиеся на берегу океана смыло водой; творилась жуткая неразбериха город стоял в воде. В воде было множество раненых и пропавших людей. Люди, видевшие всю ту ужасающую картину ничего не могли поделать. Сила воды была настолько велика, что в нее не возможно было зайти. Смерть от цунами была страшной, на лицах покойников был виден ужас, они тщетно боролись за свою жизнь. Во время этого цунами погибло более трехсот человек, были понесены огромные экономические потери, многие лишились жилья.
Опасность цунами состоит еще и в том, что многие не видят в них угрозы. Ученым приходится убеждать людей, что цунами действительно существует и представляет реальную угрозу.
В Японии наибольшую опасность возникновения цунами представляют землетрясения, происходящие не в тысячах миль от суши, а гораздо ближе к берегу. Это островное государство расположено на вершине одного из самых сейсмически активных регионов мира.
В 1896 году землетрясение вблизи суши вызвало 30-метровые волны, обрушившиеся на деревни и побережье Санрико. На следующее утро местные рыбаки, вернувшиеся к берегу били поражены. В море, в нескольких милях от родного дома, они не заметили, как под их лодками пронеслось цунами. Теперь их дома были разрушены, многие их родственники погибли. Утонуло более 22 тысяч человек.
В 1993 году землетрясением у острова Акудзиры вызвало цунами, которое достигло суши менее чем за 10 минут. Была середина ночи, и большинство жителей не успело эвакуироваться. Акудзира исчез с лица земли, погибло более 200 человек.
Цунами. Природа и характер.
Цунами, видимо, возникают в виде одиночного импульса, передний фронт которого распространяется со скоростью мелководной волны (отношение глубины океана к длине волны больше 20). Для таких волн зависимость между фазовой скоростью (С), длиной волны и глубиной бассейна (D) выражается соотношением:
C = (gD) 0.5 = 3. 1 D 0.5 (38)
Средняя глубина Мирового океана составляет примерно 4000 м, и, следовательно, скорость цунами достигает почти 200 м/с (около 400 узлов.) При такой скорости волна цунами, зародившаяся в заливе Аляска, достигнет Гавайских островов всего за пять часов. При вступлении на мелководье волна тормозится: при глубине 100 м скорость снижается до 31 м/с, а при глубине 50 м – до 22 м/с.
Известно, что подводные землетрясения или вулканическое извержение, все, что вызывает резкое смещение морского дна, может переместить огромное количество воды. Когда это волнение вырывается наружу, по поверхности воды распространяется серия волн.
Рисунок 27. Первоначальное состояние поверхности океана.
Рисунок 28. Сдвиг дна (подводное землетрясение и т. п.)
В отличие от обычных волн, вызванных ветром или приливом, энергия цунами равномерно распространяется по всему океанскому дну. Там где глубоко, по поверхности распространяется еле заметная сыпь. (Рис. 29, 30)
Рисунок 29. Распространение цунами в океане.
Рисунок 30. Распространение цунами в океане.
По мере того как цунами приближается к суше, глубина океанского дна уменьшается, происходит торможение подошвы волны, а оставшаяся часть волны накатывается на нее, энергия компрессируется, высота волны увеличивается, и может превышать 30 метров.
Рисунок 31.Распространение цунами.
Рисунок 32. Компрессия энергии и возрастание волн.
Теряя скорость, цунами растет в высоту. Это следует из условия сохранения энергии. Отношение высоты волны к глубине бассейна для мелководной волны цунами определяется с помощью формулы Грина:
H1/H2 =(D2/D1)1/4 (39)
Согласно этому соотношению, волна H1, которая в открытом океане, где D1 = 4000 м, имела высоту 5.3 м, при глубине места D2= 20 м достигнет высоты 20 м (волна H2).
То есть, зная среднюю глубину залива (бухты) и глубину океана в районе землетрясения при известной волне цунами в открытом океане, можно приближенно оценить волну цунами в заливе (бухте) из соотношения:
Нзалив = Нокеан (Dокеан/Dзалив)0.25 (40)
Если принять, что характерный для волны цунами период составляет около 10 мин, то ее длина в открытом океане будет равна примерно 120 км; уклон морской поверхности при этом получится равным 1:30 000. В этом несложном рассуждении загадка того факта, что для кораблей, находящихся в открытом море, цунами остается незаметным.
Менее ясно, почему цунами, разрушительные в одних районах, милостиво относятся к другим районам. Важное значение, конечно, имеет расстояние от места зарождения волны, местные особенности рефракции и фокусирование исходного импульса. Весьма вероятно также, что широкий континентальный шельф играет роль своеобразного отражателя и поглотителя энергии цунами; мелководные шельфы к тому же служат ловушками для энергии волн. Каковы бы ни были причины, но случаи катастрофических цунами в районах с широким континентальным шельфом редки.
Цунами случается довольно редко. В бассейне Тихого Океана крупного цунами не было уже долгое время. Но если посмотреть на хронику цунами прошлых лет, то видно, что разрушительные цунами обрушивались на сушу, в среднем, каждые 7 лет. В США от цунами погибло больше людей, чем от землетрясений. Это одна из природных катастроф, которая наносит столь масштабный удар.
Степень изученности и возможность прогнозирования.
В 1948 году в Гонолулу правительство США создает Тихоокеанский центр слежения за цунами. Центр ведет круглосуточное наблюдение, координируя действия десятков стран расположенных в тихоокеанском бассейне. Они регистрируют землетрясение, которые происходят по всему миру. Оценивая его силу и возможные последствия, и с помощью системы слежения оповещают о возможной опасности.
Для изучения волн цунами используются сейсмические, гидроакустические и гидрологические методы исследований. С помощью специальных сейсмографов и гидроакустической аппаратуры в некоторых случаях возможно по характеру землетрясений определить район возникновения и предполагаемую интенсивность волн цунами. Гидроакустический метод может быть также использован для обнаружения перемещения водных масс., вызванные подводными извержениями вулканов и оползнями.
Поскольку скорость распространения упругих волн в земной коре (сейсмических волн) и в гидросфере (гидроакустических волн) значительно выше скорости движения волн цунами в открытом океане, обнаружение упругих волн на побережье может служить предвестником вероятного прихода волн цунами. Однако, так как не при всех подводных землетрясениях возникают волны цунами, только гидрологические наблюдения могут дать достоверные сведения о приходе волн цунами. Гидрологические (мареографические) наблюдения в комплексе с сейсмическими и гидроакустическими методами исследований позволяют также установить соотношение между силой землетрясения и вызванного им цунами, определить зону затопления в зависимости от интенсивности цунами, проверить теоретические и эмпирические методы расчета времени добегания волн цунами до определенных районов побережья и выявить характеристики этих волн (высоту, период, скорость и направление распространения, деформацию волн у берегов, высоту наката, время и зону затопления и пр.) в пунктах с различными физико-географическими условиями.
Ответить на вопрос, где и когда возникнет цунами, в ограниченном смысле, можно.
В перспективе цунамирайонирование, позволяет выделить районы, где возможны катастрофические волны и какой высоты они могут достигнуть. Это в какой-то степени является "статистическим" прогнозом, который должен быть полезным для планирования экономического развития и выбора инженерных методов защиты от цунами.
Как нам известно, цунами в большинстве случаев - явление сейсмического происхождения. Значит, проблема лежит в прогнозе землетрясений. В целом эта проблема в настоящее время привлекает и ученых и общественность, как одна из самых актуальных. В России, как и во многих странах, идет активное изучение и проверка различных методов прогноза.
Прогноз землетрясения можно считать полным, если заблаговременно предсказываются три элемента будущего события: место, интенсивность (магнитуда) и время землетрясения. Сегодня известны свыше 300 предвестников сильных землетрясений, из них 10-15 неплохо изучено. Появление большинства их основано на факте, что перед землетрясением меняются физические свойства горных пород. В результате возникают аномалии разного рода геофизических полей: сейсмического, поля скоростей упругих волн, электрического, магнитного, аномалии в наклонах и деформациях поверхности, гидрогеологическом и газохимическом режиме и т. д. Эти изменения происходят в обширной области подготовки и по величине достаточно значительны, чтобы быть зарегистрированными современной аппаратурой. Также изучается связь землетрясений с электромагнитными явлениями в атмосфере и ионосфере.
Исследователи считают, что все перечисленные стадии прогноза должны реализовываться поэтапно. Сначала в пределах сейсмического региона выделяется достаточно обширная область, где в течение нескольких лет или десятилетий можно ожидать крупное сейсмическое событие. Такой метод разработал академик С.А. Федотов. Суть его заключается в миграции сильнейших землетрясений с периодом примерно в 100 лет. При этом новые сильные землетрясения происходят в сейсмически "молчащих" зонах, т. е. там, где они долго не возникали. Затем, последующим изучением, область ожидаемого события сужается, изучаются возможная сила толчка и опасный период времени. На последней стадии определяется место землетрясения, а ожидаемое время сокращается до нескольких дней, часов.
Примерно по такой схеме был реализован прогноз в Китае 4 февраля 1975 г. Прогноз был официально выдан в 10 ч. 30 мин., а в 19 ч. 36 мин. того же дня в ожидаемом районе произошло сильное землетрясение. Его магнитуда равнялась 7.3. Благодаря своевременному оповещению, в районе с миллионным населением погибло только 200-300 человек. Это при разрушении зданий до 90 процентов.
Однако, спустя полтора года, вновь в Китае разразилось неожиданное, ужасное по числу жертв землетрясение.
События в Китае реально показали состояние изученности в области прогноза землетрясений, когда наряду с удачным предсказанием имело место пропущенное событие.
Ученые считают, что надежное предсказание землетрясений может стать возможным только в результате объединения различных методов сейсмологии и других наук, таких, как статистика, метеорология и астрофизика. Ну а пока, в большинстве случаев, попытки предсказать землетрясения терпят неудачи.
Если нет надежного стопроцентного предсказания землетрясения, как тогда решается вопрос предупреждения о цунами? Все дело в различии между скоростью распространения сейсмической волны и скоростью вызванного землетрясением цунами. Нам известно, что скорость распространения цунами в океане приближается к 0.28 км/сек. Сейсмические волны распространяются в твердом теле Земли гораздо быстрее. Их скорость равна от 3 до 10 км/сек, и в 50-80 раз больше скорости цунами. Отсюда следует, что произошедшее сильное землетрясение может послужить сигналом о вероятном подходе волн к побережью и обеспечить оперативный прогноз цунами.
Следует также сказать несколько слов о некоторых любопытных биологических предвестниках цунами. Есть сообщения о явлении люминесценции, которое было связано с цунами, вызванного землетрясением Санрику в 1933 году. “Имеются многочисленные сообщения об огнях, сопровождающих землетрясения. Так как эти огни наблюдались обычно одновременно с землетрясениями, то они не имеют прогностической ценности. При цунами огни нередко наблюдаются в море с берега. Возможно, что это свечение вызвано люминесцированием планктона, возбужденного действием волны цунами. Однако другие наблюдатели относят его к люминесцированию животных на дне моря, которые открываются во время отступления моря, предшествующего цунами. Таким образом, это явление представляло бы интерес для системы предупреждения о цунами, если бы цунами начиналось с отхода воды”.
Упоминается также о наблюдаемом аномальном поведении рыб за несколько часов до землетрясения и цунами 1933 г. и приводится два примера: поедание донных диатомовых водорослей поверхностной рыбой и необычная миграция глубоководных рыб.
Существует целый ряд и других предвестников цунами. К ним относятся: необычный дрейф плавучего льда и внезапное появление трещин на береговом припае; массовое появление мертвой рыбы (выпирание внутренностей у рыб); необычные колебательные движения плавающих предметов; помутнение воды в штилевую погоду; громадные взбросы у кромок льда и рифов при отсутствии волнения; образование сильных течений, толчеи; необычные световые явления и ряд других.
Свечение морской воды, как правило, может наблюдаться в ночное время. Это явление известно морякам и рыбакам. Оно резко усиливается при подходе цунами к берегу и напоминает вспышку прожектора. Иногда, при отходе воды, светится морское дно. Во время цунами 1952 г. жители поселка Халактырка на Камчатке видели, что гребень волны сильно светился.
Служба предупреждения о цунами
Хотя цунами известно с древних времен, люди долгое время были беззащитны от этого стихийного бедствия. Службы предупреждения о цунами (СПЦ), призванные регистрировать сильные землетрясения, оценивать возможность возникновения цунами и своевременно предупреждать население для сведения к минимуму губительного воздействия волн, стали появляться к середине текущего столетия.
Первая служба предупреждения о цунами на Тихом океане была создана в США в 1948 г., после разрушительного Аляскинского цунами 1 апреля 1946 г. На базе обсерватории в г. Гонолулу на Гавайских островах был организован Тихоокеанский центр предупреждения о цунами (ТЦПЦ). Основными задачами ТЦПЦ являются оценка цунамиопасности землетрясений в бассейне Тихого океана, наблюдение за возникновением цунами, прогноз времени добегания и, если возможно, высот волн у различных участков побережья, своевременный выпуск предупреждений и их доведение до населения прибрежный зон.
ТЦПЦ был ориентирован на оперативное наблюдение за возникновением и распространением сильных транстихоокеанских цунами, существующих в течение многих часов. Такая система была непригодна для прогноза местных цунами, вызываемых близкими землетрясениями. Поэтому в последующие годы стали создаваться региональные СПЦ в различных частях Тихого океана. В 1952 г. была создана СПЦ в Японии, в 1958-1959 гг. - в России и в 1967 г. на Аляске США. В настоящее время всего их насчитывается около 25.
Служба предупреждения в США находится в ведении Национальной администрации по океанам и атмосфере (НОАА) Департамента по торговле США. Выполнение задач СПЦ возложено на Национальную службу погоды.
В ведении Аляскинского регионального центра службы погоды функционирует Аляскинский центр предупреждения (АЦПЦ) в г. Палмере. На центр возложена ответственность за прогноз цунами на всей территории штата Аляска и западном побережье Канады и США. АЦПЦ обладает самой большой в мире телеметрической сетью (передача информации на дальние расстояния), куда входят 80 сейсмических и 20 мареографных станций (прибор, регистрирующий изменения уровня моря). Все станции работают автономно в автоматическом режиме.
Гавайская региональная СПЦ, входящая в ТЦПЦ, выполняет прогноз цунами при землетрясениях в районе Гавайских островов. Имеется телеметрическая автоматизированная сеть из 10 сейсмических и 5 мареографных станций.
Служба предупреждения о цунами в Японии находится в ведении Японского метеорологического агентства (ЯМА). Службу цунами выполняет отдел наблюдений за землетрясениями и цунами Сейсмического и вулканологического отделения ЯМА. Организованы один национальный и шесть региональных центров СПЦ. Служба Японии использует 116 сейсмических и 62 мареографных станций, большинство из которых являются телеметрическими. Региональные центры находятся в окружных обсерваториях ЯМА и ответственны за прогноз близких цунами. Центр, расположенный в г. Токио, выполняет одновременно функции региональной и национальной службы цунами.
Служба предупреждения о цунами в России создана после катастрофического цунами 4 ноября 1952 г. Она находится в ведении двух ведомств: Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей Среды и Академии наук России. СПЦ Дальнего Востока состоит из трех региональных служб.
Задачи службы предупреждения в Камчатской области выполняют станция цунами Камчатского территориального управления по гидрометеорологии (Камчатское УГМС) и сейсмическая станция "Петропавловск" Института физики Земли Академии наук. В Сахалинской области службу предупреждения осуществляют Центр цунами Сахалинского УГМС и сейсмическая станция "Южно-Сахалинск" Института морской геологии и геофизики Академии наук. По побережью Приморского края предупреждение о цунами выдает также сейсмическая станция "Южно-Сахалинск" и Центр цунами Приморского УГМС.
Все СПЦ действуют автономно и передают предупреждение только по своим административным образованиям. Причем, сейсмические станции ответственны за объявление тревоги при близких землетрясениях, а подразделения Федеральной службы по гидрометеорологии - при возникновении цунами в удаленных районах Тихого океана. В СПЦ России нет телеметрических автоматизированных сейсмических и мареографных станций. Обработка сейсмической информации выполняется вручную, а наблюдения за уровнем моря - визуально.
В настоящее время используются два метода, с помощью которых можно предупредить о подходе цунами к побережью: сейсмический и гидрофизический.
Основным рабочим методом в СПЦ России, как и в зарубежных, является сейсмический. Он основан на регистрации опережающих цунами сейсмических волн. Заблаговременность прогноза для Курило-Камчатского побережья в неблагоприятных случаях составляет около 15-20 мин. Поэтому на ручную обработку сейсмической записи близкого землетрясения с эпицентральным расстоянием до 1000 км дежурному сейсмологу отводится не более 10 мин. с момента начала события.
Возможность возникновения цунами в результате землетрясения оценивается по магнитудно - географическому критерию. Землетрясение рассматривается цунамиопасным, если его эпицентр попадает в цунамигенную зону, а интенсивность превышает заданное пороговое значение магниту-ды. Для землетрясений в Курило-Камчатской цунамигенной зоне М пороговое равно 7.0. Для цунамигенной зоны Берингова моря это значение равно 6.5, Охотского моря также 6.5, Японского моря - от 7.0 до 7.5 в районе Японии и 6.5 в районе Сахалина.
В этом случае сообщение об угрозе цунами немедленно передается по схеме оповещения населению, предприятиям и организациям, расположенных в прибрежной зоне, а также судам в море, у причалов и на рейде. Далее по картам времени добегания определяется время подхода волн к различным пунктам на берегу и делается оценка ожидаемой высоты цунами.
Гидрофизический метод прогноза основан на регистрации изменений уровня моря при прохождении волн. Наблюдения за цунами ведутся специальными морскими станциями на акватории Тихого океана.
Применение метода выглядит следующим образом. После землетрясения центры предупреждения непрерывно собирают сведения о колебании уровня моря со станций наблюдения. В случае образования цунами, волны, в первую очередь, будут регистрироваться ближайшими от очага землетрясения станциями. По высоте волн и месту их наблюдения определяется возможная зона охвата побережья. В СПЦ России при удаленных землетрясениях до поступления данных об изменении уровня моря из зарубежных центров предупреждения первая оценка их цунамиопасности выполняется по карте с пороговыми значениями интенсивности землетрясений. Затем прогноз уточняется при получении данных о цунами в районе землетрясения. В большинстве случаев оценка ожидаемой высоты на тихоокеанском побережье России делается на основании исторических данных.
Принято считать, что гибель людей и материальный ущерб от цунами могут возникнуть при высоте заплеска, начиная с 2 м. Оптимальные параметры микроклимата в производственных Помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры. Поэтому, при наблюдении в районе очага цунами высоты заплеска равного 12 м и более, принимается окончательное решение об объявлении тревоги цунами.
Заблаговременность метода тем больше, чем дальше от эпицентра землетрясения находится защищаемое побережье, и чем чаще сеть морских станций Он применяется преимущественно при удаленных землетрясениях.
В основном оба метода работают совокупно. При возникновении землетрясения в ближней зоне, предупреждение составляется на основе сейсмического метода В дальнейшем он уточняется на основании наблюдений за уровнем моря
Насколько эффективно работает служба предупреждения России? С таким критерием необходимо подходить ко всем службам, чья деятельность направлена на сохранение человеческих жизней и материальных ценностей. Такой анализ позволяет вырабатывать направления по совершенствованию работы. Так, за период 1958-1980 гг. в ближней зоне произошло 70 землетрясений, по которым должны были быть объявлены тревоги цунами. Из них фактически тревога объявлялась для 30 событий (43 процента случаев). Среди 30 поданных тревог оправдавшимися (с высотой волн на берегу больше 0.5м) являются 10, в остальных случаях тревоги следует считать ложными. При необъявленных тревогах (40 событий) в восьми случаях служба дала пропуски цунами. В это количество не входят цунами, которые вызвали на побережье ущерб Все они были предсказаны.
Основной причиной пропусков тревог является погрешность в определении магнитуды, а появление ложных тревог - занижение пороговых значений магнитуд по отдельным зонам. Все это указывает на необходимость совершенствования сейсмического метода, которое должно заключаться в уточнении пороговых значений магнитуд, повышении точности оперативной оценки магнитуд и в привлечении дополнительных критериев цунамигенности, в частности, глубины гипоцентра. Решение проблемы ложных тревог связывают также с установкой регистраторов волн в открытом океане в районах, близких к возникновению цунами.
Существующая служба России, кроме того, имеет существенные организационно-технические недостатки. Это становится очевидным при сравнении ее с соответствующими зарубежными службами.
В организационном плане службу необходимо сосредоточить в одном ведомстве, что позволит повысить ее надежность, мобильно реагировать на появление новых технических средств, вырабатывать направления развития и реализовывать их.
Техническое совершенствование, главным образом, должно заключаться во внедрении автономных телеметрических сейсмостанций, в достаточном количестве их для решения задач сейсмического метода; во внедрении автономных телеметрических береговых пунктов регистрации уровня моря; в создании космических видов связи сбора сейсмической и гидрофизической информации и доведения тревоги цунами до населения прибрежных районов; в организации в центрах цунами автоматизированных комплексов по обработке оперативной информации и выдаче тревоги цунами.
Выполнение этих мероприятий позволит значительно увеличить надежность системы и уменьшить время доведения тревоги до населения.
Как видим, поле деятельности огромное. Все проблемы не решить разом. По-видимому, коренные изменения по совершенствованию службы возможны одновременно с экономическим становлением нашей страны.
В настоящее время во всех региональных службах внедряется компьютерная технология передачи тревоги по существующим телеграфным каналам связи. Это начало, и будем надеяться на продолжение работ по автоматизации всего технологического процесса служб предупреждения о цунами России.
Защита от цунами
Очевидно, что не существует надежного метода полной защиты от разрушений, которые приносит цунами. В некоторой степени от разрушительных волн могут защитить волноломы. Существует богатая литература, посвященная различным видам волноломов для защиты от короткопериодных волн.
Нередко производственные нужды требуют строительства портовых сооружений в таких местах, где воздействие цунами не исключено. А причалы и вовсе располагаются на урезе воды. Цунамирайонирование побережий и работа службы предупреждения способствуют снижению ущерба и оперативному принятию мер по спасению жизни людей на таких объектах. Тем не менее, большое значение приобретают дополнительные инженерные мероприятия. К ним относится строительство волнозащитных гидротехнических сооружений и применение цунамистойких конструкций. Не менее важны мероприятия такие, как: лесопосадки, противопожарные меры, обеспечение безопасности судов и т. д..
Согласно схем цунамирайонирования для строительства портов, более предпочтительны широкие, защищенные от океана бухты с узкими входами, и теневые, не обращенные к цунамигенной зоне стороны островов, полуостровов и мысов. Неприемлемы для этих целей клинообразные бухты, устья рек, суживающиеся от океана проливы.
При полном или частичном отсутствии природных защитных факторов строят разнообразные волнозащитные сооружения: стены, дамбы, молы и волноломы. Они гасят энергию волн и защищают от них акваторию и береговую территорию.
Молы и волноломы должны быть, как правило, выше, чем запроектированные для зашиты от ветровых волн. Специалисты считают, что строительство таких сооружений, рассчитанных для гашения цунами с высотой более 12-15 м, не экономично. Здесь они должны применяться в комплексе с береговыми стенами и дамбами, которые выполняют роль окончательного гасителя волн.
Причальные сооружения по характеру взаимодействия с волнами бывают сквозного типа и в виде набережных стенок. Рекомендации по обеспечению их цунамистойкости следующие. Сооружения сквозного типа в большинстве случаев бывают свайными, на колоннах или на опорах других конструкций. При их строительстве без учета воздействия цунами срывается верхний настил с повреждением головок сваи или колонн. Здесь необходимо головы свай объединять рамным каркасом, по которому устраивать легкий настил. При проектировании причалов типа набережных стенок необходимо учитывать увеличение бокового давления засыпки, насыщенной водой. Возможно удваивание обычного расчетного давления во время осушки дна акватории.
Береговые здания и сооружения различного назначения при прохождении цунами подвергаются большим разрушениям. Построенные по всем правилам сейсмостойкости, они переносят землетрясение, но не выдерживают воздействия цунами, если оно не учтено.
Разрушающая способность водного потока на берегу огромна, как при движении в сторону суши, так и при скатывании обратно в океан. Водяной вал оказывает на здания горизонтальное гидродинамическое и гидростатическое давление. Сочетание статического (архимедового) взвешивания с гидродинамическим воздействием приводит к значительным разрушениям. Здания железобетонные и со стальным каркасом переносят воздействие цунами лучше, чем здания других конструкций. Для повышения устойчивости здания его необходимо возводить на высоких сваях. Тогда водный поток полностью или частично проходит под зданием, не создавая значительного напора на него. Деревянные здания, вследствие избыточной плавучести дерева, наименее стойки к цунами. Деревянные одноэтажные дома при глубине затопления 1.3 м всплывают, а при глубине 1.5-2.0 м - разрушаются. Для усиления цунамистойкости необходимо сруб деревянного здания прочно скреплять с фундаментом. Последний желательно делать высоким, до уровня предполагаемого затопления.
Считается, что совместное применение, там где это можно, лесопосадок и гидротехнических сооружений является эффективным мероприятием для защиты от цунами. Лесопосадки желательно применять при небольших высотах волн и малых скоростях водного потока на берегу, так как при катастрофическом цунами они сами подвержены разрушению. Практикуют лесные, кустарниковые посадки, а также посевы трав. Эти мероприятия имеют следующие назначения: уменьшение разрушающего действия цунами и ширины полосы затопления; задержку бревен, малых судов, обломков сооружений, которые таранящим ударом усиливают разрушения; защиту деятельного грунта от размывов; снижение солевого загрязнения полей.
При сильных землетрясениях и цунами часто возникают пожары в результате замыкания в электрических сетях и устройствах, повреждения систем отопления, нарушения работы двигателей и т. д. Если на территории порта находятся склады жидкого топлива, то пожары могут приобрести продолжительный характер и трагические последствия. Так, 12 июля 1993 г. в результате землетрясения и цунами в Японии на острове Окусири возникли пожары. Огонь вспыхнул от столкновения судов, смытых цунами. Небольшой городок Аонае почти полностью был уничтожен цунами и пожарами. Заметно ухудшается экологическая обстановка в районе трагедии в результате сгорания большого количества нефтепродуктов и их стекания в море.
В сейсмических и цунамиопасных районах можно отметить следующие противопожарные и экологические мероприятия:
1. Размещение складов жидкого, газообразного и твердого топлива, нефтеперерабатывающих предприятий вне грузовых районов портов и городской застройки.
2. Строительство отдельных топливных гаваней, выдача жидкого топлива судам на рейде с помощью подводных трубопроводов к рейдовым причалам или раздаточным колонкам.
3. Неплотная застройка площади зданиями. Использование промежутков между ними для размещения парковых зон, бульваров, дорог и т. д.
4. Устройство пожарных систем водоснабжения, специальных бассейнов для воды и т. д.
5. Устройство по периметру цистерн защитных барьеров для предотвращения стекания нефтепродуктов из поврежденных емкостей на сушу и в море.
При угрозе цунами часто страдают суда. Те, которые оказались в прибрежной зоне, портах, бухтах, могут получить повреждения в результате удара о дно и рифы. Суда у причалов, в результате обрыва швартовых, столкновения между собой и с причалами, разрушаются. Иногда суда выбрасывает на берег.
На судах, с получением предупреждения о цунами, должна объявляться судовая тревога и выполняться следующие мероприятия:
1. Суда, стоящие у причалов бухт с узким входом и большой акваторией, как, например, в Авачинской бухте на Камчатке, выводятся на рейд, располагаясь носом по направлению на вход в бухту. На тех, которые не могут отойти или быть отведены от причалов, швартовые ослабевают с учетом возможного максимального изменения уровня моря для данного района, усиливаются наблюдения за швартовыми концами. Принимаются меры предосторожности против посадки судов на стенку и сталкивания судов между собой.
2. Суда, находящиеся в прибрежной зоне, стоящие на открытом рейде или в бухтах с широким входом, а тем более у причалов, немедленно уходят в открытое море за 50-метровую изобату перпендикулярно линии уреза воды или фронтам волн, если они появились.
Действия населения в период угрозы цунами
Служба цунами должна предупредить население о грозящей опасности, но иногда время добегания волн настолько мало, что с получением сигнала остается совсем мало времени для принятия решения. А некоторые населенные пункты не имеют постоянной оперативной связи со службой предупреждения. Поэтому в числе всех мероприятий по защите от цунами большое значение имеет подготовка населения к действию по тревоге цунами. Для этой цели должны проводиться учебные тревоги с отработкой мероприятий по эвакуации в безопасные районы. Население также должно знать природу цунами, характер воздействия волн на берег, естественные признаки цунами и свои действия при угрозе волн.
Первым сигналом возможного цунами является сильное землетрясение 6 баллов и более и следующие за ним необычные колебания уровня моря.
Считается, что между характером прихода первой волны и направлением смешения дна существует связь. Если дно опускается, то проявление волны у берега начинается с отлива, а если дно смешается вверх, то первой распространяется приливная волна.
В некоторых случаях приход первой волны с прилива остается незамеченным и обычно наблюдается уже отход воды от берега. При этом стихает шум прибоя, дно обнажается на десятки и сотни метров. Чем дальше отходит вода от берега, тем большей силы следует ожидать цунами.
На тихоокеанском побережье России подъем воды при прохождении цунами может достигать 30-40 м над уровнем моря. На берегу замкнутой бухты эта высота составляет 5 м.
Необходимо отметить, что, как правило, первая волна не бывает высокой. Следующие за ней вторая и третья волны достигают наибольшей силы. Эта закономерность несколько увеличивает резерв времени, необходимый для эвакуации людей из опасных зон на побережье. Но для этого необходима хорошая организация наблюдений за состоянием уровня моря при получении от службы предупреждения о цунами сигнала тревоги или при ощущении сильного землетрясения. Также следует помнить, что приход первой волны возможен через 15-20 мин. после землетрясения, а промежуток времени между моментами прихода волн может колебаться от 5 до 60 мин.
Как было сказано выше, цунами представляет серию волн. Поэтому не следует возвращаться на берег после прихода первой волны ранее, чем через 3 часа.
Неосторожный выход в зону отлива для сбора рыбы или спасения имущества может иметь трагические последствия, так как цунами накатывается на берег внезапно и с большой скоростью.
Для жителей прибрежных районов Приморья первым признаком возможного подхода цунами является землетрясение силой 2-3 балла. На берегу существует реальная угроза для людей, находящихся на высоте ниже 5-10м над уровнем моря или ниже 2 м над уровнем моря на берегу замкнутой бухты. Первую волну следует ожидать в интервале времени 0.5-2.5 ч. после землетрясения.
Для жителей Сахалина первым признаком возможного подхода ощутимого цунами может служить землетрясения силой 6 баллов и более. На берегу угроза цунами существует для людей, находящихся на высоте 5 м над уровнем моря. На побережье замкнутой бухты эта оценка составляет около 1 м. Минимальное время пробега цунами после возникновения землетрясения равно 20-30 мин.
Памятка для жителей тихоокеанского побережья Камчатки и Курильских островов.
Жителям тихоокеанского побережья Камчатки и Курильских островов, чаше и сильнее всего подвергающимся воздействию цунами, необходимо знать:
Если вы живете, работаете или временно находитесь на побережье ниже 30-40 м над уровнем моря или на берегу замкнутой бухты ниже 5 м над уровнем моря, то для вашей жизни существует опасность.
Сигнал тревоги для вашего места жительства, работы (радиотрансляция, уличная звукофикация, сирена и др.).
Признаки угрозы цунами:
сильное землетрясение силой 6 баллов и более;
внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна, при этом смолкает шум прибоя. Чем дальше отступает море, тем выше могут быть волны;
быстрое понижение уровня моря в прилив или повышение в отлив;
необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае, появление мертвой рыбы;
громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов образование толчеи, течений, свечение моря.
4. План действий вашей семьи.
5. На случай эвакуации надо держать наготове фонарик, спички, немного еды и запасную одежду вместе с документами, уложенные в рюкзак.
6. Как добраться до ближайшей безопасной местности.
7. В населенных пунктах силы гражданской обороны и другие спасательные формирования будут стараться спасти вашу жизнь. Содействуйте им во всем.
При непосредственной угрозе цунами необходимо помнить:
1. В населенных пунктах, при получении от службы предупреждения сигнала тревоги, необходимо покинуть жилые и служебные помещения. Соблюдая порядок, уйти из опасной зоны согласно плану эвакуации.
2. Если вы находитесь вне зоны слышимости предупреждения или в труднодоступных районах побережья, то при обнаружении признаков угрозы цунами следует помнить, что волны могут достичь берега через 15-20 мин после начала землетрясения. За это время надо незамедлительно принять меры зашиты:
- необходимо уйти от побережья в глубину суши на возвышенность, где высота над уровнем моря составляет 30-40 м.
если вы находитесь на берегу замкнутой бухты, то эта высота должна быть не менее 5 м,
- уходить от берега необходимо вверх по склонам, а не по долинам рек, так как наиболее в глубь суши цунами проникает именно по рекам,
- при отсутствии поблизости возвышенности надо уйти от берега не менее чем на 2-3 км.
3. Если в течение 1-2 ч после сильного землетрясения волна не обрушилась на берег, то цунами, как правило, уже не угрожает.
4. Не следует возвращаться на берег после первой волны ранее, чем через 3 ч, так как за первой волной обычно следуют другие, причем вторая и третья волны достигают наибольшей силы.
Если в районе имеется система оповещения, ждите сигнала отбоя тревоги.