научная статья по теме ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАЛЁННЫХ ЦУНАМИ НА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ РОССИИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАЛЁННЫХ ЦУНАМИ НА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ РОССИИ»

УДК 551.466;550.345

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАЛЁННЫХ ЦУНАМИ НА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ РОССИИ

© 2014 г. С. А. Бейзель*, В. К. Гусяков**, Л. Б. Чубаров*, Ю. И. Шокин*

*Институт вычислительных технологий СО РАН 630090Новосибирск, просп. Академика М.А. Лаврентьева, 6 E-mail: chubarov@ict.nsc.ru **Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН 630090Новосибирск, просп. Академика М.А. Лаврентьева, 6

E-mail: gvk@sscc.ru Поступила в редакцию 10.02.2014 г., после доработки 24.03.2014 г.

Представлены результаты численного моделирования воздействия удалённых цунами на Дальневосточное побережье России. Показано, что наиболее опасными для этого побережья являются волны, порожденные очагами сильнейших землетрясений класса M9 в районе южно-чилийского побережья, а также в районе Папуа—Новой Гвинеи и Соломоновых островов. Другие цунамигенные зоны Тихого океана, в силу их географического расположения, ориентации очагов и отсутствия выраженных волноводов (подводных хребтов) вдоль трасс распространения цунами, не являются для него опасными даже при предельно возможной магнитуде подводных субдукционных землетрясений. Результаты моделирования сопоставлены с историческими данными о проявлениях удалённых цунами на Дальневосточном побережье РФ.

Ключевые слова: цунами, подводные землетрясения, цунамиопасность, цунамирайонирование, численное моделирование.

Б01: 10.7868/80002351514050022

ВВЕДЕНИЕ

Основную угрозу для Дальневосточного побережья России представляют ближайшие к нему очаги подводных землетрясений, расположенные в Курило-Камчатской сейсмогенной зоне и в восточной части Японского моря. С начала XX столетия именно от региональных очагов зафиксировано 95% случаев опасных (с высотами более 1 м) цунами, а также всех цунами, сопровождавшихся человеческими жертвами. Тем не менее большая часть этого побережья подвержена воздействию цунами из других цунамигенных зон Тихого океана, в первую очередь, алеутской и южноамериканской.

В XX столетии реально опасным для Дальневосточного побережья было только одно удаленное цунами, порожденное Чилийским землетрясением 22 мая 1960 г., имевшим магнитуду Мж = 9.5, максимальную из когда-либо регистрировавшихся инструментально. Волны от этого цунами пересекли за 22 часа весь Тихий океан и достигли побережья России с высотами в некоторых, открытых в сторону океана бухтах до 5—6 м. Во мно-

гих местах колебания уровня океана и вызванные ими течения привели к значительному материальному ущербу. Но что еще более важно, значительные колебания уровня с размахом до 2—3 м наблюдались практически на всем протяжении береговой линии Дальнего Востока, включая те ее участки (западное побережье Охотского моря, побережье Корякии в Беринговом море), которые обычно не затрагиваются даже в случаях сильнейших региональных цунами.

Магнитудный порог для оповещения о тревоге в случае удаленных цунами отечественной службой предупреждения о цунами (СПЦ) установлен на уровне Мж = 8.5. Согласно этому порогу, в период с 1958 по 2010 гг. были объявлены девять тревог, связанных с удаленными цунами, семь из которых оказались ложными. Такая статистика показывает, что проблема удаленных цунами требует специального рассмотрения на основе численного моделирования и с привлечением всех доступных материалов исторических наблюдений.

Регламент обработки удалённых землетрясений существенно отличается от регламента обработки региональных событий и учитывает суще-

в

л

1-1

яГ н о

50

а

Г

я л

о <ч о О

40

Вд;

Поронгйск

Кор<

дивосток

ЯПОНСКОЕ МОРЕ

Охотск_Мгггдгн _

Охг

Тиличики

БЕРИНГОВО МОРЕ Усть-Кгмчгтск

Никольское Петропгвловск-Кгмчгтский

ОХОТСКОЕ МОРЕ

Холмск

• .Южно-Сгхглинск

Северо-Курильск

саков

Курильск Южно-Курильск Мглокурильское

л ^—

V \

N

\

/

\ гк

с

130

140 150 160

Восточнгя долготг, гргд

170

180

Рис. 1. Кгртг-схемг Дальневосточного побережья России и прилегающих гквгторий с указанием нгселенных пунктов, упомингемых в тексте. Штриховая линия показывает границу области, в пределах которой цунгмигенное событие считается "региональным". На врезке внизу справа показано положение изображенной на рисунке области на обзорной карте Тихого океана.

ственно больший запас времени до прихода волн, а также возможность информационного взаимодействия с Международной системой предупреждения о цунами в Тихом океане с центром в Гонолулу, которая в настоящее время располагает обширной сетью уровенных наблюдений на основе как береговых, так и донных глубоководных станций. Поэтому пропуск опасного цунами от удаленных очагов в настоящее время практически исключен. Для таких цунами остается, однако, проблема прогноза максимальных высот волн на берегу и времен достижения максимальных колебаний в конкретных пунктах побережья, а также продолжительности тревоги (определение времени безопасной отмены тревожного статуса). Учитывая большую неоднородность волнового поля цунами при трансокеанском распространении, это не является простой и тривиальной задачей даже при наличии телеметрических записей волн на промежуточных островных и донных станциях.

Частью этой же проблемы является корректное установление восточной (в районе Коман-

дорских о-вов) и южной (в районе о-ва Хоккайдо) границ географической области, принадлежность к которой определяет классификацию события как "регионального" (рис. 1). Это должно делаться как на основе изучения исторических данных, так и на основе результатов численного моделирования распространения цунами от очагов в этих пограничных районах.

АНАЛИЗ ИСТОРИЧЕСКИХ СВЕДЕНИЙ

Имеющиеся в российских каталогах [1—3] и включенные в базу данных [4] сведения о проявлении удаленных цунами на Дальневосточном побережье России весьма ограничены. Еще менее информативными в этом отношении являются зарубежные базы данных, в том числе основная из них, поддерживаемая Национальным центром данных по геофизике НОАА в Боулдере, США [5].

Наиболее сильное в прошлом столетии трансокеанское цунами, вызванное Чилийским землетрясением 22 мая 1960 г. с Мж = 9.5, наблюдалось на всем побережье Тихого океана. На восточном

побережье Японии средние высоты заплеска составляли 3—4 м, с максимумами до 7—8 м, погибло 114 человек и 90 пропало без вести, 1233 дома были полностью разрушены, свыше 3500 серьезно повреждены [6]. На тихоокеанской стороне Кури-ло-Камчатского побережья это цунами наблюдалось на всем его протяжении с высотами 2—4 м. Максимальные высоты заплеска, достигавшие 7 м, были измерены на восточном побережье Камчатки в бухтах Моржовая и Русская [3]. Данные о размерах материального ущерба и жертвах в российских каталогах отсутствуют. В [3] приводятся сведения о проявлении этого цунами на Беринго-воморском побережье Камчатки, указывающие на сильные течения и подтопление разгрузочных территорий ряда рыбокомбинатов, выбросы на берег глыб льда, повреждение причалов и мостов на речках.

Сквозь курильские проливы цунами проникло в Охотское море и вызвало значительные колебания его уровня, продолжавшиеся более двух суток. Мареограф в бухте Нагаева зафиксировал пять волн высотой до 2.2 м [7]. Высота волн на побережье Сахалина оказалась существенно меньшей и составила в Корсакове 1.2 м, в Поронайске — 0.8 м, в Катангли — 0.6 м, на мысе Крильон — 0.4 м, в Холмске — 0.1 м [2].

Второе сильнейшее трансокеанское цунами — Аляскинское 1964 г. (MW = 9.3) — слабо проявилось на дальневосточном побережье России. Максимальная высота подъема уровня составила 1 м (в пос. Подгорном на восточном побережье о-ва Парамушир), в Северо-Курильске мареограф записал волны высотой 0.8 м, на о-ве Шумшу (пос. Бабушкино) — 0.7 м [2]. На Сахалине максимальные колебания уровня были зарегистрированы в Корсакове (0.4 м). По охотскому побережью данных о проявлениях этого цунами нет.

Третье сильнейшее тихоокеанское цунами XX столетия (Алеутское 1946 г.), возникшее, однако, после землетрясения умеренной силы (его первоначально определенная магнитуда была всего 7.4), никак не проявилось на Дальневосточном побережье РФ. Возможной причиной этого является выраженная направленность излучения энергии этого цунами, узкий максимум которой пошел в сторону Гавайских и Маркизских островов [8]. Также отсутствуют для этого побережья данные о проявлении другого трансокеанского цунами — Алеутского 1957 г. (MW = 9.1).

Последнее по времени сильнейшее тихоокеанское цунами — Тохоку 11 марта 2011 г. — вызвало опасные колебания уровня на восточном побережье Курильских о-вов и Камчатки, продолжавшиеся в ряде мест более суток. Максимальные высоты волн (до 3 м) отмечены в бухте Крабовая на западном берегу о-ва Шикотан, при этом на его восточном побережье высоты заливания не превы-

шали 1.5 м. В Мало-Курильске мареограф записал колебания с размахом до 2.3 м [9]. Максимальное заливание в Северо-Курильске (о. Парамушир) достигало 2.5 м, в Буревестнике (о. Итуруп) — 2 м. В бассейне Охотского моря наблюдались только фоновые колебания уровня — максимальные высоты волн по записям мареографов были 0.53 м (Ку-рильск), 0.42 м (Корсаков), 0.44 м (Поронайск). Мареограф в бухте Нагаева записал 12—14 марта несколько волн с максимальной амплитудой в 1.1 м [10]. Причиной малых колебаний уровня в Охотском море при этом цунами является расположение его бассейна далеко в стороне от главного максимума распространения энергии, ориентированного в юго-восточном направлении.

Как отмечалось выше, реальную угрозу для Дальневосточного побережья РФ представляют южно-американские цунами. Глобальные базы данных [4, 5] содержат сведения о 17 разрушительных цунами, происшедших вблизи побережья Южной Америки за все время исторических наблюдений (1500—2013 гг.). Из них по крайней мере восемь событий отмечены в каталоге [11] как вызвавшие опасные (высотой более 1 метра) волны цунами на побережье Японских о-вов. К сожалению, соответствующие исторические данные по Курило-Камчатскому побережью отсутствуют. Однако, основываясь на модельных представлениях о распространении трансокеанских цунами и на данных наблюдений цунами 1960 г., можно предположить, что средние

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком