научная статья по теме СИЛЬНЕЙШИЕ ЦУНАМИ МИРОВОГО ОКЕАНА И ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ МОРСКИХ ПОБЕРЕЖИЙ Геофизика

Текст научной статьи на тему «СИЛЬНЕЙШИЕ ЦУНАМИ МИРОВОГО ОКЕАНА И ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ МОРСКИХ ПОБЕРЕЖИЙ»

ИЗВЕСТИЯ РАН. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА, 2014, том 50, № 5, с. 496-507

УДК 551.466;550.345

СИЛЬНЕЙШИЕ ЦУНАМИ МИРОВОГО ОКЕАНА И ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ МОРСКИХ ПОБЕРЕЖИЙ

© 2014 г. В. К. Гусяков

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН 630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 6 E-mail: gvk@sscc.ru Поступила в редакцию 10.02.2014 г., после доработки 26.03.2014 г.

Рассматриваются проблемы оценки цунамиопасности морских побережий при учете риска возникновения сильнейших цунами сейсмического происхождения. Выделен класс особо опасных трансокеанских событий, характеризующихся предельно высокими заплесками (до 40—50 м) на протяженных участках побережья (до 500—1000 км). Источником таких трансокеанских цунами в большинстве случаев являются подводные мегаземлетрясения с магнитудой 9.0 и выше, возникающие с повторяемостью от 200—300 до 1000—1200 лет на некоторых участках зон субдукции. Учет возможности возникновения таких землетрясений в субдукционных зонах, непосредственно угрожающих данному побережью, необходим при построении карт цунамирайонирования любого масштаба.

Ключевые слова: цунами, цунами-риск, цунамиопасность, цунамирайонирование, повторяемость землетрясений, природные катастрофы.

Б01: 10.7868/80002351514050046

ВВЕДЕНИЕ

Разрушительные цунами 2004 г. в Индонезии и 2011 г. в Японии привлекли внимание ученых и специалистов к проблеме оценки опасности предельно сильных мегасобытий тектонического происхождения. Оба они относятся к классу так называемых трансокеанских цунами, которые в той или иной мере затрагивают весь океанический бассейн. Для таких событий характерны большие высоты заплеска (более 20 м), наблюдающиеся на значительном протяжении (сотни километров) ближайшего побережья, но важнейшей особенностью таких предельно сильных цунами является их способность пересекать весь океанический бассейн и производить разрушения на его противоположных берегах. Такая способность есть результат действия нескольких факторов, основными из которых являются большая протяженность очага, формирующая направленный поток энергии волн и увеличенные сравнительно с обычными цунами периоды колебаний.

Особенностью, которая отличает цунами от других природных катастроф, является их способность сохранять разрушительный потенциал при распространении на большие расстояния (до 10000 км и более). Рекордом в этом отношении является, по-видимому, повреждение английской экспедиционной хижины на острове Винтер, рас-

положенном вблизи Земли Грэхема в Антарктиде, волной цунами, имевшей высоту 3—4 м после преодоления почти 16000 км от своего источника — очага землетрясения 1 апреля 1946 г. на Алеутских о-вах [1]. При распространении в океане с ровным

дном их амплитуда уменьшается как 1]4г, что является минимально возможным затуханием с точки зрения закона сохранения энергии [2]. При этом, в отличие от обычных штормовых волн, захватывающих лишь поверхностные слои, в движение вовлекается вся толща воды от поверхности до самого дна, что и делает цунами грандиозным катастрофическим явлением. Ущерб, наносимый цунами, усиливается их полной внезапностью, быстротой протекания, тяжелыми разрушениями и высокой вероятностью фатальных исходов среди людей, оказавшихся в зоне затопления.

В течение последних десятилетий, до трагических событий декабря 2004 г. в Индийском океане, цунами находились на пятом месте в ряду природных катастроф по числу жертв, после землетрясений, наводнений, тайфунов и вулканических извержений. Их доля в общем числе жертв природных катастроф в XX столетии, унесших более 4 миллионов жизней [3], была относительно невелика и составляла чуть более 1%. Индонезийская катастрофа 2004 г., унесшая 228000 жизней [4], сразу вывела цунами в статистике жертв при-

родных катастроф XXI века на первое место, на котором они, очевидно, будут находиться до момента следующего катастрофического наводнения в районе Бенгальского залива или разрушительного землетрясения в одном из мировых мегаполисов.

Цунами 2004 г. на Суматре и еще в большей мере цунами 2011 г. в Японии со всей очевидностью показали, насколько неожиданным и опасным может быть это природное явление и какое разрушительное воздействие оно способно оказать на общественно-экономические структуры в наиболее развитых и плотно заселенных частях суши, какими в большинстве стран являются участки морского побережья. Причем эти два события произошли в странах, обладавших совершенно разной степенью готовности к отражению подобных бедствий. В то время как Индонезия не имела на тот момент даже собственной национальной системы предупреждения о цунами, Япония находилась в наивысшей среди всех стран Тихоокеанского бассейна степени готовности как технически, так и организационно. Результатом тем не менее стали 18499 погибших и пропавших без вести [5] и почти четверть триллиона долларов материального ущерба [6]. Это показывает важность учета крайне редких мегасобытий в общей стратегии защиты от стихийных бедствий.

ТРАНСОКЕАНСКИЕ ЦУНАМИ

Формальное условие выделения трансокеанских цунами в исторических каталогах состоит в проверке наличия высот заплеска более 5 м на расстоянии свыше 5000 км от очага цунами [7]. Физический смысл этого критерия заключается в способности цунами производить разрушения на противоположных берегах океанического бассейна. Оказывается, что среди более чем 2250 цуна-мигенных событий, происшедших в Мировом океане с 2000 г. до н.э. по настоящее время, таких событий насчитывается всего 15—16, т.е. менее 1% от общего числа. Однако эти события ответственны за более чем половину от общего числа жертв цунами и за значительную долю произведенного материального ущерба.

Оставшиеся 99% — это локальные и региональные цунами. Создаваемые ими высоты заплеска на ближайшем побережье могут быть весьма значительны и достигать десятков и даже сотен метров, с рекордной высотой в 525 м, измеренной в бухте Литуйя (Аляска) после берегового обвала, вызванного землетрясением магнитудой около 8, происшедшим в этом районе 10 июля 1958 г. [8]. Однако протяженность зоны опасного воздействия таких цунами, как правило, невелика и составляет от нескольких сотен метров (в случае локальных цунами обвального происхождения) до

первых сотен километров (в случаях сильных цунами сейсмотектонического происхождения).

В противоположность этому разрушительные эффекты от сильнейших трансокеанских цунами могут проявляться на значительно больших участках побережья протяженностью до 1000 км и более. Анализ распределения высот цунами Тохоку 11 марта 2011 г., измеренных международной исследовательской группой по изучению его последствий [9], показывает, что заплески с высотами более 30 м наблюдались на протяжении 210 км побережья, с высотами более 20 м—350 км и более 10 м—550 км. Зона опасных (более 3 м) заплесков охватила практически все восточное побережье Японии, протяженностью более 2000 км.

Самым важным, однако, является то, что такие цунами способны производить разрушительный эффект в дальней зоне, вплоть до противоположных берегов океанического бассейна, чего никогда не происходит при обычных, даже разрушительных региональных цунами. При них могут наблюдаться большие, достигающие 20—30 м высоты заплеска, однако зона таких заплесков ограничена ближайшим к очагу участком побережья, за пределами которого высоты волн быстро спадают. В дальней же зоне такие цунами, как правило, регистрируются только инструментально.

Список 15 трансокеанских цунами, известных в настоящее время, приведен в таблице, положение их очагов показано на рис. 1. Дополнительным кандидатом на включение в эту таблицу является Санах-Кадьякское цунами 11 июля 1788 г., охватившее огромную область к югу от п-ова Аляска. При этом цунами волны высотой более 5 м наблюдались на протяжении более 700 км побережья с максимальными заплесками, достигавшими 100 м (50 сажен) [10]. Причиной его не включения в таблицу является отсутствие на данный момент достоверных сведений о проявлениях этого цунами в дальней зоне. Такие сведения, однако, могут появиться в будущем при более тщательном поиске исторических и архивных данных, а также в ходе исследования геологических следов палеоцунами на удаленных побережьях и островах Тихого океана.

Рамки настоящей статьи не позволяют дать хотя бы краткую характеристику каждому из включенных в таблицу событий. Единственное замечание, которое необходимо сделать, касается Критского цунами 21 июля 365 г. Согласно сформулированному выше формальному критерию, это событие не должно называться трансокеанским, поскольку произошло в Средиземном море, однако по своей физической природе и масштабу разрушительного эффекта оно вполне соответствует данной категории. Очаг землетрясения 365 года, макросейсмическая магнитуда которого оценивается величиной 8 или выше, располагался вблизи

Список исторически известных трансокеанских цунами и их основные параметры

Дата и местоположение M N I HmNF, м HmFF, м fnf fff

21 июля 365 г., о. Крит 81 3 4 неизв. 10 5.000 700

26 января 1700 г., Каскадия 91 7 3.5 10 2-4 неизв. 0

17 октября 1737 г., Камчатка 91 6 4 63 12-15 неизв. неизв.

1 ноября 1755 г., Лиссабон 8.51 51 4 30 7 ~10.000 неизв.

7 ноября 1837 г., Чили 8.51 20 3.5 8 6 0 62

13 августа 1868 г., Чили 91 99 3.5 15 5.5 612 7

9 мая 1877 г., Чили 91 111 4 24 12 512 50

15 июня 1896 г., Япония 7.61 62 4 38.2 9.0 27.122 0

1 апреля 1946 г., Алеуты 8.62 542 4 42.2 20.0 5 162

4 ноября 1952 г., Камчатка 9.02 314 4 18 9.1 >10.000 0

9 марта 1957 г., Алеуты 9.12 304 3.5 22.8 16.1 0 0

22 мая 1960 г., Чили 9.62 537 4 15.2 10.7 1.000 283

28 марта 1964 г., Аляска 9.32 292 4 68 4.9 106 18

26 декабря 2004 г., Суматра 9.02 1015 4.1 50.9 9.6 175.827 52.071

11 марта 2011 г., Тохоку 9.02 5578 4.2 55.9 3.0 18.497 2

Примечание. М — магнитуда порождающего землетрясения, N — число имеющихся измерений высот волн в базах данных [11, 12], I — интенсивность цунами по шкале Соловьева—Имамуры, Нт^ — максимальная высота цунами в ближней зоне, Нтрр — максимальная высота цунами в дальней зоне (более 5000 км от очага), — число жертв в бли

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