Предсказание цунами

Содержание 

Введение                                                                                                              3

Предсказание цунами                                                                                         8

Заключение                                                                                                         11

Список использованной литературы                                                               12

Введение

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. Другой хорошо распространенный термин «морские сейсмические волны» не включает волны от естественных и искусственных взрывов. Здесь можно пользоваться определением Ван Дорна: «Цунами – это японское название системы гравитационных волн, возникающих в море вследствие крупномасштабных непродолжительных возмущений свободной поверхности». Этим определением исключаются штормовые нагоны (ветровые приливы) и связанные с ними сейши.

К зонам, подверженным цунами, относятся следующие: Япония, Азиатское побережье России (Камчатка, Сахара, 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. Серьезность и частота причиняемого цунами ущерба неодинаковы в разных местах.

Цунами возникают в следующих  условиях. Тектонические процессы, протекающие в глубинах земли, вызывают появление разрывов в толще горных пород. Такие разрывы происходят, как правило, внезапно и сопровождаются землетрясениями. При разрывах, которые дают сбросы, надвиги и сдвиги, образуются смещения горных пород на поверхности земли, и соседние участки перемещаются по ним, причем иногда на десятки метров. Если подобные смещения происходят на дне океана, то, как в толще воды, так и на ее поверхности возбуждается волна, с большой скоростью распространяющаяся во все стороны от места возникновения.

           Рис.1. схема образования цунами (источник: www.sciam.ru).

Другим источником цунами могут  служить вулканические извержения. Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются кальдеры, которые моментально заполняются водой, в результате чего возникает длинная и невысокая волна. Классический пример – цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году, находящийся в Зондском проливе Индонезийского архипелага. Во время его взрыва кроме массы пепла и сильнейшего землетрясения, зародилась волна высотой 30-40м. В течение нескольких минут все поселки, расположенные на низких берегах западной части Явы и юга Суматры, были смыты в море, погибло 30 500 человек. Со скоростью 556 километров в час волны цунами прокатились через Индийский океан и Тихий океаны, достигнув берегов Африки, Австралии и Америки. Даже в Атлантическом океане, несмотря на его изолированность и удаленность, в некоторых местах (Панама, Франция) отмечался подъем воды.

В наш век атомной энергии  у человека в руках появилось  средство вызывать по своему произволу  сотрясения, раньше доступные лишь природе. Наконец, еще один возможный источник цунами - падение в мировой океан космических объектов. Этот сценарий пока ограничивается исключительно компьютерными моделями, т. к. каких-либо исторических свидетельств подобных событий, к счастью, не зафиксировано. По мнению ученых, такие космические визиты происходят не чаще одного раза в 100 тыс. лет, причем за последние 200 тыс. лет этого не случилось ни разу.

В соответствии с общей классификацией волн цунами относятся к длинным  волнам. Длина их достигает несколько сотен километров, амплитуда над глубокой частью океана обычно порядка одного метра. Поэтому их трудно обнаружить с воздуха или с корабля.

В районе Тихоокеанского побережья  Камчатки наблюдались цунами с длиной волны, равной 80-100 км. Притом, чем больше расстояние, отделяющее место землетрясения от этого побережья, тем больше длина цунами, хотя прямой пропорциональности здесь и нет. Чем дальше находится место землетрясения, тем больше будет промежуток времени между приходом цунами, следующих друг за другом.

Рис.2. схема образования  цунами (источник www.sciam.ru)

Скорость распространения цунами, вообще говоря, очень велика и увеличивается с увеличением глубины океана. В месте зарождения (на больших глубинах) цунами, образовавшееся в результате землетрясения, представляет собой поперечную волну ничтожно малой высоты, распространяющуюся со скоростью

c=√gH,

которая не может быть, видимо, даже измерена с достаточной степенью достоверности, так как глубина океана велика, а приращение (положительное или отрицательное) этой глубины в результате цунами чрезвычайно мало, тем более что длина определяется сотнями километров.

Рис.3. Для сравнения рассмотрим характеристики ветровых волн и волн цунами

Из таблицы видно, что на глубине  волны цунами длинные и пологие, поэтому в море они не страшны.

Высота цунами и, следовательно, их воздействие на берег, помимо зависимости от скорости, зависят также от рельефа дна океана в прибрежной его части и от конфигурации  и рельефа побережья.

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. Этот отлив может длиться от нескольких минут до получаса. Чем дальше отступает океан от берегов после землетрясения, тем большей силы достигнут набегающие на сушу цунами. Однако надо помнить, что не все цунами начинаются с необычного отлива и что отход моря бывает иной раз незначительным и может остаться незамеченным. Полезно знать, что зимой признаком приближения цунами может служить появление трещин в береговом льду, необычный дрейф льдин (например, в безветренную погоду), взбросы воды у кромки льда.

Характер распространения цунами  вглубь побережья, естественно, определяется рельефом суши. Иногда волны распространяются вглубь на расстоянии до 1 км и чрезвычайно редко на расстояние до 2-3 км и более.

В том случае, если река протекает  по долине, выходящей в открытую бухту или бухту, сужающуюся в  сторону суши, при цунами вверх  по этой долине пойдет большая волна, на реке образуется водяной вал, и поднявшаяся вода затопит долину.

На открытых берегах Тихого океана и песчаных мысах высота цунами колеблется в пределах до 10 м в прибрежной полосе и быстро падает по мере продвижения волны вглубь суши.

Наиболее сильное воздействие оказывают цунами на песчаные отмели и косы, расположенные невысоко над уровнем океана (отмели и песчаные косы, отходящие от скалистых склонно клиновидных бухт или лежащие в глубине таких бухт; песчаные косы, отделяющие открытый берег океана от лагун или речных проток, и т.п.). С таких берегов сооружения могут быть смыты цунами, а самые берега, сложенные рыхлыми наносами, нередко сползают и промываются новыми протоками.

В бухтах, с узкими входами в  них («воротами»), цунами проявляются  в виде сравнительного медленного и слабого подъема уровня воды.

На открытых побережьях Тихого океана, с ровной береговой  линией и отлогими песчаными берегами, шириной более 500 м, а также на широких песчаных мысах цунами обычно слабы и не распространяются дальше 300-500м от берега.

На западном побережье  Камчатки и Курильских островов цунами проявляются весьма слабо, так как  возникающие при землетрясении  в  Тихом океане волны быстро затухают при прохождении проливов между  островами Курильской гряд. По этим же причинам слабо проявляются тихоокеанские цунами на побережье Охотского и Японских морей.

 Цунами состоят 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. Наступление цунами иногда сопровождается свечением воды и дна, производимым планктоном. Свечение бывает иногда настолько сильным, что напоминает вспышку прожектора. Энергетическое воздействие цунами на берег, то есть интенсивность цунами оценивается по шестибалльной шкале:

- 1 балл - очень слабое цунами. Волна отмечается (регистрируется) только мареографами. 
- 2 балла - слабое цунами. Может затопить плоское побережье. Его замечают лишь специалисты.

- 3 балла - среднее цунами. Отмечается всеми. Плоское побережье затоплено, легкие суда могут быть выброшены на берег. Портовые сооружения подвергаются слабым разрушениям.

- 4 балла - сильное цунами. Побережье затоплено. Прибрежные постройки повреждены. Крупные парусные и небольшие моторные суда выброшены на сушу, а затем снова смыты в море. Берега засорены песком, илом. обломками камней, деревьев, мусора. Возможны человеческие жертвы.

- 5 баллов - очень сильное цунами. Приморские территории затоплены. Волноломы и молы сильно повреждены. Крупные суда выброшены на берег. Ущерб велик и во внутренних частях побережья. Здания и сооружения имеют разрушения разной степени сложности в зависимости от удаленности от берега. Все кругом усеяно обломками. В устьях рек высокие штормовые нагоны. Сильный шум воды. Имеются человеческие жертвы.

- 6 баллов - катастрофическое цунами. Полное опустошение побережья и приморских территорий. Суша затоплена на значительное расстояние вглубь от берега моря  

    Интенсивность цунами зависит от длины, высоты и фазовой скорости движения волны набега. Энергия цунами обычно составляет от 1 до 10% от энергии вызвавшего его землетрясения.

Предсказание  цунами

Предсказания будут зависеть от того, как будет предсказано землетрясение. Землетрясения в настоящее время трудно предсказывать, и, таким образом, задача прогноза цунами в прямом смысле сложна.

В настоящее время под прогнозом  цунами подразумевают, расчет времени, необходимого для подхода волны от эпицентра, свершившегося где-то в океане землетрясения до заданного пункта побережья.

Но и такой прогноз осложняется  тем, что не при всех землетрясениях в океане возникают цунами. Поэтому  первоначальной задачей, после того уже как землетрясение зарегистрировано  и определен его эпицентр, является проверка, относится ли данное землетрясение к тем, которые формируют цунами. Пока это делается на основании эмпирических данных, которые просто устанавливают наиболее опасные районы океана, где землетрясения чаще всего вызывают цунами. Так, например, у берегов Японии землетрясения, сопровождаемые цунами, появляются чаще тогда, когда их эпицентры расположены к востоку от Сангарского пролива и к югу от острова Сикоку. Но такого рода заключения не всегда надежны, и поэтому обычно надежным подтверждением цунами является регистрация сформировавшейся волны.

Предсказание цунами основываются на регистрации происходящих в океане процессов во время землетрясения  тремя способами: сейсмические наблюдения на ряде станций, наблюдения над уровнем с помощью мареографов и акустические наблюдения.

Заблаговременность предупреждения, необходимая при всяком прогнозе, в данном случае обеспечивается тем, что скорость распространения сейсмических волн в земной коре измеряется несколькими  километрами в секунду, и, таким  образом, сведения о землетрясении, происшедшем где-то на дне океана, поступают в течение считанных минут.

Служба прогноза цунами базируется на системе сейсмических станций  и сети мареографных пунктов, расположенных  на островах и многих пунктах побережья. Эти пункты регистрируют сформировавшуюся цунами.

Наличие удаленных от побережья  океана островов дает возможность предупредить население берегов океана о приближающейся неотвратимой опасности. Немедленно по получении сведений о волне цунами, измеренной мареографами, дается предупреждение и устанавливается время подхода волны к различным пунктам побережья океана.

На больших расстояниях от цунамигенных районов, какими являются Гавайские  острова и тихоокеанское побережье  США, предупреждение о цунами осуществляется станциями, оборудованными сейсмографами с видимой записью и механической регистрацией, предназначенными для обнаружения удаленных землетрясений.

Японская служба предупреждения цунами также опирается преимущественно  на сейсмические наблюдения.

Наиболее опасными для Японии являются цунами, возникающие вблизи тихоокеанского побережья. В этих районах действует до 60 сейсмических станций, объединенных в оперативные группы числом до 9 с центрами в метеорологических обсерваториях. Обсерватории связаны со станциями прямой кабельной связью. Обсерватории объявляют состояние тревоги каждая по своему району.

Для наших дальневосточных  районов, подверженных воздействиям цунами, - Камчатки и Курильских островов – наиболее опасными являются цунами, возникающие в районах Курило-Камчатской впадины. Эта впадина удалена от побережья на относительно небольшое расстояние. Волна цунами добегает здесь до берега всего за 20-30 мин после начала землетрясения. Для регистрации эпицентра землетрясения используется специальная установка – УБОЭЦ (установка быстрого определения эпицентра), размещенная в Петропавловске-на-Камчатке, Ключах и Южно-Сахалинске.

Установка состоит из двух комплектов приборов. Один из них показывает направление  на эпицентр – азимут, другой – расстояние и силу землетрясения.

            На сегодняшнем этапе развития человечества лишь малое число стран в мире способно в достаточной степени приблизиться к чисто практическим задачам предсказания и смягчения последствий катастроф, потому что дело это требует грандиозных интеллектуальных и материальных затрат. И только образование способно в прямом смысле обогнать катастрофу.

Дело в том, что с 2000 г. огромный ледник, расположенный в Бернском нагорье, под воздействием необычайно высоких летних температур сократился почти на километр, значительно подняв уровень и без того самого большого в Альпах ледникового озера. Швейцарский эксперт Мартин Функ считает, что сейчас его объем колеблется о 4 до 6 млн куб. м, и повышение способно привести к тому, что ледник всей своей колоссальной массой обрушится в озеро. Вызванная этим гигантская волна может достичь размеров и разрушительной силы настоящего цунами.

   Миллион кубических метров  льда представляет собой колоссальную  опасность. Инженеры предлагают  два выхода из ситуации: понижение  уровня озера путем откачивания воды или строительство мощной защитной стены на пути возможного цунами. И, разумеется, создание системы предупреждения населения. Последнее само по себе представляется не столь эффективным, потому что времени между началом катастрофического процесса и наступлением разрушительных последствий может просто не хватить для принятия необходимых мер безопасности.

По  статистике, катастрофы огромного  масштаба происходят достаточно редко - приблизительно раз в 10 тысяч лет, - но все-таки происходят. Показанный учеными сценарий, связан с Канарскими островами, имеет последствия катастрофы несравненных масштабов. Дело в том, что на острове Ла-Пальма почти весь западный склон горного хребта Кумбре Вьєха нестабильный и в результате очередного извержения может упасть в море. Такие извержения уже происходили на этом острове. Однако, западный склон постоянно рушится. По словам Саймона  Дея, если эта гигантская масса горной породы длиной приблизительно 20 км за несколько секунд, попадет в море, она спровоцирует цунами. Эта неимоверная сила толчка, который создала масса весом  в триллионы тонн, спровоцирует мегацунами. И оно по своим масштабам будет необычайно большим, чем все те, которые человечеству приходилось уже пережить. Ученые даже изготовили уменьшенную копию вулкана и посчитали силу толчка, а также силу возникшей волны. Эти эксперименты и компьютерные расчеты показали, что начальная высота такой волны может достичь от 650 метров до километра - это в два-три раза выше Эйфелевой башни.

Ученые утверждают, что падение склона рано или поздно будет. Проблема в том, что никто не может, рассчитать, когда именно это будет, и поэтому готовиться к этому надо уже сейчас. Волна, которая появится, будет приблизительно 650 м в высоту. Со скоростью 720 км в час, она двинется в направление  США. Только  за 8 часов она достигнет побережья материка и, если не будет сделан план эвакуации, времени не хватит, чтобы спастись. Ученые говорят, что это очень приблизительные расчеты. Но есть вероятность, что силы этого мегацунами будут достаточными, чтобы пересечь все океаны и достигнуть отдаленных континентов. Нам остается только вопрос, когда нам ждать разрушения острова.

Заключение 

Вероятность повторения землетрясения, по силе равного Суматранскому, намного выше, чем считалось до сих пор. Более того, как признали ученые, они пока не в состоянии точно предсказать, где случится следующая мегакатастрофа.

Риски мегаземлетрясений, подобных катастрофическому Суматранскому (2004 год), сильно занижены, а способности ученых предсказывать такие землетрясения преувеличены.

До катастрофы считалось, что механизм землетрясений в зоне субдукции  достаточно прост.

Однако, как говорят сейсмологи, с 1980 годов карта опасных районов  была сильно уточнена. В первую очередь, это связано с появлением системы GPS.

С практической точки зрения, считают специалисты, теперь придется переосмыслить и заново переоценить риски землетрясений. Некоторые места повысят свой сейсмический рейтинг, некоторые – понизят. Так, например, район тихоокеанского побережья Америки, где сходятся Южно-Американская плита и плита Наска, как выяснилось, может считаться менее опасным, потому что плиты сходятся с меньшей скоростью, чем предполагалось до сих пор.

 С другой стороны, в некоторых зонах субдукции могут произойти сильнейшие землетрясения, не связанные собственно с процессом субдукции. Кроме того, помимо подминания одной плиты другой отмечаются и поперечные движения, которые также труднопредсказуемы. Пока мегаземлетрясения по-прежнему остаются сюрпризами

Список использованных источников:

1. Т.С.Мурти  «Сейсмические морские волны цунами»,1981г.;
2. А.Е.Святловский «Цунами (морские волны при землетрясениях)», 1955г.;
3. Академия наук СССР «Распространение и набегание на берег волн цунами»,1981г.;
4. Н.И.Егоров «Физическая океанография», 1974г.;
5. Донат Наумов «Мир океана», 1983г.;
6. Л.Лобковский «В мире науки» №5,май 2005
7. www.vivovoco.rsl.ru
8. www.digitalglobe.com
9. www.ua.opensourse.com.ua
10. www.sciam.ru
11. доктор геолого-минералогических наук Н.Короновский www.nauka.relis.ru
12. www.fio.ru
13. http://soulhunterweb.narod.ru
14. www.inno.ru
15. www.epochtimes.com.ua