Всерйоз вивченням цього явища почали займатися в середині XX століття, після закінчення війни і відмови від японців прав на Курильські острови. Страшне цунамі сталося в 1952 році: гігантська хвиля обрушилася на все узбережжя Курил, місто Північно-Курильськ було повністю змите. За різними оцінками, загинуло близько п'яти тисяч осіб. І саме після цієї події була створена служба цунамі, а це явище почали серйозно вивчати.
Велика хвиля в Канагаві. Кацусіка Хокусай
Причини виникнення цунамі і фізика процесу
Найчастіша причина цунамі — підводні землетруси. Рух континентів пов'язано з переміщенням магми: з-за цього континенти стикаються. Згідно з головною теорією, океанічні плити наштовхуються на материкові плити, на стику плит утворюється джерело проблем — зони субдукції, коли одна плита як би підповзає під іншу. На цьому стику і відбуваються найстрашніші події.
Ця ідея, концепція спрединга, з'явилася в 1960-х роках. В мантії Землі відбувається конвекція (внутрішній теплообмін, при якому енергія передається струменями і потоками), із-за чого плити, особливо в океанічному басейні, можуть сильно зміщуватися.
Найсильніші землетруси і цунамі відбуваються в зонах субдукції
Наприклад, в районі Курил в даний час зрушення плит складає близько шести сантиметрів у рік, а в деяких місцях доходить до десяти. Плити стискуються, утворюються пружні напруги, які поступово накопичуються. Під час землетрусу зазвичай відбувається скидання (розрядка) накопиченої пружної енергії. Однак іноді напруга може збільшуватись десятки і сотні років. Тоді станеться дуже сильний землетрус.
Джерелами цунамі можуть бути і підводні зсуви, що виникають в результаті сейсмічних поштовхів і струсів, а іноді мимовільно. Одне з найбільш відомих таких подій відбулося в 1929 році. Сталося невеликий землетрус, яке саме по собі не могло б викликати цунамі, але призвело до обвалення підводного схилу. Утворився потік, який промчав кілька тисяч кілометрів від Ньюфаундленду на південь, обірвавши кабелі, що з'єднували Європу і Америку. Утворилася хвиля цунамі була дуже потужною і викликала великі руйнування ? це було обвальне цунамі. Вони, як правило, не мають трансокеанского характеру, а скоріше локальні, та завдані ними руйнування мають масштаб десяти кілометрів. Ньюфаундлендское подія скоріше виняток.
Палеоцунами і легенда про загибель Атлантиди
Однією з причин цунамі в ряді випадків стає вулканічна активність. Відомий приклад — вулкана Санторін. Він вибухнув і викликав цим хвилю цунамі. Це вдалося визначити завдяки геологічними даними. Ми називаємо це палеоцунами. Вдалося з'ясувати, що хвилі були до 200 метрів, а за деякими даними — 260 метрів. Ця хвиля обрушилася на узбережжя Криту і, можливо, стала причиною загибелі мінойської цивілізації. Деякі наукові дослідження показують, що саме минойское виверження могло послужити основою для легенди про загибель Атлантиди «в один день і тяжку ніч», розказаної Платоном.
Експедиції з пошуку палеоцунами організовуються щороку. Але це складне завдання: треба знати, де шукати. Перспективні райони для пошуку — болото на висоті перших 10-20 метрів над рівнем моря (інакше цунамі до нього б просто не дісталося). Якщо хвиля доходила до болота, то вона приносила з собою солону воду і морські організми. Ми розкопуємо такі ями, знаходимо ці сліди, аналізуємо їх, пов'язуємо разом. Іноді події давнини накладаються на цунамі останніх десятиліть. Цікаво, що найсильніші заплески виявлені саме в палеоцунами — наприклад, були виявлені сліди хвиль до 300 метрів на Гаваях, що трапилися кілька тисяч років тому.
Карта вогнищ найсильніших історичних цунамі Курило-Камчатського регіону
Найвідоміші цунамі і небезпечні регіони
По інтенсивності цунамі найнебезпечнішими регіонами є Японські острови, Індонезія, Чилі, Алеутські острови, Аляска. В цілому тихоокеанський регіон є найбільш небезпечним, і цунамі там відбуваються набагато частіше. Але одне з найбільших за весь час спостережень землетрус стався в 2004 році в Індійському океані.
Трагедія сталася тому, що багато хто в регіоні не спостерігалося серйозної сейсмічної активності. Існує гіпотеза «сейсмічних проломів», відповідно до якої, якщо в даному районі довгий час, десятки або сотні років, не відбувається сильних землетрусів, там накопичуються дуже сильні пружні напруги. Саме так і сталося в районі Андаманських островів. Сейсмологи знали, що це сейсмічно активна зона, але близько 150 років землетрусів не відбувалося. Подія, яка сталася в грудні 2004 року, було дуже потужним ? магнітуда, за різними оцінками, становить від 9,1 до 9,3 бала. Загинуло близько 300 тисяч чоловік, і саме тому, що ніхто не очікував цього. Не було систем попередження, люди абсолютно не були підготовлені.
Землетрус в Індійському океані в 2004 році
В рамках цієї жахливої події примітна історія острова Сималур. Він знаходився трохи південніше індонезійського міста Банда-Ачех, дуже сильно потерпілого і зруйнованого в результаті цунамі, тобто фактично перебував в епіцентрі. На багатьох островах загинули люди, селища, близькі до узбережжя, виявилися майже всі змиті. А саме на цьому острові загинуло найменшу кількість ? сім осіб. По суті, вони просто відмовилися евакуюватися. Саме на цьому острові люди зберегли легенди, які передавалися з покоління в покоління, про те, що після сильних землетрусів треба йти в гори, що вони і зробили. А ті семеро, хто відмовився це зробити, загинули.
Одне з найбільших цунамі сталося 5 листопада 1952 року на Курильських островах. Місто Північно-Курильськ і безліч селищ узбережжя Камчатки і Курил були повністю знищені. Що примітно, у радянських газетах того періоду не було жодних згадок про подію. Згідно з наявними даними, приблизно через 40 хвилин після першого струсу на Північно-Курильськ насунулися дві хвилі цунамі. Перша була не дуже висока і залила тільки самі низькорозташовані будинку, а висота другий склала 10 метрів ? вона і заподіяла головні лиха. Радіостанція передавала SOS, але досить безглуздо, і в Петропавловську не могли зрозуміти, що відбувається.
Село в руїнах недалеко від узбережжя Суматри
Найголовніше в разі цунамі — знати, що робити. У багатьох випадках можна врятуватися, хоча, звичайно, бувають такі райони і ситуації, коли це зробити важко. На жаль, в індійському цунамі багато туристів загинуло якраз через необізнаність. Але відомий приклад десятирічної англійської школярки Тіллі Сміт, яка під час подій 2004 року відпочивала з батьками в Індонезії. Незадовго до цього на уроці географії у школі їй і її однокласникам розповіли про цунамі, і, будучи на відпочинку, вона змогла розпізнати його ознаки та попередити про насування катастрофи батьків і тих, хто був з ними на пляжі. Таким чином, завдяки їй врятувалося більше ста чоловік.
Відомо про ще декількох великих морських землетрусах і пішли за ними цунамі. В середині XVIII століття, в 1755 році, велике цунамі обрушилося на узбережжя Португалії та Марокко, сильно постраждав Лісабон, загинуло близько 100 тисяч чоловік. Японські острови регулярно страждали від землетрусів і цунамі протягом XVIII і XIX століть. Особливо сильна подія відбулася не так давно, у 2011 році — його ще називають «великий східнояпонскоий землетрус». Це найбільший землетрус у Японії, його магнітуда склала 9,1.
Прогнозування цунамі
Прогноз цунамі буває довгостроковий і короткостроковий. Під довгостроковим прогнозом розуміється оцінка ризику. Тобто, наприклад, ймовірність цунамі в Балтиці дуже низька, хоча все-таки не нульова. Але там можна спокійно будувати будівлі на березі, купатися, в спеціальній службі цунамі немає необхідності. На березі Північного Сахаліну ймовірність цунамі теж досить низька. А ось на Курильських островах, на Південному Сахаліні і в області Японського моря рівень ризику набагато вище. Це називається довгостроковим прогнозом: ми оцінюємо ймовірну висоту хвилі цунамі, її повторюваність. Поняття «повторюваність» передбачає, що, наприклад, цунамі з висотою 3 метри буде виникати в даному районі раз в 10 років, а для цунамі з висотою 20 метрів повторюваність може становити 100 років. Найвищі хвилі і сама часта повторюваність припадають на Курильські острови і Камчатку. Великі цунамі зі значною висотою відбуваються раз на п'ять років.
Генерація цунамі сейсмотектоническим джерелом
Інший вид прогнозу — оперативний. Тобто це прогноз події, яка фактично вже відбулося. Сталося землетрус, утворилося цунамі, але у мешканців узбереж ще є час, і ми можемо оцінити проблему, прийняти рішення про евакуацію і виведення судів у відкрите море. Одним словом, є маса заходів, які залежать від цього прогнозу. Коли служба цунамі тільки з'явилася, такі рішення приймалися тільки виходячи з сили землетрусів: за допомогою сейсмічних приладів оцінювали магнітуду. Якщо землетрус більше 6 балів, то може статися цунамі, хоча за 6 балів незначне. Для Курильських островів тривожної магнітудою є 7 або 7,5 бала. Таке землетрус може викликати серйозне цунамі. І, як вже було сказано, ця характеристика довгий час була єдиною підставою для прийняття рішення про евакуацію на Сахаліні, Камчатці та Курильських островах.
Однак далеко не всі землетрусу породжують цунамі. А людям, стурбованим повідомленням про евакуацію, як правило, не подобається ночами тікати в сопки, коли тривога врешті-решт виявлялася помилковою. З-за цього деякі стали відмовлятися від евакуації, що призводило до жертв серед населення узбережжя, флоту. Дуже важливо знати напевно, буде цунамі чи ні.
Зараз наука дуже сильно просунулася в пророкуванні цунамі. З'явилися сучасні способи спостереження за рівнем моря, наприклад американські глибоководні прилади DART, російські розробки. Ведуться постійні спостереження. Як тільки відбувається землетрус, через супутник передається інформація, що оцінюється, є хвиля чи ні.
У глибоководній частині океану хвиля, як правило, не дуже велика ? зазвичай не більше 10– 20 сантиметрів. З цієї величини можна розрахувати, яка хвиля буде на березі. У сучасному світі система працює саме так, вона повинна давати прогноз хвилі цунамі для різних приватних випадків. Але невеликі помилки все ж бувають. У випадку з нашим Далеким Сходом нас рятує те, що щільність населення невелика, тому жертв небагато. Останній землетрус в населеному районі Південних Курильських островів було в 1994 році. Тоді ніхто не загинув, але збиток був нанесений значний: на берег викинуло кілька риболовецьких судів, були затоплені прибережні споруди, один з будинків понесло вгору по руслу річки.
Цунамі-районування
Ми весь час перебуваємо в очікуванні цунамі. Цунамі 1952 року цілком може повторитися. Американці кажуть, що небезпечна з точки зору цунамі зона є близько Аляски, а також на півночі Каліфорнії. Такі регіони потрібно особливо вивчати і спостерігати за ними, щоб попередити трагедію. Багато в чому це питання підготовки.
Поширення хвиль цунамі
Небезпечним також є західне узбережжя Південної Америки. Одне з найбільш сильних підводних землетрусів сталося в 1960 році в Чилі, і в цілому у цьому регіоні вони відбуваються досить часто. Землетрус 1960 року носило трансокеанський характер. Зараз з'явився такий не цілком науковий, сленговий термін «мегацунамі» — під ним ми розуміємо таке цунамі, яке може завдавати шкоди за тисячі кілометрів від джерела, і саме таким було подія 1960 року. З-за чилійського цунамі люди загинули і на Гаваях (61 чоловік), і в Японії (142 особи). І землетрус у Центральних Курив у 2006 році теж було мегацунамі та завдала збитків на більш віддалених регіонах. Зараз населення Курильських островів готове евакуюватися за десять хвилин. У деяких випадках хвиля приходить буквально через півтори хвилини після землетрусу, і за цей час треба втекти.
Є такий напрямок — цунамі-районування: вивчивши місцевість і зробивши прогноз, ми ставимо будівельникам завдання не зводити будівлі нижче певного рівня, щоб людям не потрібно було трохи бігти в сопки. Заборонено будувати будівлі на зразок дитячих садків, лікарень і так далі. Деякі будівлі по суті своїй зобов'язані бути прибережними, але тоді їх працівники повинні завжди бути готові до евакуації. Судам, якщо у них є запас часу, врятуватися досить легко — достатньо піти в море на глибину більше 30-40 метрів. Небезпека цунамі представляє на глибині менше 20 метрів. У відкритому океані хвиля йде зі швидкістю 800 км/год, на глибині 50 метрів швидкість 80 км/год, а на підході до берега швидкість хвилі близько 10 м/с.
Формування хвиль цунамі
Небезпека цунамі залежить також від його виду. Це може бути "потоплення" — як приплив, тільки дуже швидкий. Людини може змити, протягом досить швидке. Але це не найстрашніше.
Другий вид — це стіна води, ми її називаємо бор. Бор мчить зі швидкістю близько 10 м/с і зносить все на своєму шляху. Вижити практично неможливо. На багатьох знімках індійського цунамі видно бор. Він виникає там, де в прибережній області пологе дно, тобто на мілководді, зазвичай досить протяжному. Хвиля, виходячи на таке мілководдя, обрушається і вироджується в небезпечну стіну.
