Прогнозирование землетрясений. Краткосрочное прогнозирование землетрясений Прогноз событий чп землетрясения

Что касается прогноза , то здесь картина несколько иная: точность прогноза землетрясения приравнивается к нулю. Существующие 10% успеха падают на долю отдельных предсказаний в Средней Азии и Китае. Катастрофические вулканические извержения могут быть предсказаны более точно, приблизительно на 50%. Проблема предсказания наводнений решается успешно. Трассы тропических циклонов прогнозируются сравнительно точно, так же, как и сроки их прихода. Для этих двух стихийных бедствий балл прогноза приближается к 100%. Прогноз оползней довольно сложен. Как известно, некоторые катастрофические оползни произошли совершенно неожиданно.

Прогноз может быть любительским либо профессиональным, или научным. Возможно мы недооцениваем любительские прогнозы: люди наделены необыкновенной чувствительностью, могут увидеть нечто, другим людям недоступное. Неоднократно были случаи, когда неискушенные любители делали очень точные предсказания.

В качестве возможной основы прогноза принят целый ряд признаков. Наиболее важны и надежны из них следующие:

• 1) статистические методы;
• 2) выделение сейсмически активных зон, которые долго не испытывали сотрясений;
• 3) изучение быстрых смещений земной коры;
• 4) Исследование изменений соотношений скорости продольных и поперечных волн;
• 5) изменение магнитного поля и электропроводности горных пород;
• 6) изменения в составе газов, поступающих из глубин;
• 7) регистрация предваряющих толчков;
• 8) исследование распределения очагов во времени и пространстве.

Предпосылкой успешной защиты от природных катастроф является познание причин возникновения и их механизм. Зная сущность процессов, можно их предсказывать. Своевременный и точный прогноз катастроф является наиважнейшей предпосылкой эффективной защиты.

Сущность сейсмических явлений и вулканических извержений известна приблизительно на 50%. Лучше всего изучены поверхностные процессы - наводнения и оползни. Наши знания о тропических циклонах составляют примерно 75%.

В настоящее время отсутствуют достаточно надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. Однако по изменению характерных свойств земли, а также необычному поведению живых организмов перед землетрясением (их называют предвестниками) ученым зачастую удается составлять прогнозы.

Предвестниками землетрясений являются: быстрый рост частоты слабых толчков (форшоков); деформация земной коры, определяемая наблюдением со спутников из космоса или съемкой на поверхности земли с помощью лазерных источников света; изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн накануне землетрясения; изменение электросопротивления горных пород, уровня грунтовых вод в скважинах; содержание радона в воде и др.

Необычное поведение животных накануне землетрясения выражается в том, что, например, кошки покидают селения и переносят котят в луга, а птицы в клетках за 10 - 15 мин до начала землетрясения начинают летать; перед толчком слышатся необычные крики птиц; домашние животные в хлевах впадают в панику и др. Животные могут предчувствовать подземные толчки с магнитудой М4, глубиной очага до 150 км и на расстоянии от эпицентра в несколько сот километров.

Например, глубоководные рыбы накануне землетрясением поднимаются к поверхности. “Приборами” предупреждающими о предстоящих колебаниях земной поверхности служат плавательный пузырь (выполняющий роль резонатора колебаний и улавливают инфразвуковые волны) и боковая линия рыб (она усеяна электрорецепторами, способными принимать электрическое поле и низкочастотное колебание воды). Самыми чувствительными к подземным толчкам оказались крысы и мыши. Эти типично норные и осторожные животные выбираются из нор днем, бегают, кричат, бросаются друг на друга, собираются в стаи и бегают по улицам. Они способны за месяц-полтора уловить сигнал о приближающейся стихии. Даже некоторые растения способны предсказывать землетрясения (меняется цвет листьев из-за изменения концентрации газов в почве).

Традиционное разведение аквариумных рыбок на Японских Островах связано именно с высокой чувствительностью рыбок по отношению к приближающемуся землетрясению.

Почему живые организмы чувствуют приближение землетрясение? Ученые называют ряд причин: инфразвуковые волны, ультразвуки, вариации электоромагнитных полей, микросейсмическую активность земной коры, выделение из почвы родона. Перед стихией происходит изменение элктростатического заряда аэрозольный частиц воздуха, уровня грунтовых вод, давление воздуха, всевозможное проявления деформации земной поверхности, может меняться химический состав воды.

А ведь землетрясения бывают не только природного происхождения, но и возникают в результате деятельности человека. Например, Хибинский горный массив, что на Кольском полуострове в Заполярье: хозяйственное освоение Хибин началось в 1929 году с разработки крупнейших в мире месторождений фосфатного сырья.

К середине 90-х годов в результате добычи минерального сырья в Хибинах изъято и перемещено более 3 млрд. тонн горной массы. Карьерами и подземными рудниками образована прерывистая выемка площадью 10 квадратных километров при глубине до 600 метров. Прерывистая дуга из отвалов породы объемом в 400 млн. кубометров протянулась на 30 километров, а пространства на предгорной равнине площадью 67 квадратных километров покрылись отходами обогатительного производства ("хвостохранилища").

С 40-х годов нынешнего столетия участились подземные толчки не превышающие 4 баллов в эпицентре которые не воспринимались как сигнал тревоги, хотя их связь с промышленными нагрузками на недра была очевидной. В 1989 году после взрыва на одном из рудников последовал сейсмический толчок, сила которого составила 7-8 баллов в подземных выработках и до 5-6 баллов в разных частях города Кировска. Сообщалось о значительных повреждениях подземных коммуникаций и механизмов, промышленных объектов и жилых зданий. Очаг землетрясения находился на небольшой глубине от поверхности земли, и радиус ощутимого воздействия сейсмических колебаний не превысил 10 километров.

Были зафиксированы здесь и другие техногенные землетрясения. Например - шести бальное в 1993 году.

Проблема прогноза силы и времени землетрясений очень сложна, особенно в сейсмоопасных районах. В частности, остается неясным, почему ядерные взрывы внутри массива Хибин в 1972 и 1984 годах не привели к оживлению тектонических разломов, а заурядные промышленные взрывы сынициировали опасные толчки.

Землетрясения возникают и при добыче нефти и газа, порой с больших глубин. В результате образуются значительные по площади пустоты, что может привести к смещению даже сейсмически устойчивых геологических пластов. Такие пустые пространства рекомендуется заполнять водой, что в реальности не делается.

Причиной возникновения землетрясений могут быть подземные ядерные взрывы и промышленные взрывы.

Доктор геолого-минералогических наук Николай Короновский, кандидат геолого-минералогических наук Альфред Наймарк.

Землетрясение 12 января 2010 года, Порт-о-Пренс, столица Республики Гаити. Разрушенные президентский дворец и городские кварталы. Общее число погибших - 220 тысяч.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Сейсмическая опасность и прогноз землетрясений в сопоставлении с прогнозами климата и погоды (по В. И. Уломову, http://seismos-u.ifz.ru).

Землетрясение в г. Ван (Турция), 2011 год.

Рис. 1. Предвестниковые и постсейсмические аномалии на графиках агрегированных сигналов, Китай (по А. Любушину, 2007 год).

Рис. 2. Аномалии перед землетрясениями в Японии 25 сентября 2003 года и 11 марта 2011-го, ограничены вертикальными линиями (по А. Любушину, 2011 год).

Не проходит и года, чтобы где-то не случилось катастрофическое землетрясение с тотальными разрушениями и человеческими жертвами, количество которых может достигать десятков и сотен тысяч. А тут ещё цунами - аномально высокие волны, возникающие в океанах после землетрясений и смывающие на низких берегах посёлки и города вместе с жителями. Эти катастрофы всегда неожиданны, пугают их внезапность и непредсказуемость. Неужели современная наука не в состоянии предвидеть подобные катаклизмы? Ведь предсказывают же ураганы, торнадо, изменения погоды, наводнения, магнитные бури, даже извержения вулканов, а с землетрясениями - полный провал. И общество зачастую считает, что виноваты учёные. Так, в Италии попали под суд шестеро геофизиков и сейсмологов, которые в 2009 году не смогли предсказать землетрясение в Аквиле, унёсшее жизни 300 человек.

Казалось бы, имеется много разных инструментальных методов, приборов, фиксирующих малейшие деформации земной коры. А прогноз землетрясения не удаётся. Так в чём же дело? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим сначала, что же представляет собой землетрясение.

Самая верхняя оболочка Земли - литосфера, состоящая из твёрдой земной коры мощностью от 5-10 км в океанах и до 70 км под горными массивами, - подразделяется на ряд плит, называемых литосферными. Ниже располагается также твёрдая верхняя мантия, точнее, её верхняя часть. Эти геосферы состоят из различных горных пород, обладающих высокой твёрдостью. Но в толще верхней мантии на разных глубинах размещается слой, названный астеносферным (от греческого астенос - слабый), имеющий меньшую вязкость по сравнению с выше- и нижележащими породами мантии. Предполагается, что астеносфера является той «смазкой», по которой могут перемещаться литосферные плиты и части верхней мантии.

Во время движения пли`ты в одних местах сталкиваются, образуя огромные горно-складчатые цепи, в других, наоборот, раскалываются с образованием океанов, кора которых тяжелее коры континентов и способна погружаться под них. Эти взаимодействия плит вызывают колоссальные напряжения в горных породах, сжимая или, наоборот, растягивая их. Когда напряжения превышают предел прочности горных пород, происходит их очень быстрое, практически мгновенное, смещение, разрыв. Момент этого смещения и представляет собой землетрясение. Если мы хотим его предсказать, то должны дать прогноз места, времени и возможной силы.

Любое землетрясение представляет собой процесс, идущий с некоторой конечной скоростью, с образованием и обновлением множества разномасштабных разрывов, вспарыванием каждого из них с высвобождением и перераспределением энергии. При этом надо чётко понимать, что горные породы представляют собой не сплошной однородный массив. В нём есть трещины, структурно ослабленные зоны, которые значительно понижают его суммарную прочность.

Скорость распространения разрыва или разрывов достигает нескольких километров в секунду, процесс разрушения охватывает некоторый объём пород - очаг землетрясения. Его центр называется гипоцентром, а проекция на поверхность Земли - эпицентром землетрясения. Гипоцентры располагаются на разных глубинах. Наиболее глубокие - до 700 км, но чаще гораздо меньше.

Интенсивность, или сила, землетрясений, которая так важна для прогнозирования, характеризуется в баллах (мера разрушения) по шкале MSK-64: от 1 до 12, а также магнитудой М - безразмерной величиной, предложенной профессором Калифорнийского технологического института Ч. Ф. Рихтером, которая отражает количество высвобожденной общей энергии упругих колебаний.

Что такое прогноз?

Чтобы оценить возможность и практическую пользу прогноза землетрясений, нужно чётко определить, каким требованиям он должен отвечать. Это не угадывание, не тривиальное предсказание заведомо регулярных событий. Прогноз определяется как научно обоснованное суждение о месте, времени и состоянии явления, закономерности возникновения, распространения и изменения которого неизвестны или неясны.

Принципиальная прогнозируемость сейсмических катастроф долгие годы никаких сомнений не вызывала. Вера в безграничный предсказательный потенциал науки подкреплялась, казалось бы, вполне убедительными доводами. Сейсмические события с выделением огромной энергии не могут происходить в недрах Земли без подготовки. Она должна включать определённые перестройки структуры и геофизических полей, тем большие, чем интенсивней ожидаемое землетрясение. Проявления таких перестроек - аномальные изменения тех или иных параметров геологической среды - выявляются методами геолого-геофизического и геодезического мониторинга. Задача, следовательно, состояла в том, чтобы, располагая необходимыми методиками и аппаратурой, вовремя зафиксировать возникновение и развитие таких аномалий.

Однако оказалось, что даже в районах, где ведутся непрерывные тщательные наблюдения - в Калифорнии (США), Японии, - сильнейшие землетрясения всякий раз случаются неожиданно. Получить надёжный и точный прогноз эмпирическим путём не удаётся. Причину этого видели в недостаточной изученности механизма исследуемого процесса.

Таким образом, сейсмический процесс априори считался в принципе прогнозируемым, если механизмы, фактические данные и необходимые методики, неясные или недостаточные сегодня, будут поняты, пополнены и усовершенствованы в будущем. Каких-либо принципиально непреодолимых препятствий прогнозированию нет. Унаследованные от классической науки постулаты безграничных возможностей научного познания, предсказания интересующих нас процессов были до относительно недавнего времени исходными принципами любого естественно-научного исследования. А как эта проблема понимается сейчас?

Достаточно очевидно, что даже без специальных исследований можно уверенно «прогнозировать», например, в высокосейсмичной зоне перехода от азиатского континента к Тихому океану в ближайшие 1000 лет сильное землетрясение. Столь же «обоснованно» можно утверждать, что в районе острова Итуруп Курильской гряды завтра в 14:00 по московскому времени произойдёт землетрясение с магнитудой 5,5. Но цена таким прогнозам - ломаный грош. Первый из прогнозов вполне достоверен, но никому не нужен ввиду его крайне малой точности; второй достаточно точен, но также бесполезен, ибо его достоверность близка к нулю.

Из этого ясно, что: а) при любом определённом уровне изученности повышение достоверности прогноза влечёт за собой снижение его точности, и наоборот; б) при недостаточной точности прогноза каких-либо двух параметров (например, места и магнитуды землетрясения) даже точное предсказание третьего параметра (времени) теряет практический смысл.

Таким образом, главная задача и главная трудность прогнозирования землетрясения в том, чтобы предсказания его места, времени и энергии или интенсивности удовлетворяли бы требованиям практики одновременно и по точности, и по достоверности. Однако сами эти требования различны в зависимости не только от достигнутого уровня знаний о землетрясениях, но и от конкретных целей прогнозирования, которым отвечают разные типы прогноза. Принято выделять:

Сейсморайонирование (оценки сейсмичности на десятилетия - столетия;

Прогнозы: долгосрочный (на годы - десятилетия), среднесрочный (на месяцы - годы), краткосрочный (по времени 2-3 суток - часы, по месту 30-50 км) и иногда оперативный (на часы - минуты).

Особенно актуален краткосрочный прогноз: именно он - основание для конкретных предупреждений о предстоящей катастрофе и для неотложных действий по уменьшению ущерба от неё. Цена ошибок здесь очень велика. А ошибки эти бывают двух типов:

1. «Ложная тревога», когда после принятия всех мер для минимизации количества людских жертв и материальных потерь предсказанное сильное землетрясение не происходит.

2. «Пропуск цели», когда состоявшееся землетрясение не было предсказано. Такие ошибки чрезвычайно часты: практически все катастрофические землетрясения оказываются неожиданными.

В первом случае ущерб от нарушения ритма жизни и работы тысяч людей может быть очень большим, во втором - последствия чреваты не только материальными потерями, но и человеческими жертвами. В обоих случаях моральная ответственность сейсмологов за неверный прогноз очень велика. Это заставляет их быть предельно осторожными при выдаче (или невыдаче) властям официальных предупреждений о предстоящей опасности. В свою очередь власти, осознавая огромные трудности и тяжёлые последствия остановки функционирования плотно заселённого района или крупного города хотя бы на день-другой, отнюдь не спешат следовать рекомендациям многочисленных «самодеятельных» неофициальных прогнозистов, декларирующих 90%-ную и даже 100%-ную достоверность своих предсказаний.

Дорогая цена незнания

Между тем непредсказуемость геокатастроф обходится человечеству очень дорого. Как отмечает, например, российский сейсмолог А. Д. Завьялов, с 1965 по 1999 год землетрясения составляли 13% от общего числа природных катастроф в мире. С 1900 по 1999 год произошло 2000 землетрясений с магнитудой более 7. В 65 из них М была выше 8. Людские потери от землетрясений в XX веке составили 1,4 млн человек. Из них на последние 30 лет, когда количество жертв стали подсчитывать более точно, пришлось 987 тыс. человек, то есть 32,9 тыс. человек в год. Среди всех природных катастроф землетрясения стоят на третьем месте по количеству смертных случаев (17% от общего числа погибших). В России, на 25% её площади, где расположены около 3000 городов и посёлков, 100 крупных гидро- и тепловых электростанций, пять АЭС, возможны сейсмические сотрясения с интенсивностью 7 и более. Сильнейшие землетрясения в ХХ столетии происходили на Камчатке (4 ноября 1952 года, М = 9,0), на Алеутских островах (9 марта 1957 года, М = 9,1), в Чили (22 мая 1960 года, М = 9,5), на Аляске (28 марта 1964 года, М = 9,2).

Впечатляет перечень сильнейших землетрясений в недавние годы.

2004 год, 26 декабря. Суматро-Андаманское землетрясение, М = 9,3. Сильнейший афтершок (повторный толчок) с М = 7,5 возник спустя 3 ч 22 мин после главного удара. За первые сутки после него зарегистрировано около 220 новых землетрясений с М > 4,6. Цунами обрушилось на побережья Шри-Ланки, Индии, Индонезии, Таиланда, Малайзии; погибли 230 тыс. человек. Спустя три месяца возник афтершок с М = 8,6.

2005 год, 28 марта. Остров Ниас, в трёх километрах от Суматры, землетрясение с М = 8,2. Погибли 1300 человек.

2005 год, 8 октября. Пакистан, землетрясение с М = 7,6; погибли 73 тыс. человек, более трёх миллионов остались без крова.

2006 год, 27 мая. Остров Ява, землетрясение с М = 6,2; погибли 6618 человек, 647 тыс. остались без крова.

2008 год, 12 мая. Провинция Сычуань, Китай, в 92 км от г. Ченду, землетрясение М = 7,9; погибли 87 тыс. человек, 370 тыс. ранены, 5 миллионов остались без крова.

2009 год, 6 апреля. Италия, землетрясение с М = 5,8 близ исторического г. Аквила; жертвами стали 300 человек, ранены 1,5 тыс., более 50 тыс. остались без крова.

2010 год, 12 января. Остров Гаити, в нескольких милях от побережья два землетрясения с М = 7,0 и 5,9 в течение нескольких минут. Погибли около 220 тыс. человек.

2011 год, 11 марта. Япония, два землетрясения: М = 9,0, эпицентр в 373 км к северо-востоку от Токио; М = 7,1, эпицентр в 505 км к северо-востоку от Токио. Катастрофическое цунами, погибли более 13 тыс. человек, 15,5 тыс. пропали без вести, разрушение АЭС. Спустя 30 мин после главного толчка - афтершок с М = 7,9, затем ещё один толчок с М = 7,7. За первые сутки после землетрясения зарегистрировано около 160 толчков с магнитудами от 4,6 до 7,1, из них 22 толчка с М > 6. За вторые сутки количество зарегистрированных афтершоков с М > 4,6 составило около 130 (из них 7 афтершоков с М > 6,0). За третьи сутки это число снизилось до 86 (в том числе один толчок с М = 6,0). На 28-е сутки произошло землетрясение с М = 7,1. К 12 апреля было зарегистрировано 940 афтершоков с М > 4,6. Эпицентры повторных толчков покрыли область протяжённостью около 650 км, в поперечнике около 350 км.

Все, без исключений, перечисленные события оказывались неожиданными или «предсказанными» не настолько определённо и точно, чтобы можно было принять конкретные меры безопасности. Между тем утверждения о возможности и даже многократных реализациях надёжного краткосрочного прогноза конкретных землетрясений нередки как на страницах научных изданий, так и в интернете.

История двух прогнозов

В районе города Хайчэн, провинция Ляонин (Китай), в начале 70-х годов прошлого столетия неоднократно отмечались признаки возможного сильного землетрясения: изменения наклонов земной поверхности, геомагнитного поля, электросопротивления грунтов, уровня воды в колодцах, поведения животных. В январе 1975 года было объявлено о предстоящей опасности. К началу февраля внезапно поднялся уровень воды в колодцах, сильно возросло число слабых землетрясений. К вечеру 3 февраля власти были уведомлены сейсмологами о близкой катастрофе. На следующее утро произошло землетрясение с магнитудой 4,7. В 14:00 было объявлено о вероятности ещё более сильного удара. Жители покинули дома, были приняты меры безопасности. В 19:36 мощный толчок (М = 7,3) вызвал обширные разрушения, но жертв оказалось немного.

Это единственный пример удивительно точного по времени, месту и (приблизительно) по интенсивности краткосрочного прогноза разрушительного землетрясения. Однако иные, очень немногие оправдавшиеся прогнозы были недостаточно определёнными. Главное же - число как непредсказанных реальных событий, так и ложных тревог оставалось чрезвычайно большим. Это означало, что надёжного алгоритма устойчивого и точного предсказания сейсмокатастроф нет, а хайчэнский прогноз - скорее всего, лишь необычайно удачное стечение обстоятельств. Так, чуть больше года спустя, в июле 1976-го, в 200-300 км к востоку от Пекина произошло землетрясение с M = 7,9. Был полностью разрушен г. Таншань, погибли 250 тыс. человек. Определённых предвестников катастрофы не наблюдалось, тревога не объявлялась.

После этого, а также после неудачи многолетнего эксперимента по прогнозу землетрясения в Паркфилде (США, штат Калифорния) в середине 80-х годов прошлого века возобладало скептическое отношение к перспективам решения проблемы. Это нашло отражение в большинстве докладов на совещании «Оценка проектов по прогнозу землетрясений» в Лондоне (1996 г.), проведённом Королевским астрономическим обществом и Объединённой ассоциацией геофизики, а также в дискуссии сейсмологов разных стран на страницах журнала «Nature» (февраль - апрель 1999 года).

Значительно позже Таншаньского землетрясения российский учёный А. А. Любушин, анализируя данные геофизического мониторинга тех лет, смог выявить аномалию, предшествовавшую этому событию (на верхнем графике рис. 1 оно выделено правой вертикальной линией). Соответствующая этой катастрофе аномалия присутствует и на нижнем, модифицированном, графике сигнала. На обоих графиках имеются и другие аномалии, ненамного уступающие упомянутой, однако не совпавшие с какими-либо землетрясениями. Но никакого предвестника Хайчэнского землетрясения (левая вертикальная линия) первоначально найдено не было; аномалия выявилась только после модификации графика (рис. 1, внизу). Таким образом, хотя выявить предвестники Таншаньского и в меньшей степени Хайчэнского землетрясений в данном случае апостериори удалось, надёжного прогнозного выделения признаков будущих разрушительных событий найдено не было.

В наши дни, анализируя результаты длительных, с 1997 года, непрерывных записей микросейсмического фона на Японских островах, А. Любушин обнаружил, что ещё за полгода до сильного землетрясения на о. Хоккайдо (М = 8,3; 25 сентября 2003 года) произошло уменьшение среднего по времени значения сигнала-предвестника, после чего сигнал не вернулся к прежнему уровню и стабилизировался на низких значениях. Это с середины 2002 года сопровождалось увеличением синхронизации значений данного признака по разным станциям. Такая синхронизация с позиций теории катастроф - признак приближающегося перехода исследуемой системы в качественно новое состояние, в данном случае - указание на предстоящее бедствие. Эти и последующие результаты обработки имевшихся данных привели к предположению, что событие на о. Хоккайдо, хотя и сильное, всего лишь форшок ещё более мощной предстоящей катастрофы. Так, на рис. 3 видны две аномалии поведения сигнала-предвестника - острые минимумы в 2002 и 2009 годах. Поскольку после первого из них последовало землетрясение 25 сентября 2003 года, то второй минимум мог быть предвестником ещё более мощного события с М = 8,5-9. Его место указывалось как «Японские о-ва»; более точно оно было определено ретроспективно, постфактум. Время события прогнозировалось вначале (апрель 2010 года) на июль 2010 года, затем - от июля 2010 года на неопределённый период, что исключало возможность объявления тревоги. Произошло оно 11 марта 2011 года, причём, судя по рис. 2, его можно было ожидать и раньше, и позже.

Данный прогноз относится к среднесрочным, которые бывали успешными и прежде. Краткосрочные же удачные прогнозы всегда единичны: найти какой-либо устойчиво эффективный набор предвестников не удавалось. И сейчас нет способов заранее узнать, в каких ситуациях будут эффективны те же предвестники, что и в прогнозе А. Любушина.

Уроки прошлого, сомнения и надежды на будущее

Каково же современное состояние проблемы краткосрочного сейсмопрогнозирования? Разброс мнений очень велик.

В последние 50 лет попытки прогноза места и времени сильных землетрясений за несколько суток были безуспешны. Выделить предвестники конкретных землетрясений не удалось. Локальные возмущения различных параметров среды не могут быть предвестниками отдельных землетрясений. Не исключено, что краткосрочный прогноз с нужной точностью вообще нереален.

В сентябре 2012 года, в ходе 33-й Генеральной ассамблеи Европейской сейсмологической комиссии (Москва), генеральный секретарь Международной ассоциации сейсмологии и физики недр Земли П. Сухадолк признал, что в ближайшее время прорывных решений в сейсмологии не ожидается. Отмечалось, что ни один из более 600 известных предвестников и никакой их набор не гарантируют предсказания землетрясений, которые бывают и без предвестников. Уверенно указать место, время, мощность катаклизма не удаётся. Надежды возлагаются лишь на предсказания там, где сильные землетрясения происходят с некоторой периодичностью.

Так возможно ли в будущем повысить одновременно точность и достоверность прогноза? Прежде чем искать ответ, следует понять: а почему, собственно, землетрясения должны быть прогнозируемы? Традиционно полагают, что любое явление прогнозируемо, если достаточно полно, подробно и точно изучены уже происшедшие подобные события, и прогнозирование можно строить по аналогии. Но будущие события происходят в условиях, не тождественных прежним, и поэтому непременно в чём-то от них отличаются. Такой подход может быть эффективен, если, как подразумевается, отличия в условиях зарождения и развития исследуемого процесса в разных местах, в разное время невелики и меняют его результат пропорционально величине таких отличий, то есть также незначительно. При неоднократности, случайности и разнозначности подобных отклонений они существенно взаимокомпенсируются, позволяя получать в итоге не абсолютно точный, но статистически приемлемый прогноз. Однако возможность такой предсказуемости в конце XX века была поставлена под сомнение.

Маятник и песчаная куча

Известно, что поведение множества природных систем достаточно удовлетворительно описывается нелинейными дифференциальными уравнениями. Но их решения в некоторой критической точке эволюции становятся неустойчивыми, неоднозначными - теоретическая траектория развития разветвляется. Та или иная из ветвей непредсказуемо реализуется под действием одной из множества малых случайных флуктуаций, всегда происходящих в любой системе. Предсказать выбор можно было бы лишь при точном знании начальных условий. Но к их малейшим изменениям нелинейные системы весьма чувствительны. Из-за этого выбор пути последовательно всего в двух-трёх точках ветвления (бифуркации) приводит к тому, что поведение решений вполне детерминистических уравнений оказывается хаотическим. Это выражается - даже при плавном увеличении значений какого-либо параметра, например давления, - в самоорганизации коллективных нерегулярных, скачкообразно перестраивающихся перемещений и деформаций элементов системы и их агрегаций. Такой режим, парадоксально сочетающий детерминированность и хаотичность и определяемый как детерминистский хаос, отличный от полной разупорядоченности, отнюдь не исключителен, и не только в природе. Приведём простейшие примеры.

Сжимая строго по продольной оси гибкую линейку, мы не сможем предсказать, в какую сторону она изогнётся. Качнув маятник без трения настолько сильно, чтобы он достиг точки верхнего, неустойчивого положения равновесия, но не более, мы не сможем предсказать, пойдёт ли маятник вспять или сделает полный оборот. Посылая один бильярдный шар в направлении другого, мы приблизительно предвидим траекторию последнего, но после его столкновений с третьим, а тем более с четвёртым шаром наши прогнозы окажутся очень неточными и неустойчивыми. Наращивая равномерной подсыпкой кучу песка, при достижении некоторого критического угла её склона увидим, наряду со скатыванием отдельных песчинок, непредсказуемые лавинообразные обрушения спонтанно возникающих агрегаций зёрен. Таково детерминированно-хаотическое поведение системы в состоянии самоорганизованной критичности. Закономерности механического поведения отдельных песчинок дополняются здесь качественно новыми особенностями, обусловленными внутренними связями совокупности песчинок как системы.

Принципиально похоже формируется разрывная структура породных массивов - от начального рассредоточенного микрорастрескивания к разрастанию отдельных трещин, затем - к их взаимодействиям и взаимосочленениям. Опережающее разрастание какого-то одного, заранее непредсказуемого нарушения среди конкурирующих превращает его в магистральный сейсмогенный разрыв. В этом процессе каждый единичный акт образования разрыва вызывает непрогнозируемые перестройки структуры и напряжённого состояния в массиве.

В приведённых и других подобных примерах не прогнозируемы ни конечный, ни промежуточные результаты нелинейной эволюции, определённой начальными условиями. Связано это не с воздействием множества трудно учитываемых факторов, не с незнанием законов механического движения, а с невозможностью оценить начальные условия абсолютно точно. В этих обстоятельствах даже малейшие их различия быстро разводят исходно близкие траектории развития сколь угодно далеко.

Традиционная стратегия прогнозирования катастроф сводится к выявлению отчётливой аномалии-предвестника, порождённой, например, концентрацией напряжений у окончаний, изломов, взаимопересечений разрывов. Чтобы стать достоверным признаком приближающегося толчка, такая аномалия должна быть единичной и контрастно выделяющейся на окружающем фоне. Но реальная геосреда устроена по-другому. Под нагрузкой она ведёт себя как грубо- и самоподобно-блочная (фрактальная). Это означает, что блок любого масштабного уровня вмещает относительно немного блоков меньших размеров, а каждый из них - столько же ещё меньших и т.д. В такой структуре не может быть чётко обособленных аномалий на однородном фоне, в ней присутствуют неконтрастно различающиеся макро-, мезо- и микроаномалии.

Это делает бесперспективной традиционную тактику решения проблемы. Отслеживание подготовки сейсмокатастроф одновременно в нескольких относительно близких по потенциальной опасности очагах снижает вероятность пропуска события, но в то же время повышает вероятность ложной тревоги, поскольку наблюдаемые аномалии не единичны и не контрастны на окружающем пространстве. Можно предвидеть детерминированно-хаотический характер нелинейного процесса в целом, отдельных его стадий, сценариев перехода от стадии к стадии. Но требуемые надёжность и точность краткосрочных прогнозов конкретных событий остаются недостижимыми. Давняя и почти всеобщая убеждённость в том, что любая непредсказуемость - лишь следствие недостаточной изученности и что при более полном и детальном изучении сложная, хаотичная картина непременно сменится более простой, а прогноз станет надёжным, оказалась иллюзией.

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.

Землетрясение обычно можно представить себе так. Мы сидим на кухне и пьем кофе, смотрим телевизор или занимаемся своими обычными делами. Вдруг мы замечаем, что тени в квартире начинают двигаться - это начал раскачиваться светильник. Стеклянная посуда начинает дребезжать. Если толчки достаточно сильные, начинает дрожать пол.

Но это только завершающая стадия. Задолго до этих проявлений в недрах Земли начинаются активные тектонические процессы. Сейсмические волны начинают распространяться от эпицентра, где они будут максимальными. Земля сдвигается, ломаясь при этом, образуя провалы и трещины. Чтобы хоть как-то представить себе этот процесс, возьмите несколько предметов, заменяющих литосферные плиты, и попробуйте один из них сдвигать. В итоге какой-то из остальных предметов тоже начнет двигаться, создавая вибрации, то есть сейсмоактивность, а некоторые останутся недвижимыми.

А если вообразить, что это происходит не с твердыми предметами, а с кусочками бисквита, у которого только нижняя корка твердая, тогда один из них будет подныривать под противоположный, сминая верхний мягкий слой. Благодаря этому процессу происходит горообразование, поэтому в таких горных местах сейсмическая активность почти всегда высока. Правда, кроме тектонических процессов колебания земли могут быть вызваны техногенной деятельностью: взрывами в карьерах, обрушением полостей горных выработок.

Однако любые землетрясения описываются балльной системой. Все мы слышали о шкале Рихтера и знаем, что есть и другие система оценки подземных толчков, но мало кто разбирается в этом достаточно для того, чтобы не путать одни баллы с другими.

Виктор Селезнев, директор Геофизической службы Сибирского отделения РАН, попробует внести ясность в этот вопрос:

«Прежде всего, имеются два основных параметра землетрясений: первый описывает его энергию. Когда речь идет о магнитуде (М), необходимо понимать: это характеристика выделенной в процессе тектонического проявления энергии, как раз она и измеряется по шкале Рихтера благодаря тому, что может быть зафиксирована сейсмографами. Если же говорить об энергетическом классе (К), то он определяется по несложной формуле К=1.8М+4. 10 в степени К - это количество выделенная энергия в джоулях. Например, если магнитуда - шесть, К будет около пятнадцати. При подобном землетрясении количество выделенной энергии равно мощности десяти атомных бомб, сброшенных в 1945 году на Хиросиму».

Это, насколько можно понять, совсем не мало, поэтому не удивительно, что Земля приходит в движение, и в эпицентре сотрясаемость будет наибольшей. И когда говорят о мощности землетрясения, имеют в виду его силу именно в эпицентре. В России используется так называемая сейсмошкала MSK-64, в которой максимально возможная интенсивность - 12 баллов. И хотя эта величина, так или иначе, зависит от магнитуды, характеризует она процессы, которые видны в точке наблюдения, очаг землетрясения при этом не учитывается.

«При двенадцати баллах рушится все: здания, горы, мосты, - говорит Виктор Селезнев, - но при единственном условии, что высвобождается много энергии и действие происходит непосредственно в эпицентре. И чем дальше мы от него находимся, тем больше затухание этих сейсмических колебаний, поэтому с расстоянием интенсивность колебаний всегда слабеет. То есть, получаем следующую картину: в эпицентре землетрясения сотрясаемость - 9 баллов. Затем следует область, в которой она составляет 8 баллов, затем - 7 баллов, 6, и чем дальше, тем меньше балльность».

Если вернуться к нашим лампочкам, такое возможно при трех толчках силой в три балла. И не важно, что послужило причиной: землетрясение где-нибудь за многие сотни километров или прошедший возле дома трамвай.

Достаточно интересный вопрос: а куда же девается вся эта огромная энергия, разве только на то, чтобы немного потрясти поверхность? Оказывается - вовсе нет. Первое, что происходит - разрушение того, что имеется внутри Земли. Скажем, если очаг толчков был на глубине 10-15 километров, и при этом длина разлома - сотни километров, всю эту земную массу необходимо сдвинуть. На то, чтобы сформировать сейсмическую волну, которая может обогнуть земной шар, и не один раз, тоже требуется энергия, говорит Виктор Сергеевич. Если мощное землетрясение происходит в Мексике, то в Новосибирске тоже земля колеблется на протяжении нескольких часов, и хотя люди этого не замечают, сейсмографы такие вибрации отчетливо фиксируют.

Однако чаще всего население интересует, особенно после самого землетрясения, а были ли прогнозы этого события? Можно ли было его предупредить, чтобы заранее подготовиться?

«Сегодня классифицируют 3 вида подобных прогнозов, - рассказывает дальше Виктор Селезнев, - долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные. Именно первые являются теми, которые дают возможность заблаговременно подготовиться к этому природному явлению. Многие утверждают, что нужно прогнозировать именно близкие по времени землетрясения. На это я отвечу так: если вы стоите на улице, а я попробую угадать, пойдет дождь или нет, вам мои слова никак не помогут, поскольку нужна конкретная крыша над головой на тот случай, когда осадки все-таки выпадут».

С землетрясениями - то же самое. Очень важно, чтобы здания в местах, где возможны землетрясения, были построены так, чтобы не разрушаться, независимо от интенсивности толчков. В этих целях создается так называемая карта сейсмического районирования. И чтобы ее составить, необходимо знать палеодислокации (землетрясения, произошедшие в далеком прошлом), иметь записи показаний сейсмических приборов, историю землетрясений за определенный период, на основании чего и строится карта сейсмического районирования, являющаяся на самом деле картой долгосрочного прогноза. Они есть в Интернет, и любой желающий может увидеть, какая баллность будет месте его проживания в случае максимально мощного для этой территории катаклизма.

«Это достаточно точный прогноз, - утверждает ученый, - заниженный только там, где число установленных сейсмостанций невелико. Таким образом, если на карте показано для определенной территории восемь баллов, то они обязательно произойдут, правда, неизвестно когда. Поэтому строительство в этом регионе должно вестись с учетом этих данных. Новосибирск находится в шестибалльной зоне, поэтому дома могут строиться без дополнительного укрепления. В то же время Академгородок расположен на границе 6-7 баллов, поэтому в Искитиме и Бердске необходимо строить здания с антисейсмическим усилением, которые в состоянии выдержать указанную мощность землетрясения».

Сейчас имеется закон, который устанавливает ответственность за сейсмическую безопасность здания его владельца, и на его плечи ложится проведение экспертизы, которая в состоянии определить, является ли сейсмобезопасность здания соответствующей указанной на карте сейсмического районирования.

Среднесрочное прогнозирование тоже решаемо современной науке, но при условии, что на исследуемой территории установлено много соответствующих геофизических приборов. Тогда спрогнозировать землетрясение определенной мощности можно за год-два до события.

«Этого времени достаточно для проведения проверки зданий и обучения населения, - говорит Виктор Селезнев, - но, как правило, главная проблема - финансирование, поскольку нужны деньги на установку оборудования и организацию службы мониторинга».

Но самое больное место современной сейсмологии - краткосрочный прогноз. В идеале для этого необходимо собрать громадный массив информации, установить системы наблюдений, которые будут их фиксировать, а вне населенных пунктов это окажется слишком дорогим удовольствием. «В настоящее время известно пару сотен краткосрочных предвестников подземных толчков, - объясняет Виктор Сергеевич. - Определяют такие предвестники непосредственно после землетрясения, когда проводится анализ данных, которые были перед ним: был слышен подземный гул, аномально вели себя домашние животные, менялись некоторые геофизические параметры... Проблема в том, что эти признаки работают далеко не всегда. Бывает необычное выделение газа, сопровождаемое землетрясением, бывает - наоборот. Поэтому универсальный признак пока не найден. Хотя рано или поздно это произойдет, но, скорее всего, такая система будет требовать наличия громадного количества информации с различных сетей мониторинга, но, скорее всего, это будет только вероятностная характеристика».

В краткосрочном прогнозировании погрешность чрезвычайно важна. Если сейсмологи предскажут магнитуду пять, а случится землетрясение не более четырех, - это терпимо, но если наоборот, произойдет шестерка - последствия будут кардинально иными, хотя погрешность и в том, и в другом случае - один балл. То же можно сказать о предсказании эпицентра и времени возможного землетрясения.

«Именно поэтому среди специалистов принято решать проблему краткосрочного прогноза так: если он имеется, то по причине вышеназванного его нельзя обнародовать, - при этих словах Виктор Селезнев становится максимально серьезным. - Ни один сейсмолог не выбросит информацию о краткосрочном прогнозе в СМИ - только уполномоченным на то госорганам, а если выдает - то это не настоящий специалист».