Тщательный анализ всех имеющихся данных позволяет предвидеть, в каких районах и с какой силой могут проявляться землетрясения в будущем. В этом сущность проблемы сейсмического районирования России, на основании которого составляются специальные инструкции и правила, регулирующие сейсмостойкое строительство. Сохранение зданий от разрушений при подземных толчках обеспечивается высоким качеством строительства, укреплением стен поэтажными железобетонными поясами, ограничением этажности, упрощением плана здания с приближением его к изометрическим формам, ликвидацией выступов, балконов, парапетов и др.

Карта сейсмического районирования, составленная Гео­физическим институтом Академии наук РФ, одобрена Советом по сейсмологии при Президиуме Академии наук РФ и утверждена Правительством РФ в качестве официального документа, по которому устанавливается исходная цифра сейсмической балльности (т.е. силы вероятных землетрясений) для всех населенных пунктов сейсмических районов РФ. Согласно этой карте, различные сейсмические зоны занимают соответствующие площади.

В дальнейшем исследования направляются на уточнение имеющейся карты сейсмического районирования, разработку методов сейсмического районирования, изучение влияния местных геологических условий на сейсмический эффект, тщательное и глубокое изучение геологических условий возникновения землетрясений. Все это требует широкого развития сейсмической службы и дальнейшей разработки методов интерпретации сейсмических наблюдений. Конечная задача подобных исследований состоит в решении проблемы прогноза, т. е. определения более точного момента, времени и места возможного землетрясения.

Проблема прогноза землетрясений состоит в последовательном уточнении места и времени, в пределах которых следует ожидать разрушительные землетрясения той или иной энергии.

Различают несколько стадий прогноза:

на годы (долгосрочный прогноз);

на месяцы (среднесрочный прогноз);

на неделю и меньше (краткосрочный прогноз);

на дни и часы (непосредственный прогноз).

На территории страны развернута Единая система сейсмических наблюдений (ЕССН), включающая сеть сейсмических станций, расположенных в разных точках страны, и вычислительные обрабатывающие центры. На сейсмической станции производятся регистрация сейсмического волнового поля, определение характеристик сейсмического сигнала: время поступления, тип сейсмической волны, максимальная амплитуда в микрометрах (мкм) и соответствующий ей период. Эти данные передаются в вычислительно-обрабатывающий центр по различным каналам связи. В вычислительном центре производится определение характеристик очага землетрясения: координаты эпицентра, глубина, магнитуда, время начала землетрясения. Помимо сейсмической сети станций развернута сеть станций наблюдения за изменениями геомагнитного поля Земли, которые являются предвестниками землетрясений. Такая сеть станций сейсмических наблюдений предназначена, в основном, для определения долгосрочного прогноза.

На территории Российской Федерации и бывших союзных республик работает Среднеазиатский региональный центр прогноза землетрясений, созданный на базе Института сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН Таджикистана. Действует Кавказский региональный центр прогноза землетрясений в Тбилиси. Проводятся исследования в территориальном центре прогноза на Камчатке. Главная цель проводимых исследований - осуществление долгосрочных прогнозов.

Со среднесрочным прогнозом дело обстоит сложнее. Здесь счет идет уже на недели, для передачи и обработки данных дорог каждый день, и поэтому необходима автоматизированная система прогноза землетрясений. Элементы такой системы имеются в ряде регионов нашей страны.

С краткосрочным прогнозом положение тяжелое. Счет в таком прогнозе идет на дни и часы. Передачу данных надо вести в реальном времени. Это значит, что данные регистрации должны поступать в центр прогноза прямо после их получения на наблюдательных пунктах. Пункты расположены в различных труднодоступных местах, связи, как правило, нет. Единственный путь - связь через искусственные спутники Земли. В настоящее время системы краткосрочного прогноза в нашей стране и за рубежом еще не созданы. Однако технические средства для создания подобной системы имеются.

Отсутствует также в нашей стране и за рубежом система осуществления непосредственного прогноза.

Методы прогноза землетрясений основываются на наблюдении аномалий геофизических полей, измерении значений этих аномалий и обработке полученных данных. Соответственно различают несколько методов прогноза землетрясений.

Метод оценки сейсмической активности. Месторасположение и число толчков различной магнитуды могут служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Часто сильное землетрясение сопровождается большим числом слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требуют большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных.

Метод измерения движения земной коры. Географические съемки с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации (изменения формы) поверхности Земли. На поверхности Земли проводится точная съемка с помощью лазерных источников света. Съемки требуют больших затрат времени и средств, поэтому такие измерения производят один раз в несколько лет.

Метод выявления опускания и поднятия участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелировок на суше или море, мореографов в море. Поднятие и опускание участков земной коры может свидетельствовать о возможности сильного землетрясения.

Метод измерения наклонов земной поверхности. Для измерения вариаций угла наклона земной поверхности используются специальные приборы - наклономеры. Сеть наклономеров обычно устанавливают около разломов на глубине 1-2 м и ниже поверхности земли. Измерения на этой сети указывают на выразительные изменения наклонов незадолго до возникновения землетрясений.

Метод измерения деформации горных пород. Для измерения деформаций горных пород бурят скважину и устанавливают в ней деформографы, фиксирующие величину относительного смещения двух точек.

Метод определения уровня воды в колодцах и скважинах. Уровень грунтовых вод перед землетрясением часто повышается или понижается, по-видимому, из-за изменений напряженного состояния горных пород. Уровень воды в скважинах, находящихся вблизи эпицентра, часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других - ниже.

Метод оценки изменения скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются, а также от содержания воды и других физических характеристик. При землетрясениях образуются различные типы сейсмических волн. Наибольший интерес среди этих волн представляют продольная и поперечная волны. Перед сильным землетрясением наблюдается резкое уменьшение отношения скоростей продольных и поперечных волн, что может явиться признаком, подтверждающим возможность землетрясения.

Метод регистрации изменения геомагнитного поля. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движений земной коры. С целью измерения малых вариаций магнитного поля используют специальные приборы - магнитометры.

Метод регистрации изменения земного электросопротивления. Одной из причин изменения электросопротивления горных пород может явиться изменение напряженности горных пород и содержания воды в земле, что, в свою очередь, может быть связано с возможностью возникновения земле­трясения. Измерения электросопротивления проводят с помощью электродов, помещаемых в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними.

Метод определения содержания радона в подземных водах. Радон - это радиоактивный газ, присутствующий в грунтовых водах и в воде скважин. Период полураспада его равен 38 суткам. Радон постоянно выделяется из земли в атмосферу. Перед землетрясением происходит резкое изменение количества радона, выделяющегося из воды глубоких скважин.

Метод наблюдения за необычным поведением животных, птиц, рыб. Теоретические основы этого метода еще не разработаны. Необычное поведение многих живых существ объясняется тем, что они гораздо более чувствительны к звукам и вибрациям, чем человек.

Для принятия решения по ликвидации последствий землетрясений необходимо умение оценить эти последствия.

Существует несколько способов оценки последствий землетрясений . Основу этих способов составляют использование карт сейсмического районирования, на которых выявлены очаги будущих землетрясений, построение для этих очагов моделей изосейст (т. е. линий равной балльности) и оценка вероятностей разрушения зданий различных типов, попадающих в область действия землетрясения.

Оценку последствий землетрясений для данного региона представляют в виде суммарного от ущерба всех землетрясений в течение заданного интервала времени. Методика получения данных оценок разработана в ИФЗ АН РФ. Данные оценки получены в виде величин сейсмического риска за интервал времени 20-25 лет. Эта методика основана на том, что землетрясения представляют собой случайный поток Пуассона, и не учитывает ущерб от повторных толчков (афтершоков). Полученные оценки представляют интерес для долгосрочного прогнозирования ущерба от землетрясений, причиняемого народному хозяйству.

Главной целью аварийно-спасательных и других неотложных работ при землетрясениях является поиск и спасение пострадавших, блокированных в завалах, в поврежденных зданиях, сооружениях, оказание им первой медицинской помощи и эвакуация нуждающихся в дальнейшем лечении в медицинские учреждения, а также первоочередное жизнеобеспечение пострадавшего населения.

Неотложные работы при землетрясениях направлены на локализацию, подавление или снижение до минимально возможного уровня воздействия вредных и опасных факторов, препятствующих проведению аварийно-спасательных работ и угрожающих жизни и здоровью пострадавших и спасателей, оказание пострадавшему населению необходимой помощи.

Аварийно-спасательные работы при землетрясениях должны начинаться немедленно и вестись непрерывно, днем и ночью, в любую погоду, обеспечивать спасение пострадавших в сроки их выживания в завалах.

В ходе ведения спасательных работ в завалах и в других сложных условиях могут назначаться микропаузы - "минуты тишины" продолжительностью 2-3 минуты для кратковременного отдыха и прослушивания завалов с целью поиска пострадавших.

Величина и структура потерь населения при землетрясениях определяются интенсивностью землетрясения; типами зданий и сооружений, в которых размещается население в момент толчков, и характером его размещение (открыто на местности, в зданиях и сооружениях различных типов). Вместе с тем структура травматических повреждений также зависит от положения тела человека в момент землетрясения. При этом механизм поражения людей в результате непосредственного воздействия факторов, причиной которых являются подземные толчки, может быть различным. Отечественные авторы считают, что при землетрясениях до 45 % травм возникает от падающих конструкций зданий, а 55 % - от неправильного поведения людей (паника, неумение укрыться, падения с высоты и т.п.).

Существенные особенности землетрясений состоят в том, что поражающее воздействие на людей, разрушение жилых домов, производственных зданий, сооружений и других народнохозяйственных объектов происходят в короткие сро­ки - считанные десятки секунд. При этом очень редко при­чиной человеческих жертв бывает непосредственное движе­ние (колебание) почвы. Большинство жертв является резуль­татом падения предметов, стекол, камней, стен и т. д., когда сильные колебания сотрясают, разрушают здания и соору­жения.

Основные причины несчастных случаев при землетрясениях:

· обрушение отдельных частей здания;

· падение (особенно с верхних этажей) битых стекол;

· зависание и падение на проезжую часть улицы разорванных электро­проводов;

· падение тяжелых предметов в квартире;

· пожары, вызванные утечкой газа из поврежденных труб и замыканием электролиний;

· неконтролируемые действия людей в результате паники.

Причины травм и гибели людей при всем их многообразии можно уменьшить, если усвоить порядок действий и выполнить ряд рекомендаций при землетрясении.

Не следует пугаться каждого землетрясения. Относительно слабые землетрясения (до 5 баллов) не причиняют ущерба. Но надо запомнить описание и опасные признаки землетр­сения, при котором сила колебаний сразу или постепенно достигла 5-6 баллов, после чего (в одной трети случаев) колебания становятся еще сильнее, достигая" 7 баллов и более. Если начинаются 8-9-балльные толчки до того времени, когда последуют самые сильные колебания и возникнет опасность разрушения здания, пройдет, скорее всего, 15-20 секунд. Наиболее сильные колебания длятся обычно несколько десятков секунд, расшатывая здания. Затем колебания идут на убыль в течение примерно 30 секунд или более.

Учитывая прочность здания, местонахождение в этом здании в данное время и названную величину запаса времени (15-20 секунд), можно выбрать разумный способ поведения во время сильного землетрясения: либо занять относительно безопасное место внутри здания, либо попытаться быстро покинуть его.

Усвоенный заранее порядок поведения людей на случай землетрясения в самых обычных условиях: дома, на работе, на улице, в кино, театре и т. д., - поможет действовать результативно и спокойно. Но надо быть готовым действовать, сообразуясь с конкретной обстановкой.

После сильной раскачки и толчков здание может начать разрушаться: могут падать отдельные плиты перекрытия или блоки капитальных стен. В этом случае попытка покинуть здание во время землетрясения может быть менее рискованной, чем пребывание внутри здания. Однако необходимо иметь в виду, что ни разрушение перегородок (некапитальных стен), ни падение навесных стеновых панелей каркасных зданий не указывает на то, что здание неизбежно должно рухнуть.

В сейсмоопасных районах для выработки эффективных действий на случай землетрясения с целью уменьшения числа травм и человеческих жертв необходимо заблаговременно усвоить следующие рекомендации:

· Наметить заранее план действий в чрезвычайной обстановке и договориться о месте сбора семьи после землетрясения, составить список телефонов, чтобы можно было в случае необходимости вызвать противопожарную, медицинскую помощь, милицию или представителей МЧС РФ.

· Определить путь выхода из здания с учетом малого запаса времени до наибольших колебаний и толчков. Землетрясение может случиться ночью, при этом в дверях и проходах будут скопления людей, и это может по­мешать быстрому выходу из здания. Поэтому для эвакуации необходимо использовать окна первого этажа.

· Определить наиболее безопасные места (в квартире, на работе, вблизи рабочего места), где можно переждать толчки. Это проемы капитальных внутренних стен, углы, образованные капитальными внутренними стенами, места у капитальных внутренних стен, у колонн и под балками каркаса. Наиболее опасными местами в зданиях во время землетрясения являются большие застекленные проемы наружных и внутренних стен, угловые комнаты, особенно последних этажей, лифты.

· Регулярно проверять состояние электропроводки, водопроводных и газовых труб. Все взрослые члены семьи (жильцы дома) должны быть обучены отключению электричества, газа и воды в квартире, в подъезде, в доме, а также оказанию первой медицинской помощи, прежде всего, при травмах. Заранее подготовить самые необходимые вещи (предметы) и хранить их в месте, известном всем членам семьи (радиоприемник на батарейках; запас консервированных продуктов и питьевой воды из расчета на 3-5 суток; аптечка первой медицинской помощи с двойным запасом перевязочных материалов и с набором лекарств, необходимых хронически больным членам семьи; переносной электрический фонарь, ведро с пе­ком, огнетушитель автомобильный - следует заранее научиться им пользоваться.

· Документы хранить в одном легкодоступном месте, желательно недалеко от входа в квартиру. Там же целесообразно иметь рюкзак, в котором должны быть фонарь, топорик (секач), спички, немного еды, аптечка, свечи, запасная одежда и обувь (по сезону) в расчете на всю семью. При наличии гаража или садового домика их можно использовать как убежища в первые дни после землетрясения. Там можно хранить запас продовольствия и одежды. При этом надо учитывать, что менее надежными являются постройки, расположенные на оползневых склонах.

· Шкафы, этажерки, стеллажи, полки прочно прикрепить к стенам, к полу; мебель разместить так, чтобы она не могла упасть на спальные места, перекрыть выходы из комнат, загородить двери; тяжелые вещи, лежащие на полках или на мебели (включая антресоли), прочно закрепить или переместить вниз.

· Не устраивать полки над спальными местами, входными дверями, плитами, раковинами, унитазами; закрыть переднюю часть полок с посудой, надежно закрепить люстры и люминесцентные светильники.

· Не загромождать вещами вход в квартиру, коридоры и лестничные площадки.

· Емкости с легковоспламеняющимися веществами и едкими жидкостями хранить надежно закупоренными так, чтобы они не могли упасть и разбиться при колебании здания.

· Периодически проводить тренировки быстрой эвакуации, продумать, как повысить безопасность детей, пожилых людей, инвалидов и больных.

Массовые разрушения жилых и общественных зданий на значительной территории, повреждение дорог, железнодорожных путей, выход из строя объектов энергообеспечения и коммунальных сетей, телефонной связи, гибель большого количества людей и животных - все это требует решения сложных взаимосвязанных задач по ликвидации последствий землетрясений.

В ходе ликвидации последствий любого землетрясения можно выделить два основных этапа:

Этап 1. В первые часы и сутки после землетрясения не­обходимо в кратчайшие сроки взять под жесткий контроль и организовать целенаправленную деятельность всех местных и прибывающих сил и средств для спасения людей, оказавшихся в завалах разрушенных зданий и сооружений. Для этого нужно восстановить нарушенное управление, оценить обстановку и масштабы последствий землетрясения, усилить комендантскую службу и охрану общественного порядка, изолировать от посторонних пострадавшие районы, создать группировку сил и организовать поисково-спасательные и другие неотложные работы, обеспечить минимально необ­ходимые условия жизни людей в районе бедствия.

Практически стоит задача создать новую систему управления, способную организовать деятельность всех структурных звеньев общественного и хозяйственного управления, задействованных для ликвидации последствий землетрясения. При этом главным условием является проведение всего комплекса работ в возможно короткие сроки.

При спасательных и других неотложных работах, а также при работах по обеспечению жизнедеятельности населения основными задачами являются:

По спасательным работам:

· определение объемов и степени повреждений различных зданий и сооружений, выявление мест наибольшего скопления пострадавших в завалах и рассредоточение для их спасения основных сил и средств; о поиск и извлечение пострадавших из-под завалов, оказание им первой медицинской и первой врачебной помощи с последующей эвакуацией в стационарные лечебные учреждения; о извлечение из-под завалов погибших людей, их регистрация и организация захоронения.

По другим неотложным работам:

· расчистка подъездных путей и площадок для расстановки прибывающей техники, устройство проездов и поддержание в исправном состоянии маршрутов движения; восстановление разрушенных желез­нодорожных магистралей; о локализация и тушение пожаров, ликвидация аварий и их последствий на коммунально-энергетических и технологических сетях, угрожающих жизни пострадавших и затрудняющих спасательные работы; о обрушение конструкций зданий и сооружений, угрожающих обвалом, крепление неустойчивых частей завалов от перемещений в процессе работ;

· восстановление стационарных электросетей для освещения основных транспортных магистралей городов и населенных пунктов, а также объектов, на которых проводились спасательные работы; о организация комендантской службы и охраны общественного порядка (ООП) в целях упорядочения движения транспорта на объектах работ и прилегающих автомагистралях; о осуществление контроля за применением техники в соответствии с ее предназначением, а также пресечение случаев воровства и мародерства;

· учет и передача в соответствующие органы обнаруженных в ходе работ ценностей (денег, облигаций, ювелирных изделий и т. д.); организация комплекса противоэпидемических и санитарно-гигиенических мероприятий в целях предупреждения заболеваний среди личного состава, привлекаемого для проведения спасательных работ; организация захоронения животных, погибших во время землетрясения.

По материальному и техническому обеспечению:

· укомплектование формирований спасательных служб автокранами, экскаваторами, погрузчиками, бульдозерами, автосамосвалами и средствами малой механизации;

· техническое обслуживание и текущий ремонт техники, обеспечение ее горюче-смазочными материалами; о своевременное обеспечение личного состава спасательных служб сменным обмундированием, средствами индивидуальной защиты, необходимым инструментами и оборудованием; о обеспечение жизнедеятельности личного состава спасательных служб, размещение, организация питания, банно-прачечного и медицинского обслуживания, работы почтовой связи.

По обеспечению жизнедеятельности населения пострадавших городов и населенных пунктов:

· временное отселение из пострадавших районов нетрудоспособного населения, в первую очередь женщин и детей, в непострадавшие районы и области;

· обеспечение пострадавшего населения теплыми вещами и предметами первой необходимости, организация питания и обеспечение во­дой, временное размещение в палатках, домиках и сохранившихся сейсмоустойчивых зданиях; профилактика и предупреждение возникновения инфекционных заболеваний среди населения, своевременное выявление и изоляция заболевших;

· проведение комплекса мероприятий по ликвидации психологических травм и шоковых состояний, организация справочно-информационной службы о местах и времени захоронения погибших, размещении пострадавших в лечебных учреждениях и местах расселения эвакуированного населения.

Этап 2. При ликвидации последствий землетрясений развертываются работы по экономическому и социальному восстановлению пострадавших районов: возобновление производственной деятельности промышленности и объектов инфраструктуры, обеспечение жизнедеятельности населения в пострадавших районах.

Параллельно со строительно-монтажными работами выполняются следующие работы:

· разборка завалов и вывоз поврежденных конструкций и строительного мусора в отвалы;

· санитарная очистка городов и населенных пунктов; доставка вагон-домиков со станций разгрузки в назначенные места;

· сбор и сдача металлолома;

· другие работы в интересах обеспечения жизнедеятельности населения.

По заключению ученых, сейсмическая активность Земли в ближайшие годы будет нарастать.

Вулканы

Вулканическая деятельность возникает в результате постоянных активных процессов, происходящих в глубинах Земли. Вулканические извержения угрожают тем жителям Земли, которым грозят и землетрясения. Около 200 млн человек проживают в опасной близости к действующим вулканам.

Вулканы (по имени бога огня Вулкана) представляют геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергается на земную поверхность магма. Обычно вулканы - это отдельные горы, сложенные из продуктов извержений. Магматические очаги находятся в мантии на глубине 50-70 км или в глубине земной коры.

К наиболее опасным явлениям, сопровождающим извержения вулканов, относятся лавовые потоки, выпадения тефры, вулканические грязевые потоки, вулканические наводнения, палящая вулканическая туча и вулканические газы.

Лавовые потоки состоят из лавы - расплава горных пород, разогретых до 900-1000°С. В зависимости от состава горных пород лава может быть жидкой или вязкой. При извержении вулкана лава изливается из трещин в склоне вулкана либо переливается через край кратера вулкана и стекает к его подножию. Лавовый поток передвигается тем быстрее, чем мощнее сам лавовый поток, больше уклон конуса вулкана и жиже лава. Диапазон скоростей лавовых потоков достаточно широк: от нескольких сантиметров в час до не­скольких десятков километров в час. В отдельных, наиболее опасных случаях скорость лавовых потоков может достигать 100 км в час. Чаще всего она не превышает 1 км в час.

Лавовые потоки при смертоносных температурах представляют опасность лишь тогда, когда на их пути оказываются населенные пункты. Однако и в этом случае остается время на эвакуацию населения и проведение различных защитных мероприятий.

Тефра состоит из обломков застывшей лавы, более древних подповерхностных горных пород и раздробленного вулканического материала, образующего конус вулкана. Тефра образуется при вулканическом взрыве, сопровождающем извержение вулкана. Наиболее крупные обломки тефры называются вулканическими бомбами.

Вулканические бомбы отлетают на несколько километров от кратера. Выпадение тефры приводит к уничтожению животных, растений, возможна гибель людей. Вероятность выпадения тефры на населенный пункт в значительной степени зависит от направления ветра.

Мощные слои пепла на склонах вулкана находятся в неустойчивом положении. Когда на них ложатся новые порции пепла, они соскальзывают со склона вулкана. В некоторых случаях пепел пропитывается водой, в результате чего образуются вулканические грязевые потоки. Скорость грязевых потоков может достигать нескольких десятков километров в час. Такие потоки обладают значительной плотностью и мо­гут во время своего движения увлекать крупные глыбы, что увеличивает их опасность. Из-за большой скорости движения грязевых потоков затрудняются проведение спасательных работ и эвакуации населения.

При таянии ледников во время вулканических извержений может сразу образоваться огромное количество воды, что приводит к вулканическим наводнениям . Точно подсчитать, какое количество воды спустил ледник, трудно, хотя это весьма важно для планирования мер защиты от вулканического наводнения. Это объясняется тем, что ледники имеют много внутренних полостей, заполненных водой, которая добавляется к воде, возникающей при таянии ледников во время вулканического извержения.

Палящая вулканическая туча представляет собой смесь раскаленных газов и тефры. Поражающее действие палящей тучи обусловлено образующейся при ее возникновении ударной волной (ветром у краев тучи), распространяющейся со скоростью до 40 км/ч, и валом жара (до 1000°С). Кроме того, сама туча может передвигаться с большой скоростью (90-200 км/ч).

Вулканическое извержение всегда сопровождается выделением вулканических газов и смеси с водяными парами.

Вулканические газы представляют собой смесь сернистого и серного окислов, сероводорода, хлористоводородной и фтористоводородной кислот в газообразном состоянии, а также углекислого и угарного газов в больших концентрациях, смертельно опасных для человека. Выделение вулканиче­ских газов может продолжаться десятки миллионов лет даже после того, как вулкан перестал выбрасывать лаву и пепел.

В 1983 г. по инициативе ЮНЕСКО была разработана классификация, согласно которой выделено 89 вулканов с высокой степенью риска. В настоящее время не существует единой методики оценки вулканической опасности. Наиболее полное исследование по этому вопросу, имеющее более чем двухсотлетнюю историю, изложено в руководстве по составлению карты вулканической опасности геологической службы Японии. Из него следует, что оценка вулканической опасности индивидуальна не только для каждого вулканического района, но и для отдельного вулкана.

В зависимости от положения вулканов по отношению к населенным пунктам - расстояния, рельефа местности, а также от наличия на вулканах или рядом с ними ледников, от толщины снежного покрова, времени года, когда может про­изойти извержение, и метеорологических условий каждый из действующих вулканов Курило-Камчатского региона представляет определенную степень опасности. Различия в факторах опасности усугубляются индивидуальными особенностями вулканов.

Вулканы подразделяются на действующие, уснувшие и потухшие .

До сих пор среди ученых нет единого мнения по поводу определения действующего вулкана. Многие потухшие вулканы могут стать действующими, как это произошло с вулканами Мон-Пеле, Везувием или Безымянным, который неожиданно начал извергаться в 1955 г., а до этого времени молчал больше тысячи лет.

Извержения вулканов бывают длительными и крат­ковременными. Продукты извержения (газообразные, жидкие, твердые) выбрасываются на высоту 1-5 км и переносятся на большие расстояния. Концентрация вулканического пепла бывает настолько большой, что возникает темнота, подобная ночной. Объем излившейся лавы достигает десятков кубических километров. Извержение вулкана Везу­вия полностью уничтожило Помпею. Толщина слоя вулканического пепла, покрывшего этот город, достигла 8 м.

Существует три главных типа извержений: эффузивный (гавайский), смешанный (стромболианский), экструзивный (купольный).

Замечена взаимозависимость вулканической деятельностью и землетрясений. Сейсмические толчки, как правило, обозначают начало извержения. При этом опасность представляют лавовые фонтаны, потоки горячей лавы, раскаленные газы. Взрывы вулканов могут инициировать оползни, обвалы, лавины, а на морях и в океанах - цунами.

Для обоснованной картины вулканической опасности необходимы фундаментальные работы: оценка масштаба вулканических извержений в доисторическое и историческое время (анализ катастрофических извержений в прошлом); анализ катастрофических извержений аналогичных вулка­нов в других частях Земли; оценка масштаба современных извержений, их максимальной мощности. Только изучив тенденцию в развитии вулкана, можно определить степень его опасности в настоящее время.

Для прогноза места и времени вулканических извержений требуется мониторинг с применением инструментальных геофизических, геохимических и визуальных методов.

В Курило-Камчатском регионе наиболее опасны вулканы, располагающиеся в непосредственной близости от крупных населенных пунктов: г. Петропавловска-Камчатского и г. Ели- ово (Авачинская группа вулканов); г. Ключи (Ключевская группа вулканов и вулкан Шивелуч); г. Северо-Курильск, Северные Курилы - вулкан Эбеко.

Районирование областей вулканической опасности предполагает выделение районов разной степени опасности от последствий вулканических извержений: вулканических бомб, выпадения тефры, лавовых потоков, пирокластических потоков (палящих туч), обломочных лавин и обрушений склонов вулканов, направленных взрывов, грязевых потоков, вулканических землетрясений, вулканических газов, заражения питьевой воды. Необходимо также выделение районов, наименее опасных от вулканических извержений.

В результате вулканического районирования могут быть построены несколько типов карт вулканической опасности:

· вулканологическая карта, отображающая физические эффекты исто­рических и доисторических вулканических извержений;

· информационная карта для нужд администрации населенных пунктов;

· информационная карта для населения.

Похожая информация.

Прогноз землетрясений - наиболее важная проблема, которой занимаются ученые во многих странах мира. Однако, несмотря на все усилия, этот вопрос еще далек от разрешения. Прогнозирование землетрясений включает в себя как выявление их предвестников, так и сейсмическое районирование, то есть выделение областей, в которых можно ожидать землетрясение определенной магнитуды или бальности. Предсказание землетрясений состоит из долгосрочного прогноза на десятки лет, среднесрочного прогноза на несколько лет, краткосрочного на несколько недель или первые месяцы и объявление непосредственной сейсмической тревоги. Наиболее впечатляющий достоверный прогноз землетрясения был сделан зимой 1975 года в городе Хайчен на северо-востоке Китая. Наблюдая этот район в течение нескольких лет разными методами, был сделан вывод о возможном сильном землетрясении в ближайшем будущем. Возрастание числа слабых землетрясений позволило объявить всеобщую тревогу 4 февраля в 14 ч. Людей вывели на улицы, были закрыты магазины, предприятия и подготовлены спасательные команды. В 19 ч 36 мин произошло сильное землетрясение с магнитудой 7,3, город Хайчен подвергся разрушению, жертв было мало. Но даже наряду с другими удачными предсказаниями землетрясений они скорее исключение, чем правило. Сейсмическое районирование разного масштаба и уровня проводится на основании учета множества особенностей: геологических, в частности тектонических, сейсмологических, физических и др. Составленные и утвержденные карты обязаны учитывать все строительные организации несмотря на то, что увеличение предполагаемой силы землетрясения хотя бы на 1 балл влечет за собой многократное удорожание строительства, так как связано с необходимостью дополнительного укрепления построек. Сейсмическое районирование территории предполагает несколько уровней от мелко- к крупномасштабным. Например, для городов или крупных промышленных предприятий составляют детальные карты микросейсмического районирования, на которых необходимо учитывать особенности геологического строения небольших участков, состав грунтов, характер их обводненности, наличие скальных выступов горных пород и их типы. Наименее благоприятными являются обводненные грунты (возникновение гидравлического удара), рыхлые суглинки, лессы, обладающие большой просадочностью. Аллювиальные равнины более опасны при землетрясении, чем выходы скальных пород. Все это надо учитывать при строительстве и проектировании зданий, гидроэлектростанций, заводов. Сейсмостойкому строительству во всех странах уделяется очень большое внимание, особенно для таких ответственных объектов, как атомные электростанции, гидроэлектростанции, химические и нефтеперерабатывающие заводы. Проектирование и строительство зданий в сейсмоопасных зонах требуют сделать их устойчивыми к землетрясениям. Как метко отмечено в книге Дж. Гира и Х. Шаха (1988 год), самое главное в проектировании сейсмостойких зданий - это "связать" здание, то есть соединить все элементы постройки: балки, колонны, стена и плиты в единую прочную, но вместе с тем и гибкую конструкцию, способную противостоять колебаниям грунта. Благодаря таким мерам в Мехико строят здания по 35-45 этажей, а в Токио, высокосейсмичном районе, - даже в 60 этажей. Такие постройки обладают гибкостью, то есть способностью качаться, изгибаться, как деревья при сильном ветре, но не разрушаться. Хрупкие же материалы, например кирпич или кирпич-сырец, разрушаются сразу. Не забудем также, что в Японии много атомных электростанций, но конструкция их зданий рассчитана на очень сильные землетрясения. Старые постройки стягивают стальными обручами или тросами, укрепляют снаружи железобетонной рамой, скрепляют арматурой, проходящей через все стены. Существующие нормы и правила не в состоянии, конечно, полностью обеспечить сохранность объектов при землетрясении, но они значительно снижают последствия ударов стихии и поэтому требуют неукоснительного выполнения. Существует большое количество разнообразных предвестников землетрясений, начиная от собственно сейсмических, геофизических и кончая гидродинамическими и геохимическими. Можно проиллюстрировать их несколькими примерами. Так, сильные землетрясения в противоположность слабым в конкретном районе происходят через значительные промежутки времени, измеряемые десятками и сотнями лет, так как после разрядки напряжений необходимо время для их возрастания до новой критической величины, а скорость накопления напряжений по Г.А. Соболеву не превышает 1 кг/см2 в год. К. Касахара в 1985 году показал, что для разрушения горной породы необходимо накопить упругую энергию в 103 эрг/см3 и объем горных пород, высвобождающий энергию при землетрясении, связан прямой зависимостью с количеством этой энергии. Следовательно, чем больше магнитуда землетрясения, а соответственно и энергия, тем больше будет временной интервал между сильными землетрясениями. Данные по сейсмически активной Курило-Камчатской островной дуге позволили С.А. Федотову установить повторяемость землетрясений с магнитудой М = 7,75 через 140 ? 60 лет. Иными словами, выявляется некоторая периодичность или сейсмический цикл, позволяющий давать хотя и очень приблизительный, но долгосрочный прогноз. Сейсмические предвестники включают рассмотрение группирования роев землетрясений; уменьшение землетрясений вблизи эпицентра будущего сильного землетрясения; миграции очагов землетрясений вдоль крупного сейсмоактивного разрыва; асейсмические скольжения по плоскости разрыва на глубине, возникающие перед будущим внезапным сдвигом; ускорение вязкого течения в очаговой области; образование трещин и подвижек по ним в области концентрации напряжений; неоднородность строения земной коры в зоне сейсмичных разрывов. Особый интерес в качестве предвестников представляют форшоки, предваряющие, как правило, основной сейсмический удар. Однако главная непреодоленная сложность заключается в трудности распознавания настоящих форшоков на фоне рутинных сейсмических событий. В качестве геофизических предвестников используют точные измерения деформаций и наклонов земной поверхности с помощью специальных приборов - деформаторов. Перед землетрясениями скорость деформаций резко возрастает, как это было перед землетрясением в Ниигата (Япония) в 1964 году. К предвестникам относится также изменение скоростей пробега продольных и поперечных сейсмических волн в очаговой области непосредственно перед землетрясением. Любое изменение напряженно-деформированного состояния земной коры сказывается на электрическом сопротивлении горных пород, которое можно измерять при большой силе тока до глубины 20 км. То же относится и к вариациям магнитного поля, так как напряженное состояние пород влияет на колебания величины пьезомагнитного эффекта в магнитных минералах. Довольно надежны в качестве предвестников измерения колебания уровня подземных вод, поскольку любое сжатие в горных породах приводит к повышению этого уровня в скважинах и колодцах. С помощью гидрогеодеформационного метода были сделаны успешные краткосрочные предсказания: например, в Японии в Изу-Ошиме 14 января 1978 года, в Ашхабаде перед сильным землетрясением 16 сентября 1978 года с М = 7,7. В качестве предвестников используется также изменение содержания родона в подземных водах и скважинах. Все многообразие предвестников землетрясений неоднократно анализировалось с целью выявления общих закономерностей и устранения ошибок. Геофизик Т. Рикитаки провел статистический анализ связей длительности аномалий Т и ее амплитуды А и ожидаемой магнитуды М, выделив три класса предвестников. Для среднесрочных предвестников он получил уравнение: log DТ = аМ - b, где а = 0,76; b = -1,83, а Т - сутки. При М = 5-7 время проявления предвестников составляет первые месяцы - первые годы. 5. Техногенные землетрясения

Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек, сам того не желая, может вызвать подземные удары. Повышение гидростатического давления и наведенная сейсмичность вызываются закачкой флюидов в глубокие горизонты земной коры. Достаточно спорные примеры подобных землетрясений (может быть произошло наложение как тектонических сил, так и антропогенной деятельности) - Газлийское землетрясение, произошедшее на северо-западе Узбекистана в 1976 году и землетрясение в Нефтегорске на Сахалине, в 1995 году. Слабые и даже более сильные “наведенные” землетрясения могут вызывать крупные водохранилища. Накопление огромной массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, снижению сил трения на контактах земных блоков. Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, для плотин высотой более 10 метров наведенную сейсмичность вызывали только 0,63% из них, при строительстве плотин высотой более 90 метров - 10%, а для плотин высотой более 140 метров - уже 21%. Увеличение активности слабых землетрясений наблюдалось в момент заполнения водохранилищ Нурекской, Токтогульской, Червакской гидроэлектростанций. Интересные особенности в изменении сейсмической активности на западе Туркменистана автором наблюдались при перекрытии стока воды из Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол в марте 1980 года, а затем, при открытии стока воды 24 июня 1992 года. В 1983 году залив перестал существовать как открытый водоем, в 1993 году в него было пропущено 25 кубических километров морской воды. Благодаря высокой и без того сейсмической активности этой территории, быстрое перемещение водных масс “наложилось” на фон землетрясений региона и спровоцировало некоторые его особенности. Быстрая разгрузка или нагрузка территорий, которые сами по себе отличаются высокой тектонической активностью, связанной с деятельностью человека может совпасть с их естественным сейсмическим режимом, и даже, спровоцировать ощутимое людьми землетрясение. К слову, на примыкающей к заливу территории с большим масштабом работ по добыче нефти и газа, друг за другом возникли два относительно слабых землетрясения - в 1983 года (Кумдагское) и 1984 года (Бурунское) с очень небольшими глубинами очагов.

В Индии, 11 декабря 1967 года в районе плотина Койна, возникло землетрясение с магнитудой 6.4, от которого погибло 177 человек. Оно было вызвано заполнением водохранилища. Рядом расположенному городку Койна-Нагар был причинен большой ущерб. Случаи возникновения сильных наведенных землетрясений с магнитудами около шести известны при строительстве Ассуанской плотины в Египте, плотины Койна в Индии, Кариба в Родезии, Лейк Мид в США. Обширный комплекс проблем может возникнуть вокруг нефтегазового комплекса и при бурении на шельфе Каспийского моря. Интенсивная разработка месторождений углеводородного сырья, а именно они привлекают основное внимание инвесторов, сопровождается антропогенным воздействием на окружающую среду, которая в Южном Каспии сейсмически не благополучна и без этого. Аварии на продуктопроводе под станцией Аша в Башкирии (Россия), когда сгорели с людьми два пассажирских состава, крупнейшая экологическая катастрофа под Усинском в России, где авария на нефтепроводе привела к нефтяному загрязнению обширной территории, течений и пойм многих рек - свидетели цепи подобных взаимосвязанных событий. При неблагоприятном сочетании техногенных факторов, и особенностей природного деформационного процесса возрастает вероятность возникновения техногенных землетрясений, а также значительных смещений земной поверхности, способных привести к аварийным катастрофическим ситуациям. Таким как разрывы продуктопроводов, выход из строя эксплуатационных скважин, разрушения жилых и производственных строений, коммуникаций. Колоссальный экологический ущерб от подобных аварий отодвигаетна второй план ущерб экономический. К примерам подобного сочетания неблагоприятных факторов, на которое наложилось антропогенная деятельность человека можно отнести оползень случившийся в канадском городке Френк. В 1901 году небольшое землетрясение привело к потере прочности склонов горы Тартл. Вибрации горных склонов из-за взрывов производимых для добычи каменного угля и от движения составов по железной дороге проложенной у подножья горы постоянно воздействовали на горный массив. От добычи каменного угля в нем образовались большие пустоты - ежесуточно здесь извлекалось до 1100 тонн. Всего было извлечено почти 397 тысяч кубометров породы, а пустоты образовавшиеся в недрах составили объем порядка 181 тысячу кубических метров. Землетрясение, антропогенная деятельность и образовавшиеся пустоты в недрах горы ослабили в конце концов устойчивость горных склонов. 29 апреля 1903 года, вершина горы Тартл на высоте 900 метров сдвинулась с места и вниз обрушилась лавина скальных пород объемом почти 30 миллионов кубометров. Скально-земляной вал высотой в 30 метров и шириной фронта в два с половиной километра в считанные секунды преодолел расстояние около четырех километров со скоростью в 160 км/час и похоронил под собой долину реки Кроузнест и шахтерский городок Френк. Погибло 70 жителей, а 16 шахтеров работавших в шахтах чудом спаслись, прокопав себе путь в слоях угля. Хотим мы этого или не хотим, но человек будет продолжать осваивать новые территории, воздвигать новые и более грандиозные сооружения, добывать из под земли углеводородное сырье и минералы. Риск потерь от сейсмических явлений будет возрастать, соответственно этому должен строиться и подход к мониторингу окружающей среды и прогнозу неблагоприятных ситуаций.

Практическое задание Раздел 1 защита населения и территорий при чрезвычайных ситуациях на радиационно опасных объектах (РОО); Таблица 1. Исходные данные к задачам 1,2

Задача 1

Определить дозы облучения, которые получают рабочие объекта

1. Определим Т вх = 3 час, Т вых = 3+5 =8 час

2. Найдем по формуле (1) значение уровней радиации на время входа и выхода:

Р 3 = Р 1 (t 3 /t 1) -1,2 = 200(3/1) -1,2 =200*0.26= 53,5 р/ч

Р 8 = Р 1 (t 8 /t 1) -1,2 = 200(8/1) -1,2 =200*0.08=16,5 р/ч

3. По формуле (2) вычислим экспозиционную дозу, которую получат рабочие за 4 часа, если для производственного одноэтажного здания Д = (5Р вх *t вх -5 Р вых *t вых)/К осл

К осл = 7; Д=(5*53,5*3-5*16,5*8)/7=20,3р

Вывод: Дозу которую получают рабочие объекта в 1-ом жилом доме (каменном) за 5 часов составила Д=20,3р это доза безопасна для выполнения работ на этом объекте.

Задача 2

Определить дозу радиации, которую могут получить люди во время спасательных работ на открытой местности, если команда прибыла в район работ с уровнем радиации в момент входа Р вх, далее уровень радиации измеряли каждый час.

Вычислить с использованием приведенных выше формул.

При этом необходимым является условие, чтобы полученная доза радиации Д, определенная по формуле (2), не превышала заданную:

Д = (5Р вх *t вх -5 Р вых *t вых)/К осл

Д = (5*53,5*3-5* 16,5*8)/7=120-80=40:7=5,7 (6)

5,7<7 следовательно дожидаться ослабления не нужно.

Вывод: Доза радиации составила в одном жилом доме 5,7р/ч это доза не превышает заданную дозу Дзад=7р/ч. Задача 3 .

Определить допустимую продолжительность пребывания рабочих на зараженной территории.

Таблица 2. Исходные данные к задаче 2, 3

Решив систему уравнений, получаем значения допустимой продолжительности облучения.

Т = t вх 6 /(t вх -Д зад *К осл /5Р вх) 5 -t вх

Т = 3 6 /(3-25*7/5*8) 5 -3=729(3-280) 5 -3

Допустимое время пребывания на РЗМ можно приближено определить по формуле (8), полученной на основании формулы (6):

Т = Д зад *К осл /Р вх (8)

Т = 25*7/8=21,9 ч

Вывод: время пребывания рабочих на зараженной территории 21.9 ч

Задача 4.

Определить допустимое время начала преодоления участка РЗМ

Определяем средний уровень радиации Р ср на 1 час после Р 3 по формуле (5): Р ср = 150 р/ч

Продолжительность движения через участок РЗМ: 10/20=0,5 ч.

1. Доза облучения + на 1 час после РЗ, определенная по формуле (4): Д 1 =(150*0,5)/2=37,5

   Отношение дозы через 1 ч после радиоактивного загрязнения к заданной: Д 1 /Д зад = 37,5/10= 3,75

   Коэффициент для пересчета уровней радиации пропорционален изменению уровня радиации во времени после радиоактивного загрязнения, а, следовательно, и изменению экспозиционной дозы излучения. Тогда К t = 1,425. По формуле (2) задания 3

К t = (t 1 /t зад)-1,2 = 1,425; t зад = 2,8 ч.

Преодоление участка можно начать через 2,8 ч, т.е. в 16ч.50мин.

Таблица 3. Исходные данные к задаче 4

Вывод: Продолжение участка может начаться через 2,8часа т.е. в 16ч50м.

Современная наука прогнозирует ураганы, наводнения, извержения вулканов и другие стихийные бедствия, помогая избежать жертв и сократить экономический ущерб. И только землетрясения наносят удар совершенно непредсказуемо, убивая людей там, где они чувствуют себя наиболее защищенными, — в собственных домах. Безрезультатность усилий в сфере прогноза землетрясений привела многих геофизиков к убеждению, что эта задача принципиально неразрешима или, по крайней мере, далеко выходит за рамки возможностей современной науки: сколько-нибудь надежные краткосрочные прогнозы (в отличие от долгосрочных) сделать не удается. И все же попытки проникнуть в тайну сотрясений земной коры продолжаются. Фото ILLSTEIN BILD/VOSTOCK PHOTO

Первые примеры успешного прогноза землетрясений относятся к 1970-м годам, и тогда казалось, что финальный успех уже не за горами - надо только собрать побольше разносторонней информации о состоянии земной коры и научиться получше ее обрабатывать. Успех в решении этой задачи принес бы не только огромную практическую пользу, но и пропагандистский эффект, игравший большую роль в эпоху холодной войны. Наиболее активно проблемой занимались в США , Японии , СССР и Китае . Американцы и японцы делали ставку на крупномасштабные сети сбора геофизической информации, Советский Союз - на совершенствование обработки данных по районам высокой сейсмичности, а Китай, как уже не раз в своей истории, - на многочисленное, трудолюбивое и исполнительное население.

В тот период в КНР была создана целая армия народных наблюдателей, которые должны были сообщать в научные центры о неожиданных изменениях уровня воды в колодцах, аномалиях в поведении животных и других приметах надвигающегося землетрясения. В нескольких наиболее сейсмоопасных районах были организованы сети инструментальных наблюдений. Результаты не заставили себя долго ждать. В 1975 году китайским специалистам удалось предсказать сильное Хайченгское землетрясение с магнитудой 7,3. В течение нескольких месяцев наблюдения фиксировали аномально быстрые движения земной поверхности. Потом все чаще стали поступать сигналы от непрофессиональных наблюдателей, отмечавших, например, аномалии в поведении животных. Наконец 4 февраля в 14 часов после серии слабых толчков - возможных предвестников - была объявлена общая тревога, люди выведены из зданий, а в 19 часов 36 минут последовал сильнейший толчок, разрушивший 90% всех сооружений города Хайченг.

Из 600 тысяч горожан погибли около 2 тысяч человек и еще 27 тысяч получили ранения. Но если бы не принятые меры, число пострадавших могло достичь 150 тысяч. Впрочем, эйфория от успешного прогноза продолжалась недолго: 28 июля 1976 года непредсказанное разрушительное Таншаньское землетрясение оставило под руинами китайских городов (в том числе и в Пекине) сотни тысяч человек. В последующие годы в Китае удавалось предсказывать землетрясения, но значительно чаще стихия наносила удар неожиданно. При этом неподтверждавшиеся прогнозы не раз порождали панику среди населения и приводили к большим экономическим потерям, так что в дальнейшем даже было решено ограничить практику проведения эвакуационных мероприятий.

Неудачу китайской программы предсказания землетрясений можно было бы списать на подверженность народных наблюдателей вспышкам особой бдительности или, наоборот, неоправданного благодушия. Если так, тогда решение проблемы должны обеспечить развитые сети геофизических наблюдений. Именно на это сделали ставку США и Япония . Причем регистрацией колебаний земной коры дело не ограничивалось. Измерялись уровень, температура и химический состав воды в скважинах, скорости движения земной поверхности, аномалии гравитационного и геомагнитного полей, проводился мониторинг атмосферных, ионосферных и геоэлектрических явлений. В Советском Союзе не хватало возможностей для развертывания региональных сетей наблюдения, и вместо этого был создан ряд высококлассных локальных полигонов для комплексных геофизических наблюдений. Ожидалось, что успех придет благодаря исследованиям процесса подготовки землетрясений и новым способам распознавания аномалий, в частности, с использованием методов искусственного интеллекта - благо сильных математиков и геофизиков в стране хватало.

Но надежды на технику тоже не оправдались. Огромный рост объема получаемой геофизической информации не привел к качественному росту эффективности прогноза. Геофизикам удалось пронаблюдать большое число различных физических аномалий, предположительно связанных с процессами подготовки землетрясений (наподобие, например, быстрых движений земной поверхности перед Хайченгским землетрясением). Однако подавляющее большинство из них не обнаруживались при других землетрясениях или на других полигонах. Несмотря на все усилия, так и не удалось получить эффективный и экономически оправданный прогноз землетрясений, при котором предотвращенные потери устойчиво превосходили бы ущерб от ложных тревог.

В строгом смысле слова прогноз землетрясения - это заблаговременное определение места, времени и силы ожидаемого сейсмического события. Но дать такой полный прогноз удается редко, и в практических целях используют более простые варианты. Первым приближением к прогнозу служит сейсмическое районирование, отвечающее на вопрос, какой силы подземные толчки в принципе могут ожидаться в данной местности. Следующие степени приближения по времени дают соответственно долгосрочный (десятки лет), среднесрочный (годы, месяцы) и краткосрочный (дни, часы) прогнозы землетрясений. Долгосрочный прогноз часто основывают на гипотезе сейсмического цикла, предложенной в середине 1960-х годов Сергеем Александровичем Федотовым, ныне академиком РАН. Ее суть состоит в том, что разрушительные землетрясения (с магнитудой 7,5 и более) повторяются в сейсмоактивных районах квазипериодически с интервалом 140 ± 60 лет, причем на разных стадиях этого цикла характер сейсмического режима меняется. С учетом районирования и параметров сейсмического цикла выделяются потенциально наиболее опасные области на срок в десятки лет, и в них концентрируются исследования с целью уточнения пространственных и временных рамок возможного сильного землетрясения. Проблема прогноза землетрясений привлекает большое число непрофессионалов. Кажется, что заниматься прогнозом так же просто, как писать стихи (а кто этим не баловался в своей жизни?). Любители обычно недостаточно осведомлены о сути проблемы, но, что хуже, редко бывают строги в своих оценках полученного результата. Типичен случай, когда результаты и алгоритм прогноза все время подгоняются их автором под поступающую новую информацию, вследствие чего создается сильно завышенное впечатление о точности применяемого метода. Сравнивая такой прогноз со строгими профессиональными результатами, любитель часто приходит к ошибочному выводу о высокой эффективности своего детища.

Время глубокого скепсиса

Постепенно в отношении самой возможности прогноза землетрясений стал развиваться глубокий скепсис, особенно сильный в тех странах, где были созданы технически наиболее совершенные сети наблюдений и где перспектива получения надежного прогноза еще недавно казалась такой близкой. При этом сомнения в возможности прогноза получили весомую теоретическую поддержку. В сейсмологии известен эмпирический закон Гутенберга - Рихтера. Он связывает число и силу толчков степенным соотношением: при увеличении энергии землетрясения в 1000 раз (на 2 единицы магнитуды) количество событий такого масштаба уменьшается примерно в 100 раз. Отсюда, кстати, вытекает важный вывод, что львиная доля всей выделяемой в земной коре сейсмической энергии приходится на небольшое число сильнейших событий. Именно они, когда задевают крупные города, причиняют наибольший ущерб. Сейсмологи без особого успеха пытались объяснить закон Гутенберга - Рихтера с самого его открытия. Однако во второй половине ХХ века выяснилось, что такой закон распределения встречается не только в сейсмологии. Сходным образом распределяются населенные пункты по числу жителей, компании по величине капитала, военные конфликты по числу жертв. В физике степенные законы распределения типичны для критических процессов (например для фазовых переходов).

Чтобы объяснить широкое распространение степенных распределений, американец Курт Визенфельд (Kurt Wiesenfeld), датчанин Пер Бак (Per Bak) и китаец Чао Танг (Chao Tang) выдвинули в 1987 году весьма плодотворную идею развития самоорганизованной критичности, или, коротко, СОК-гипотезу. Она утверждает, что сложные динамические системы, в частности земная кора, самопроизвольно эволюционируют в направлении критического состояния с сильным взаимодействием соседних элементов.

СОК-гипотеза давала основание рассматривать литосферу Земли (земную кору и верхнюю часть мантии) как среду, постоянно находящуюся в неустойчивом состоянии. Но отсюда следовало, что реализация в данный момент того или иного землетрясения - исключительно дело случая и принципиально непредсказуема. Случайный взмах крыльев «бабочки Брэдбери» может привести в действие спусковой механизм, вызывающий катастрофические изменения. Если все так, то проблема предсказания землетрясений снимается, как принципиально неразрешимая, а то и вовсе «ненаучная», вроде попыток изобрести вечный двигатель. Говорить о предсказании землетрясений в части международного научного сообщества стало считаться дурным тоном, и даже само слово «предсказание» было изгнано из научной литературы. Если уж приходилось касаться этой щекотливой темы, то пользовались менее обязывающим словом «прогноз». Мода в науке не менее требовательна, чем в одежде, и в 1990-х годах в США и Японии исследовательский проект, ставящий целью поиск методов предсказания землетрясений, имел весьма мало шансов получить поддержку. В 1994 году конгресс США даже принял особое решение о прекращении целевого субсидирования программ прогноза землетрясений и переводе усилий на задачи сейсмостойкого строительства.

В самом деле если прогноз невозможен, то следует заняться другими вопросами, например развитием программ быстрого оповещения. Своевременная информация о приближающихся волнах цунами уже спасла тысячи жизней. Если бы в Индонезии , на Цейлоне и в Индии существовали такие системы, число жертв гигантского Суматранского землетрясения 2004 года было бы намного меньше. Разрабатываются и еще более быстрые системы оповещения, нацеленные, например, на остановку скоростных поездов и опасных производств за то небольшое время, пока сейсмическая волна со скоростью 6-8 км/с распространяется по земной коре от эпицентра землетрясения до потенциально опасного объекта.

Приметы и предвестники

Вечером 11 ноября 1855 года в столице Японии Эдо (современный Токио) горизонт был подернут дымкой, от земли поднимался странный ветерок и туман, называемый в Японии «чики», но звезды горели необычайно ярко. И старик сторож сказал князю, что такая же погода была в Етиго и Синсю, когда он чудом пережил два сильных землетрясения. Над ним посмеялись, но он наварил запас риса, погасил везде огонь и стал ждать. Ночью земля затряслась, дома повалились, но благодаря предусмотрительности сторожа пожара на его дворе не было. Японский геофизик профессор Цуней Рикитаке (Tsuneji Rikitake), автор модели возникновения земного магнитного поля, посвятивший специальное исследование обоснованности народных примет, предсказывающих землетрясения, считает эту историю легендой. И все же старый сторож, возможно, по-своему был прав. Установлено, что при сейсмической активизации из земли может выделяться особенно много радиоактивного газа радона. Испускаемые им заряженные частицы ионизируют молекулы воздуха, порождая центры конденсации влаги и способствуя образованию тумана. Иногда зоны активных геологических разломов трассируются из космоса или с самолета по линейным скоплениям облаков. Предпринимались даже попытки прогноза землетрясений по картам облачности, впрочем без особого успеха. Проявления предвестников землетрясений очень мозаичны, поэтому естественно стремление сейсмологов использовать характеристики, осредняющие их проявление на большой площади. Такой характеристикой могут быть параметры ионосферы (особенно нижних ее слоев, более подверженных воздействию с поверхности Земли). Неоднократно фиксировалось аномальное поведение ионосферы в районах сильных землетрясений. Предложен ряд моделей, связывающих развитие аномалий в ионосфере с выбросами радона, изменением напряженности электрического поля в атмосфере, возбуждением ионосферы низкочастотными упругими колебаниями, возникающими при подготовке землетрясений. Показано, что средние статистические характеристики ионосферы изменяются во время подготовки и реализации землетрясений. Однако эти изменения малы и выявляются только статистически для большого числа землетрясений, а для отдельных событий незаметны на фоне шума.

Скепсис идет на убыль

Вывод о принципиальной непредсказуемости землетрясений встретил не только поддержку, но и естественный- почти на подсознательном уровне - протест. Разве такой масштабный процесс, когда целые хребты смещаются на десятки метров, может запускаться совершенно спонтанно, без всякой подготовки? А если имеет место подготовка, значит, ее можно наблюдать. Естественно, что работы в области прогноза землетрясений не прекратились, и вскоре стало ясно, что тезис об их принципиальной непредсказуемости не отвечает реальной ситуации или, по меньшей мере, требует существенных уточнений. В самом деле ведь на Земле существуют не только сейсмоактивные, но и асейсмичные районы, где землетрясений практически не бывает. Вряд ли литосферу и этих областей также можно описывать как непрерывно находящуюся в критическом состоянии. А значит, бывают разные степени критичности, и соответственно можно оценивать вероятность возникновения сильного землетрясения. Если такая вероятность изменяется в сотни и тысячи раз, то это уже отнюдь не бесполезная информация.

Из модели сильного землетрясения как критического процесса следовали определенные выводы о характере его возможных предвестников. Например, естественно предположить, что сейсмический режим перед сильным землетрясением становится более критическим, нежели чем в спокойное время. В процессе развития критичности резко увеличивается чувствительность среды к внешним воздействиям. И действительно, сейсмологи не раз замечали, что перед сильными землетрясениями литосфера сильнее откликается на прохождение приливных волн или циклонов. Причем эти слабые по геологическим меркам воздействия могут играть роль спускового крючка. Например, крупные землетрясения чаще случаются вблизи полнолуния и новолуния, когда приливы наиболее высоки. Один из характерных признаков роста критичности - аномально высокая изменчивость в интенсивности сейсмического режима, то есть наличие отчетливых периодов активизации и затишья. На повышенную критичность указывает также рост числа разнесенных пространственно, но близких по времени сейсмических событий, а также увеличение доли относительно сильных толчков.

Подобные признаки и ранее отмечались как характерные для предвестникового режима. Но прежде это были эмпирически замеченные соответствия, а теперь они получали теоретическое обоснование. Это был значительный прогресс. Раньше прогноз землетрясений строился, по сути, на опыте и интуиции сейсмологов. Теперь же стало возможным проверять аномалии на соответствие некоторому теоретически ожидаемому сценарию развития неустойчивости в соответствии с СОК-гипотезой. Так из совокупности эмпирических, не вполне достоверных корреляций начало вырастать нечто, отдаленно напоминающее физическую теорию сейсмического процесса.

Впрочем сомнения в предсказуемости сильных землетрясений тоже пошли на пользу науке, поскольку стимулировали тщательную проверку всевозможных методов прогнозирования. Стало правилом хорошего тона тщательно и однозначно формулировать алгоритм прогноза и регулярно публиковать его новые версии. Это позволяет всем желающим самостоятельно его проверять и оценивать эффективность. Почти все алгоритмы прогноза были, кстати, разработаны в рамках советской (а затем российской) сейсмологической школы. Дольше и тщательнее других проверялся алгоритм среднесрочного прогноза сильных землетрясений с магнитудой более 8, получивший обозначение М8. За время проверки он предсказал 7 из 9 сильных землетрясений с упреждением не более 5 лет. Для выдачи экстренных предупреждений этого, конечно, недостаточно. Однако такой прогноз позволяет заблаговременно принять меры по снижению возможного ущерба от ожидаемого удара стихии и повысить готовность к проведению спасательных мероприятий. Сравнение этих прогнозов с моделью случайного угадывания показало, что, по крайней мере в статистическом смысле, предсказывать землетрясения можно. В результате с конца прошлого века скепсис относительно возможности прогнозирования в сейсмологии пошел на убыль, и тематика предсказания землетрясений снова получила гражданские права в науке.

Критические явления и сопутствующие им степенные законы распределения возникают тогда, когда система состоит из большого числа объектов, сильно взаимодействующих между собой. Это приводит к согласованному поведению многих частиц и развитию «конкуренции» между разными типами такого согласованного поведения. Так, при метастабильном фазовом переходе, скажем, при вскипании перегретой воды, стоит возникнуть зародышу новой фазы, как к нему сразу присоединяется и переходит в новую фазу большое число окружающих его атомов. При этом возникает конкуренция за атомы с соседними зародышами, от хода которой зависит распределение образовавшихся пузырьков по размерам. Аналогично более крупные города сильнее привлекают людей, предоставляя больше возможностей в выборе работы и отдыха. Подобный кооперативный тип поведения резко отличается от того, когда отдельные элементы системы ведут себя независимо, подобно молекулам идеального газа.

Эпоха раздвоенного сознания

Почему же так трудно прогнозировать землетрясения? Попробуем сравнить эту задачу с прогнозом погоды. На собственном опыте мы знаем, что он не всегда точен. А теперь представьте, что синоптики не располагают никакими средствами измерения внутри атмосферы - им доступны лишь замеры температуры, влажности и давления под тонким слоем почвы. Конечно, такие данные несут определенную информацию о метеорологических процессах, но вряд ли построенный по ним прогноз будет хорош. А ведь сейсмологи (по крайней мере, до конца 2007 года) находились именно в таком положении: прямой доступ на глубины, где происходят землетрясения, был невозможен. Ситуация в земных недрах оценивалась сугубо косвенным образом, по изменениям, сделанным на поверхности Земли.

Другая причина трудностей состоит в том, что мы, по сути, не знаем, что такое землетрясение. Еще в 1980-х годах известный советский сейсмолог Николай Виссарионович Шебалин настаивал, что предсказание землетрясений невозможно, так как для них нет хорошей физической модели. Это утверждение нуждается в некоторых пояснениях. Принято считать, что причиной землетрясений являются высокие тектонические напряжения, а сами они трактуются по аналогии с разрушением обычного образца горной породы, только очень большого. Нетрудно взять образец, положить под пресс и, постепенно повышая усилие, наконец его разрушить. Можно также (пусть косвенным путем и весьма грубо) оценить величину напряжений в литосфере. Так вот, оказывается, что эти напряжения много меньше тех, что требуются для разрушения пород. Как же тогда возникают землетрясения? Пока непонятно. Особенно загадочно существование так называемых глубоких землетрясений. При огромных давлениях внутри мантии Земли (а очаги землетрясения фиксируются до глубины в 700 километров) даже для того, чтобы произошла подвижка по уже готовому разлому, требуются гигантские напряжения. А никаких указаний на существование столь высоких напряжений нет и в помине. Наоборот, все данные говорят о том, что напряжения в мантии весьма умеренные. Пожалуй, если бы глубоких землетрясений не было, то в учебниках вполне убедительно доказывалось бы, что их и быть-то не может. Без удовлетворительной физической модели набор возможных прогнозных признаков интерпретировать трудно. Остается, по сути, отслеживать вариации интенсивности сейсмического процесса и пытаться выявить неустойчивости в его режиме. Именно на такой подход и ориентированы существующие в настоящее время методы прогноза.

Таким образом, к началу XXI века сейсмология оказалась как бы раздвоенной. С одной стороны, доминирующей теоретической концепцией остается модель землетрясения как критического явления. Она показала себя очень полезной для понимания совокупности процессов, сопутствующих подземным толчкам, и ей не видно достойной альтернативы. Но из этой же модели вытекает случайность и непредсказуемость землетрясения. С другой стороны, имеется опыт прогнозирования. И пусть даже качество прогнозов недостаточно для практического использования, оно явно намного выше, чем можно было бы ожидать при случайном угадывании. Теоретически невозможный прогноз оказался отчасти реализованным на практике.

Одним из путей преодоления этого противоречия стал переход от детерминированного понимания задачи предсказания землетрясений к вероятностной модели прогноза. Изменение внешних условий и внутренняя эволюция геологической среды влияют на вероятность реализации в ней сильного землетрясения, но само оно все же остается случайным событием. Подвижка, начавшаяся в области высокой вероятности сильного события, может остаться микроземлетрясением (что чаще всего и случается), но имеет также шанс развиться в сильный толчок. При таком подходе и овцы целы (модель землетрясения как критического явления сохраняется), и волки сыты (вероятностный прогноз оказывается, тем не менее, вполне возможен).

Крайне редко землетрясения случаются даже в районах, которые считаются асейсмичными. Самое удивительное из таких событий произошло 25 марта 1998 года в море Сомова у островов Баллени, на расстоянии около 500 километров от побережья Антарктиды, на стабильной океанической плите. Между тем, по современным сейсмотектоническим представлениям такие плиты должны быть абсолютно «пассивными». В континентальных асейсмичных областях землетрясения обычно приурочены к древним зонам опусканий - грабенам (узким прогибам земной поверхности, наполненным осадочными породами). Подобные зоны часто связаны с современными долинами крупных рек. Например, такая структура соответствует правому берегу реки Москвы в черте города и ниже по течению. Русская платформа в целом асейсмична. Подавляющее большинство регистрируемых на ней толчков связано со взрывами и карстовыми явлениями. Однако есть и еще один источник сейсмичности. В земной коре существуют направления (каналы) преимущественного распространения сейсмических волн. Благодаря одному из таких каналов на Русской платформе, в частности в Москве, хорошо ощущаются колебания от толчков, происходящих в зоне глубокой сейсмичности в Румынии. Уверенность в том, что на Русской платформе не бывает собственных местных землетрясений, настолько укоренилась, что при упоминании в летописях о подземных толчках, скажем, в Москве или Твери, сейсмологи, как правило, сразу пересчитывают их параметры на случай предполагаемого глубокого очага в Румынии. При всей обоснованности такого подхода он может привести к утере информации о действительно бывших в прошлом заметных землетрясениях на Русской платформе. В некоторых случаях сейсмологи сталкиваются с искусственными (спровоцированными) землетрясениями. Например, в окрестностях крупных водохранилищ вероятность сейсмического события заметно возрастает после толчков другого, возможно, далекого землетрясения или, например, сильного подземного ядерного взрыва. В связи с этим в прессе периодически появляются сообщения, будто те или иные землетрясения были инициированы в военных или политических целях. Однако даже если бы подобные планы действительно существовали, любому специалисту очевидно, что уровень развития современной сейсмологии не позволяет их реализовывать.

Новые надежды

В последние годы в исследованиях по прогнозу землетрясений стали широко применяться космические средства наблюдения. Сильные землетрясения - это крупномасштабные события, дающие мозаичную картину предвестников на большой территории. Новые спутниковые технологии позволяют отслеживать деформации земной поверхности, изменения температуры почв при выбросах глубинных флюидов, изменения в свойствах ионосферы, связанные с подготовкой и реализацией сильных землетрясений.

В работах по прогнозу землетрясений NASA, например, делает ставку на массированное использование высокоточной системы глобального позиционирования GPS, а также появившихся чуть позже спутниковых радаров с синтетической апертурой InSAR. GPS позволяет с точностью до миллиметров отслеживать положения точек земной поверхности, где установлены стационарные приемники, и оценивать скорости их движения. Предполагается, например, что отклонения от равномерного смещения вдоль разломов системы Сан-Андреас в Калифорнии - одного из самых сейсмически активных районов Северной Америки - позволят выявить места зацепок и накопления напряжений, то есть вероятные места готовящихся землетрясений. Технология InSAR дает площадные изображения смещений земной поверхности за интервалы времени между последовательными обзорами территории. Объединение данных GPS и InSAR обеспечивает возможности мониторинга движений земной поверхности, немыслимые еще несколько лет назад. Остается только непростая задача: выделить из этих данных сигнал, позволяющий прогнозировать место и силу будущего землетрясения.

Другой прорыв в исследовании землетрясений реализуется в настоящее время совместно Геологической службой США (USGS) , Международной научной программой глубокого континентального бурения (ICDP) и Национальным научным фондом США (NSF). Он состоит в том, чтобы подобраться к самому очагу землетрясения. С этой целью начиная с 2004 года бурилась специальная скважина, которая в прошлом году пересекла тело разлома Сан-Андреас на глубине 3 километров. В настоящее время в скважине устанавливают приборы глубинной обсерватории SAFOD (San Andreas Fault Observatory in Depth) , которые будут передавать информацию непосредственно из зоны готовящихся очагов землетрясений.

Среди современных европейских систем наблюдения особый интерес представляет французская программа на основе запущенного в 2004 году спутника DEMETER (Detection of ElectroMagnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions). Она предусматривает проведение как дистанционных, так и наземных наблюдений с целью проверки и привязки космических данных. Эта программа интересна тем, что ориентирована на прогнозирование землетрясений по данным об изменении состояния ионосферы. Правда, пока еще рано говорить о получении на данном направлении значимых результатов.

Подводя итог, можно сказать, что согласно современным представлениям прогноз землетрясений принципиально возможен, по крайней мере, в вероятностном понимании. Но какой точности прогноза реально достичь - еще не ясно. Хочется также отметить, что, хотя справиться с задачей пока не удалось, работы по прогнозу землетрясений принесли немало пользы для науки в целом. Они оказались пионерскими для широкой и крайне актуальной сферы исследований: изучения признаков неустойчивости в поведении сложных динамических систем самой разной физической природы. Ранее, в середине прошлого века, сейсмология оказалась первой областью знания, где стала понятна особая роль степенных распределений. В настоящее время разработанные в сейсмологии общие подходы применяются к оценке устойчивости самых разных динамических систем, вплоть до экономических и социальных.

Профессор Эльчин Халилов - Президент Глобальной Сети Прогнозирования Землетрясений GNFE (UK) и Председатель Международного Комитета GEOCHANGE (Germany), представил прогноз сейсмической активности мира до 2026 года от имени вышеуказанных организаций.

Эльчин Нусратович, что нас ожидает в 2017 году и последующие годы с точки зрения возможности сильных землетрясений?

Прежде всего, я хотел бы дать краткий анализ того, что происходило в предыдущий период, а затем перейти к прогнозу на будущее. Среднесрочный прогноз сейсмической активности мира предоставляется впервые после прогнозов представленных в первом докладе Международного Комитета по Глобальным Изменениям Геологической и Окружающей Среды GEOCHANGE. Этот доклад имел большой общественный резонанс в мире. Напомню, что он был послан Генеральному Секретарю ООН, в Еврокомиссию, в Организацию Исламского Сотрудничества, ЮНЕСКО и другие авторитетные международные организации, а также всем главам государств. В 200 - страничном докладе впервые, на общественный суд, был представлен комплексный и детальный анализ глобальных изменений в геологической и окружающей среде за последние 120 лет.

Что говорилось в докладе GEOCHANGE?

Было показано, что начиная с 1998 года общий прямолинейный тренд постепенного повышения активности всех стихийных бедствий резко изменил свой характер и стал нарастать по экспоненте. Этот процесс сопровождался выбросом гигантской эндогенной энергии Земли и серьезными изменениями в окружающем нашу планету космическом пространстве. В частности, это касается магнитосферы - магнитной оболочки Земли, предохраняющей атмосферу и поверхность от воздействия потоков космических частиц высоких энергий и жесткого космического волнового излучения.

Так вот, северный магнитный полюс Земли, который до этого колебался со скоростью 10 км в год, стал двигаться в сторону Западной Сибири с огромной скоростью, порой достигающей 70-80 км в год. Более того, комплексные геофизические станции ATROPATENA, размещенные в: Индонезии, Пакистане, Азербайджане, на Украине и в Турции, зарегистрировали мощнейшие аномалии гравитационного поля на уровне ядра Земли, что может свидетельствовать о выбросе гигантской энергии в ядре, ставшей основной причиной резкого возрастания сейсмической и вулканической активности Земли, числа сильных цунами, торнадо, штормов и ураганов, гигантских провалов в верхних слоях Земли, наводнений, оползней и других стихийных бедствий и природных явлений.

Стали регистрироваться по всей планете необычные низкочастотные звуки, которые исходили из верхних слоев атмосферы. Результаты исследований GNFE с помощью специальных инфразвуковых регистраторов показали, что эти звуки могут являться результатом воздействия на ионосферу акустико-гравитационных волн, возникающих под воздействием мощных солнечных вспышек и последующего солнечного ветра, а также до и после сильных землетрясений и извержений вулканов.

С чем связано такое «нестандартное» поведение нашей планеты?

В период с 1998 года до 2012 год включительно, мы наблюдали пиковые значения подавляющего большинства стихийных бедствий, затем общая геодинамическая, атмосферная и солнечная активность пошли на спад, что и следовало ожидать согласно теории о глобальной цикличности природных процессов. На самом деле это поведение планеты можно назвать стандартным, просто людям свойственно быстро забывать о различных природных катаклизмах и переключаться на насущные бытовые проблемы и вспоминать о них, когда они вновь проявляют себя.

Кстати, тот факт, что все природные процессы, в частности, геодинамические связаны друг с другом и на них огромное влияние оказывают различные космические факторы: солнечная активность, расположения планет Солнечной системы, положение Земли на орбите, положение Солнечной системы на Галактической орбите и т.д., был детально исследован и описан в фундаментальной монографии - Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Цикличность геодинамических процессов: ее возможная природа (МГУ им. Ломоносова, Москва, 2008 г.), которую можно бесплатно скачать на сайте:

Таким образом, как видно из представленных графиков, в настоящее время сейсмическая активность Земли переживает глубокий минимум, что выражено в резком снижении числа сильных землетрясений. Такой глубокий минимум и относительно большой период сейсмического затишья свидетельствуют о накоплении в недрах Земли гигантской тектонической энергии, которая скоро вырвется на поверхность. Используя математический аппарат по выявлению скрытых периодичностей, в том числе путем спектрального анализа, а также другие методики - тренд анализ, теорию резонанса, нами сделана попытка дать очередной среднесрочный прогноз сейсмической активности Земли до 2026 года.

Как видно на прогнозных графиках сейсмической активности Земли, очередной пик сейсмической активности для землетрясений с магнитудой М от 6.0 до 6.9 приходится на 2017 - 2026 годы с максимальным значением в 2018 - 2023 годах.

Для землетрясений с М от 7.0 до 7.9 высокие значения сейсмической активности будут наблюдаться в 2016 - 2023 годах с максимальным значением в 2018 - 2021 годах.

Для катастрофических землетрясений с М ≥ 8 высокий уровень ожидается в 2017 - 2025 годах с максимальными значениями в 2018 - 2021 годах.

ЭФФЕКТ НАТЯНУТОЙ ТЕТИВЫ

Каким образом делается среднесрочный и долго срочный прогноз сейсмической активности на основании изучения цикличности?

Существует сложный математический аппарат, на котором базируются данные исследования. Прежде всего, это методы анализа применяемые в математической статистике, в частности, выявление скрытой периодичности путем линейных преобразований, тренд анализ, спектральный анализ и другие. Нами были разработаны специальные методы анализа цикличности сейсмической и вулканической активности и их последующего прогноза. Эти методы описаны в фундаментальной монографии (Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Цикличность геодинамических процессор: ее возможная природа. МГУ им. М.В. Ломоносова. Москва, Научный Мир, 2009, 520 с.).

Я хотел бы в более популярной форме изложить основные принципы, которые берутся нами за основу среднесрочного и долгосрочного прогноза циклов сейсмической активности. Прежде всего, это понимание принципа сохранения энергии. Цикличность любого процесса - это неравномерное перераспределение выделения энергии в виде периодических импульсов (циклов). Между тем, общий средний поток выделяемой энергии остается неизменным. То есть, если мы наблюдаем очень интенсивный импульс выделившейся сейсмической энергии с большой амплитудой и периодом, то после него обычно следует глубокий минимум выделения энергии. Эта закономерность наблюдается на протяжении всей истории геологического развития Земли. В то же время, чем более глубокий минимум сейсмической активности и более длительный период сейсмического затишья, тем более высокая амплитуда последующего цикла сейсмической активности.

Для аналогии, мы можем сравнить этот процесс с натянутой тетивой. Чем сильнее лучник натягивает тетиву, тем больше времени и энергии затрачивается на ее натяжение. Естественно, тем больше выделяется кинетической энергии при отпускании тетивы и, тем дальше летит стрела. Примерно, то же самое происходит и процессом накопления и разрядки сейсмической энергии. Эта аналогия продемонстрирована на конкретном примере графика среднесрочного прогноза сейсмической активности для землетрясений с магнитудой М ≥ 8. На рисунке видно, что последнему прогнозируемому четвертому циклу сейсмической активности предшествует очень глубокий минимум сейсмической активности, приходящийся на 2014-2015 годы и длительный период сейсмического затишья.

Основываясь на этих принципах дается прогноз ожидаемого очень интенсивного цикла сейсмической активности с большой амплитудой и максимальной вероятностью катастрофических землетрясений в период 2017 - 2025 годов. Что касается территорий, где ожидаются сильные и катастрофические землетрясения, то они хорошо известны сейсмологам. На первом месте по степени и масштабам сейсмического риска находится так называемое «Тихоокеанское Огненное кольцо» (ТОК). Ниже приводится карта с изображением территории «ТОК». В Тихоокеанском огненном кольце произошли около 90 % всех мировых землетрясений и 80 % самых мощных из них.

Вторая по мощности сейсмическая зона (5-6 % землетрясений и 17 % самых мощных землетрясений мира) - это Альпийско-Гималайский складчатый поясА, который начинается около Явы и Суматры, идет через Гималаи и Средиземноморье до Атлантического океана.

Третья по выделяемой энергии зона землетрясений - это Срединно-Атлантический хребет.

Что касается других видов стихийных бедствий - извержений вулканов, цунами и т.д., то эти данные будут представлены несколько позже.

Большое спасибо за актуальное интервью.

Пресс служба GNFE

www.seismonet.com

в этом видео известный ученый-сейсмолог профессор Эль чин Халилов озвучил результаты исследований сейсмической активности за последние десятилетия, а также прогнозы землетрясений на ближайшее время.

В 1998 году произошло некое изменение, некий скачек в геологической среде, мощный выброс энергии. Именно с этого момента начались очень многие изменения в окружающей среде. Что произошло в 1998 году?

2016 год был переломным в отношении сейсмической активности. В ближайшие годы, начиная с 2017, стоит ожидать рост числа землетрясений и силы подземных толчков по всему миру.

На 2019 - 2022 годы согласно прогнозу Эльчина Халилова приходятся пики числа землетрясений с магнитудой более 8.

Проблемы связанные с глобальными катаклизмами, по мнению ученого, несопоставимы по масштабам с тем, чему человечество сегодня уделяет свое внимание. Люди только объединившись смогут противостоять грядущим,волнующим нас событиям.

4.2.2. Магнитуда

Одной из главных характеристик землетрясения является его энергия. Энергия сейсмических волн (или магнитуда) может составлять от нескольких мегаватт в час до сотен тысяч миллионов киловатт в час (или 1020 кВт/ч). Для удобства обозначения энергии землетрясений пользуются логарифмом, например lg10=1; lg102 =2; lg103 =3, lg104 =4 и т.д.

Американский ученый Ч. Рихтер в 1935 г. предложил для характеристики энергии землетрясения в качестве эталона принять такую энергию, при которой на расстоянии 100 км от эпицентра стрелка сейсмографа отклоняется на 1 мкм Таким образом, энергия землетрясения определяется как десятичный логарифм отношения амплитуды сейсмических волн, измеренных на каком-либо расстоянии от эпицентра, к эталону

Изменение этого соотношения на 10 единиц соответствует изменению значения по шкале на 1 балл (увеличение ее на 1 означает десятикратное возрастание амплитуды колебаний в почве и увеличение энергии землетрясения в 30 раз). Например, амплитуда землетрясения составляет 300 000, эталон равен 10. Энергия по шкале Рихтера (шкала Рихтера от 0 до 9) составит (300 000/10) - lg30 000 = 4,48. Наблюдения, проведенные в период с 1900 по 1950г, показали, что наивысший балл по этой шкале был зарегистрирован в Колумбии в 1906г. - 8,6 балла.

4.2.3.Интенсивность энергии на поверхности

В ряде европейских государств наряду со шкалой Рихтера используется двенадцатибалльная шкала МСК (названная так по первым буквам фамилий ее авторов: Медведев, Спонхевер, Карник), которая характеризует силу землетрясений в соответствии с его последствиями. Эта шкала используется с 1964г. Соотношения между шкалой МСК и шкалой Рихтера приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Соотношение между шкалой МСК и шкалой Рихтера

В США используется модифицированная шкала Меркали, которая в целом сходна со шкалой МСК

Двенадцатибалльная шкала имеет ряд преимуществ перед шкалой Рихтера, которая характеризует лишь энергию землетрясения, но не учитывает его особенностей. Например, если эпицентр землетрясения расположен глубоко под землей, то при его большой энергии разрушения даже вблизи эпицентра могут быть незначительными, и наоборот, если эпицентр расположен близко к поверхности, то при средней энергии землетрясение может быть разрушительным

4.3. Прогнозирование землетрясений

Главная проблема сейчас - научиться предвидеть будущие землетрясения - указать их место, время, идентифицировать и определить специфические особенности Прогноз землетрясений бывает долгосрочным (несколько лет), среднесрочным (месяцы) и краткосрочным (дни и часы), причем каждый вид прогноза имеет вполне определенную конкретную практическую направленность. Долгосрочный прогноз дает возможность планировать землепользование и застройку в сейсмоопасных районах Среднесрочный позволяет привести в готовность аварийные службы, пополнить запасы медикаментов, продовольствия и т.д Краткосрочный может быть использован для принятия чрезвычайных мер, начиная с остановки особо опасных производств и

полной эвакуации населения.

При прогнозировании ЧС в настоящее время основное значение придается так называемым предвестникам. Суть дела в следующем. Для прогноза землетрясений непрерывно измеряется некоторый геофизический, геохимический или другой параметр в некоторой точке. Если произошло землетрясение и было установлено, что параметр за некоторое время до начала землетрясения необычно резко изменился, то эту аномалию связывают с землетрясением и называют предвестником. Если связь между землетрясениями и аномалиями подтверждена многократно, то есть устойчива, предвестники можно использовать для предсказания будущих землетрясений.

В результате широкого развертывания наблюдений в сейсмоактивных районах мира за последние 20 лет обнаружено немало предвестников землетрясений. К наиболее надежным и часто повторяющимся относятся так называемое сейсмическое затишье, резкое увеличение уровня подземных вод в скважинах, сжатие или расширение участков земной поверхности, а также изменение электрического и магнитного полей Земли и электрического сопротивления горных пород.

4.4. Защита от землетрясений

К защитным мероприятиям при землетрясении относятся постоянно проводимые мероприятия, основанные на сейсмическом районировании ограничение землепользования (особенно при размещении новостроек), укрепление сооружений и сейсмостойкое строительство, демонтаж недостаточно сейсмостойких сооружений, укрепление которых экономически нецелесообразно, ограничения в размещении внутри зданий опасных или легкоповреждаемых объектов, подготовка мероприятий, основанных на прогнозе момента землетрясения; определение возможного ущерба для конкретных объектов, разработка сценариев необходимых действий, подготовка их финансирования, создание материальных резервов, тренировка населения и персонала спасательных служб, проведение учебных тренировок и т.д.

Многочисленные человеческие жертвы при землетрясении возникают при разрушении зданий, когда рушатся стены, перекрытия, падают кирпичи, дымовые трубы, лепные украшения, балконы, осветительные установки. Опасны летящие с верхних этажей стекла, порванные электропровода на проезжей части улиц и просто тяжелые предметы в помещениях. Как правило, землетрясения сопровождаются пожарами, вызванными утечкой газа из поврежденных труб, замыканием электролиний. Все это усугубляется отсутствием воды, так как разрываются водопроводные линии. Опасны также неконтролируемые действия людей, охваченных паникой.

Уменьшить количество травм и число погибших можно, если заранее продумать правила поведения в экстремальных ситуациях. Например, необходимо точно определить последовательность действий во время землетрясения в самых обычных условиях - дома, на работе, в общественных местах, на улице. Это поможет вам в дальнейшем действовать спокойно

и рационально в чрезвычайных условиях. Для того чтобы уменьшить риск во время землетрясения, нужно соблюдать определенные правила поведения.

Дома следует:

∙ не поддаваться панике и сохранять спокойствие, ободрить присутствующих;

∙ укрыться под крепкими столами, вблизи главных стен или колонн, потому что главная опасность может исходить от падения внутренних стен, потолков, люстр;

∙ сразу же загасить любой источник пожара;

∙ разбудить и одеть детей, помочь отвести в безопасное место их и пожилых людей;

∙ использовать телефон только в исключительных случаях, чтобы позвать на помощь, передать сообщение органам правопорядка, пожарным, гражданской обороне;

∙ постоянно слушать информацию по радио;

∙ открыть двери для того, чтобы обеспечить себе выход в случае необходимости;

∙ не выходить на балконы;

∙ не пользоваться лифтом;

∙ не пользоваться спичками, потому что может существовать опасность утечки газа,

∙ едва закончится первая серия толчков, покинуть дом, но прежде чем оставить его (если он еще цел), закрыть водопроводные краны, отключить газ и электроэнергию;

∙ вынести предметы первой необходимости и ценности;

∙ выходить из жилища, прижавшись спиной к стене, особенно если придется спускаться по лестнице;

∙ закрыть дверь дома;

∙ избегать узких и загроможденных чем-либо улиц.

На улице следует:

∙ направляться к свободным пространствам, удаленным от зданий, электросетей и других объектов;

∙ внимательно следить за карнизами или стенами, которые могут упасть, держаться подальше от башен, водохранилищ;

∙ удалиться из зоны бедствия, если это невозможно - укрыться под портиком входа в подъезд,

∙ следить за опасными предметами, которые могут оказаться на земле (провода под напряжением, стекла, сломанные доски и пр.);

∙ не подходить близко к месту пожара;

∙ не укрываться вблизи плотин, речных долин, на морских пляжах и берегах озер: вас может накрыть волна от подводных толчков;

∙ обеспечить себя питьевой водой;

∙ следовать инструкциям только местных властей;

∙ участвовать в немедленной помощи другим.

Находясь в машине, следует:

∙ не позволять пассажирам поддаваться панике;

∙ не останавливаться под мостами, путепроводами, линиями электропередач;

∙ при парковании машины не загораживать дорогу другим транспортным средствам;

∙ ехать и останавливать автомобиль подальше от балконов, карнизов и деревьев;

∙ если можно, лучше не пользоваться автомобилем, а передвигаться пешком;

∙ лучшее решение, если его принять вовремя, - покинуть город.

В общественном месте главную опасность представляет толпа, которая, поддавшись панике, бежит, не разбирая дороги. Оказавшись в толпе, следует:

∙ постараться выбрать безопасный выход, еще не замеченный толпой;

∙ постараться не падать, иначе есть риск быть растоптанным, не имея ни малейшей возможности подняться;

∙ скрестить руки на животе, чтобы не сломали грудную клетку;

∙ постараться не оказаться между толпой и препятствием.

В школе и других учебных заведениях :

∙ нужно следовать плану, разработанному органами гражданской обороны;

∙ следует держать ситуацию под контролем, чтобы быть в состоянии помочь другим и обезопасить детей. Уверенность взрослого и владение им обстановкой помогает детям следовать его указаниям, не поддаваясь панике;

∙ тренировки, проведенные с детьми заранее, позволяют им действовать более правильно и спокойно;

∙ дети должны знать заранее, где найти убежище" если учительница прячется под рабочим столом, маленькие должны использовать для этих целей свои парты; каждый шаг взрослого должны повторять все дети;

∙ каждого ученика необходимо учить быть ответственным за свои вещи; таким образом, его внимание отвлекается от главной проблемы, и это позволяет легче подавить страх во время эвакуации;

∙ у преподавателя должен быть полный список присутствующих учеников, и при выходе он должен проверить наличие детей;

∙ нужно позаботиться о том, чтобы передать детей родителям или в специально предназначенные для их сбора центры.

В поезде или в метро :

∙ будьте готовы к тому, что, как только произойдет толчок, возможно, будет отключена электроэнергия; вагон погрузится в темноту, но несмотря на это вы не должны поддаваться панике;

∙ подземные станции в случае землетрясения являются безопасным местом: металлоконструкции позволяют им хорошо противостоять толчкам.

По возвращении домой необходимо:

∙ посмотреть, не получило ли здание серьезных повреждений;

∙ не пользоваться ни спичками, ни электровыключателем, так как существует опасность утечки газа;

∙ не пользоваться телефоном, чтобы не перегружать линию.

Если вы погребены под обломками, нужно:

∙ дышать глубоко, не позволять страху победить себя и не пасть духом, попытаться выжить любой ценой;

∙ оценить ситуацию и определить, что в ней есть положительного;

∙ помнить, что человек способен выдержать жажду и особенно голод в течение

довольно большого срока, если не будет бесполезно расходовать энергию;

∙ верить, что помощь придет обязательно;

∙ поискать в карманах или поблизости предметы, которые могли бы помочь подавать световые или звуковые сигналы (любой предмет, которым можно стучать по трубам или стенам, чтобы привлечь внимание);

∙ приспособиться к обстановке, осмотреться и поискать выход;

∙ если не хватает воздуха, не зажигать свечей, которые потребляют кислород;

∙ отбросить грустные мысли, сосредоточившись на самом важном;

∙ если единственным путем выхода является узкий лаз, попытаться протиснуться через него. Для этого необходимо, расслабив мышцы, постепенно протискиваться, прижав локти к бокам и двигая ногами вперед, как черепаха.

Какой же вывод из всего сказанного? К землетрясениям надо готовиться, знать свои действия и оттачивать их выполнение на тренировках.

4.5. Моретрясения. Цунами

Распространенной разновидностью землетрясений являются сильные волновые колебания водной поверхности рек, озер, морей и океанов - моретрясения. Причины их те же, что и у колебаний на суше, - в основном тектонические процессы, извержения вулканов, взрывные работы. Возникающие при моретрясениях волны на воде часто по своей высоте, длине, скорости похожи на ветровые волны, но природа происхождения у них другая - сейсмическая.

Иногда под воздействием особенно мощных тектонических сдвигов протяженных участков дна (при сильных подводных или прибрежных землетрясениях, реже - в результате вулканического извержения) возникают особые волны очень большой длины и высоты - цунами (в переводе с японского языка - большая волна в заливе).

С точки зрения теории волн цунами относятся к гравитационным, то есть возникающим как под воздействием силы тяжести самой воды, так и под воздействием притяжения Солнца, Луны (приливные волны) или других тел.

Каждый может увидеть уменьшенную модель гравитационной волны на канале или на узкой реке при быстром движении большой баржи или теплохода. Сначала при приближении судна вода как бы уходит, обнажая прибрежные участки дна, а затем с большой силой возвращается и может даже сбить с ног взрослого человека.

В силу малой сжимаемости воды и быстроты процесса при землетрясении или взрыве масса (столб) воды под воздействием своей тяжести смещается, не успевая растечься. В результате на поверхности воды образуется возвышение или понижение. Возникшее возмущение этой массы воды переходит в колебательные движения соседних толщ воды - гравитационные волны цунами. Они заметно отличаются от обычных волн всеми своими характеристиками и поражающими факторами. Скорость распространения цунами от 50 до 800 км/ч, возле берега она падает.

Длина волны - расстояние между соседними гребнями - от 5 до 1000 км, что не позволяет визуально одновременно увидеть вторую, третью и последующие цунами. На их приближение указывают внезапный отлив, быстрое понижение уровня воды и сильная воздушная волна, гонимая цунами. Если эти признаки появились, значит, счет пошел на минуты и нужно быстро покинуть берег.

Цунами трудно увидеть издалека, потому что в глубоких водах высота волны относительно невелика - от 0,1 до 5м. И только у самого побережья, наталкиваясь на препятствие, масса воды вздыбливается, образуя волну высотой 10-15 м. А в узких бухтах, гаванях, долинах рек волны сильных цунами вырастают до 40-50 м, обрушивая на берег, прибрежные постройки, земельные угодья и дороги сотни тысяч тонн соленой воды, которая сначала сметает, а потом заливает все на своем пути. К разрушительным последствиям цунами относятся :

∙ гибель людей от ран, ушибов и утопления;

∙ уничтожение жилья и домашнего имущества;

∙ гибель судов и грузов, портовых сооружений;

∙ разрушение предприятий, дорог, трубопроводов и других коммуникаций;

∙ пожары, химические загрязнения почвы в результате разрушений хранилищ и промышленных объектов,

∙ загрязнение или уничтожение источников питьевой воды;

∙ смыв плодородного почвенно-растительного покрова, уничтожение сельскохозяйственных культур, скота, средств производства;

∙ уничтожение рыболовного флота и инфраструктуры рыбного хозяйства.

В открытом море в 5-6 километрах от берега эти явления менее опасны, чем в прибрежной зоне и в долинах рек у океанского берега.

Любое, даже небольшое, землетрясение на суше - это повод для усиления наблюдения