Кратко о мерах по предотвращению землетрясений

Землетрясение — это природное явление, представляющее собой подземные толчки и колебания земной поверхности, вызванные геологическими изменениями в литосфере Земли.

Причиной возникновения землетрясений является столкновение тектонических плит.

Воспользуйтесь нашими услугами

Но, к сожалению, пока что такие системы способны оповещать людей не за дни или часы, а лишь за секунды до предполагаемого толчка. Сейсмические удары планеты слишком внезапны, но даже несколько секунд форы могут спасти тысячи людей, предоставив дополнительное время для подготовки к приближающемуся землетрясению. Идут работы по улучшению этих систем раннего оповещения, но результат всё равно будет порядка нескольких секунд, в зависимости от того, насколько близко к эпицентру человек окажется.

Новый метод называется распределённым акустическим зондированием или distributed acoustic sensing (DAS). Хотя эта разработка ещё находится в зачаточном состоянии, DAS может подключиться к оптоволоконным кабелям, как к разветвлённой сверхчувствительной сети, для обнаружения сейсмических волн. Эти кабели используются для телекоммуникаций, но их можно перепрофилировать для обнаружения землетрясений и извержений вулканов, потому что движение земли слегка нарушает движение света, проходящий по кабелю, создавая отчётливый сигнал.

Прогнозирование землетрясения

Прогноз — самая тяжелая из задач современной сейсмологии.

Выделяют три основные цели прогнозирования: предсказание силы толчка, установление времени, а также места возможного землетрясения.

Существует три категории прогноза:

1. Долгосрочный прогноз составляют на ближайшие 10–15 лет. Он основывается на:

2. Среднесрочный прогноз дается на 1–5 лет. Основан на выявлении предвестников землетрясений, а именно:

3. Краткосрочный прогноз составляют на ближайшие дни. Он опирается на:

Краткосрочные предвестники, по сравнению с долгосрочными, являются менее вероятными.

Сейсмограф — прибор, с помощью которого осуществляется обнаружение и регистрирование сейсмических волн.

Этот прибор используют для анализа сейсмоактивности.

На данный момент не существует достаточно надежного метода прогнозирования землетрясений и их последствий.

2) Мероприятия, осуществляемые непосредственно перед, во время и после землетрясения, т. Действия в чс.

Знание
временных координат потенциального
землетрясения определяет эффективность
мероприятий по защите во время
землетрясений.

При
землетрясениях образуются продольные,
поперечные и поверх­ностные сейсмичес­кие
волны, распространяющиеся от гипоцентра.
Продольные волны имеют большую скорость
(6-8 км/с) и ощущаются на поверхности земли
в первую очередь. Поперечные волны
совершают колебания в перпен­дикулярном
направлении и имеют скорость в 2-3 раза
меньше.

Проявления
последствий землетрясения подразделяются
на две фазы.

Первая
фаза —
время прихода продольных волн, когда
ощущаются толчки. Вторая
фаза
— время возникновения поверхностных
волн. Вторая фаза главная, она определяет
степень разрушения объекта. Интер­вал
между I
и II
фазами составляет 20-60 с, что позволяет
принять экстренные меры защиты.

Меры предупреждения и защиты

Комплекс необходимых мероприятий по защите населения от последствий землетрясений:

1. Непосредственно при землетрясении, если вы находитесь дома:

2. Если вы в дороге:

3. Если вы в машине:

4. Если вы в общественном месте:

5. По возвращении домой:

6. Если вы погребены под обломками:

Разновидности стихии

Краткое описание различных видов землетрясений.

Вулканические

Они возникают при извержении вулканов. Процесс образования: потоки раскаленной лавы и газов давят на верхние слои Земли. Могут продолжаться недели, месяцы, но при этом они достаточно слабые и особой опасности для людей не представляют.

Тектонические

Происходят в результате тектонических процессов: резкого смещения горных плит или ухода океанической платформы под материковую, образуя при этом горы, впадины и колебания поверхности. Все катастрофические землетрясения, занимающие большие площади, относят к данному виду.

Обвальные

Причиной их возникновения является образование обвалов и больших оползней. То есть под воздействием грунтовых вод или подземных рек верхний слой Земли обрушивается, образуя пустоты. Такие землетрясения имеют локальный характер, по мощности являются небольшими.

Искусственные

Образуются в результате деятельности человека. Источник возникновения такого типа землетрясений — взрыв ядерных веществ или закачка большого количества жидкости в подземные резервуары.

Землетрясения в зависимости от глубины очага принято подразделять на:

Системы раннего оповещения

Когда произойдут землетрясения предсказать в принципе нельзя. Любая система, будь то сейсмометр или оптоволоконный кабель, не может обнаружить вещи до того, как они произойдут. Но их можно обнаружить на ранней стадии и успеть подготовиться. А для этого нужно иметь датчик, расположенный как можно ближе к эпицентру. Как говорится, пальцем в небо (или землю). Но оптоволоконных кабелей много, и проходят они почти везде. Так что, если можно было использовать все оптоволоконные кабели для обнаружения землетрясений, то можно было бы получать информацию о потенциальных эпицентрах.

Первичные или P-волны, движутся со скоростью 6 км/с. Они не наносят большого ущерба домам и другой инфраструктуре. Вторичные волны, или S-волны, гораздо более опасны, они распространяются со скоростью 4 км/с. Ещё более разрушительными являются поверхностные волны, которые движутся примерно с той же скоростью, что и S-волны. Они распространяются по поверхности земли, что приводит к резкой деформации коры. Они особенно разрушительны, потому что их энергия концентрируется на относительно плоской поверхности вдоль поверхности, тогда как P-волны и S-волны распространяются более “трехмерно” в толще земли, распределяя и рассеивая свою энергию.

Существующие системы раннего предупреждения землетрясений (Earthquake early warning, EEW) такие, как ShakeAlert Геологической службы США, используют сейсмометры для использования различных скоростей сейсмических волн. ShakeAlert включает в себя около 1400 сейсмических станций в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне, и планирует добавить ещё около 300. Они отслеживают быстро движущиеся P-волны, которые предупреждают о более опасных S-волнах и поверхностных волнах. Если происходит землетрясение и по крайней мере четыре отдельные станции обнаруживают событие, этот сигнал отправляется в центр обработки данных. Если алгоритмы системы определят, что подземные толчки превышают 4,5 баллов, то будет сделано экстренное оповещение, которое будет отправлено на сотовые телефоны местных жителей.

Самые разрушительные землетрясения в истории человечества

Сила составила 7.5 баллов. Является крупнейшим в истории Европы.

Погибло от 120 до 200 тыс. человек.

Эпицентр — Мессинский пролив.

В городе Мессина практически не осталось уцелевших зданий.

Погибло 230 тыс. человек. Современные исследователи считают, что не менее 270 тыс.

Сила толчков была такая, что целые селения пропадали в разломах земной коры. Огромные повреждения были нанесены городам Сиань, Тайюань, Ланчжоу. Десятки тысяч людей погибло от холода, так как остались без жилья.

Сила составила 9.5 баллов. Является сильнейшим в истории сейсмологии.

Землетрясение вызвало цунами высотой более 10 метров. Пострадали города на территории государства Чили, город Хило на Гавайях, часть волн достигла Японии и Филиппин.

Погибло более 6 тыс. человек. Большинство из-за цунами. Остались без жилья более 2-х миллионов людей.

Одно из самых разрушительных в истории.

Погибло 6 тыс. людей, 26 тыс. было ранено.

Свыше 200 тыс. зданий в городе было разрушено, 120 из 150 причалов оказались уничтожены. Электроснабжения не было еще несколько суток.

Землетрясений силой в 9.1 балла.

Землетрясение вызвало цунами с волнами высотой 15–30 метров.

Пострадало от 230 до 300 тыс. людей.

Пострадавшие территории: берега Таиланда, Индонезии, Шри–Ланки и др.

Сила толчков была оценена в 9.2 балла. Является самым сильным в истории Америки.

Погибло 129 людей. Только 6 из них умерло непосредственно из-за землетрясения. Остальные же погибли из-за вызванного сильными толчками цунами.

Наибольшие повреждения были нанесены Анкоридже.

Сила землетрясения составила 7.6 баллов.

По официальным данным, пострадало 84 тыс. людей.

По неофициальным, более 200 тыс.

Многие села и деревни оказались стерты с лица Земли, город Балакот в Пакистане оказался полностью уничтожен.

Со стороны Индии потери составили 1300 человек.

Землетрясение силой 7 баллов.

Больше всего пострадал город Порт-о-Пренс.

Последствия: 3 миллиона жителей остались без крова, были разрушены все больницы и тысячи жилых зданий.

Погибло от 160 до 230 тыс. людей.

Сильнейшее землетрясение в истории Японии.

Сила подземных толчков составила 9.1 баллов.

Как итог, в значительной степени была повреждена АЭС в городе Фукусима и разрушены энергоблоки на реакторах 1, 2, и 3. Многие районы стали непригодными для жизни в результате радиоактивного излучения.

Землетрясение вызвало цунами, в результате которого погибло свыше 16 тыс. людей. Несколько тысяч людей считаются пропавшими без вести.

Территория Армянской ССР.

Подземные толчки всего за полминуты практически полностью уничтожили северную часть республики, включая территорию на которой проживало более 1 миллиона граждан.

Последствия: город Спитак был практически полностью стерт с лица Земли, сильно пострадал Ленинакан, разрушены более 300 сел и уничтожено 40% промышленных мощностей республики. Более 500 тысяч армян остались без жилья.

Людские жертвы: по разным оценкам погибло 25 до 170 тыс. жителей, инвалидами остались 17 тыс. граждан.

Недостатки технологии

У исследований DAS есть несколько проблем, с которыми нужно бороться, в частности, с тем, что оптоволоконные кабели не были предназначены для обнаружения сейсмической активности — они были разработаны для передачи информации. Оптоволоконные линии могут быть рандомно проложены в трубопроводе, в то время как сейсмометр точно настроен и расположен для обнаружения землетрясений. Учёные исследуют, как сбор данных по кабелю может меняться в зависимости от того, как он проложен под землей.

Еще одно препятствие заключается в том, что постоянное пускание лазерных импульсов по оптоволокну и анализ того, что возвращается к исследователям, создает большое количество информации для анализа. Огромный объём данных и их обработка означают, что придётся выполнять большую часть работы на месте и в реальном времени. Это означает, что исследователи не могут позволить себе загружать все данные в Интернет, а затем обрабатывать их в каком-то централизованном месте. В будущем эта обработка может фактически происходить в самих опросчиках, создавая сеть постоянно работающих детекторов. Та же оптоволоконная оптика, которая даёт доступ в Интернет, вполне может выиграть драгоценные секунды дополнительного времени для подготовки к землетрясению.

Предвестники з/т

1)
слабые толчки, их усиление;

2)
деформация земной поверхности;

3)
изменения параметров геофизических
полей.

4)
подъем воды в скважинах;

5)
повышение уровня радиации (за счет
радона);

6)
запах газа (вы­деления метана из земной
коры);

7)
грозовые разряды, вспышки зарниц,
искрение элект­ропроводов (близко
расположенных, но не касающихся друг
друга), голубоватое свечение внутри
домов;

8)
беспокойство животных и птиц.

Wat ist DAS?

DAS работает по тому же принципу, что и ShakeAlert, только вместо сейсмометров, отслеживающих P-волны, использует большие пролёты оптоволоконных кабелей. Передача данных через современное телекоммуникационное оборудование происходит со скоростью света, что очевидно намного быстрее сейсмических волн. Но то, насколько раньше получат жители предупреждения, зависит от того, насколько далеко они находятся от эпицентра. Если они находятся совсем близко, у них просто не будет достаточно времени, чтобы получить предупреждение раньше землетрясения.

Телекоммуникационные компании часто закладывают больше кабелей, чем им в конечном итоге необходимо. Учёные могут получить разрешение на подключение устройства, называемого опросчиком, к неиспользуемым кабелям. Это устройство запускает лазерные импульсы по проводу и анализирует частицы света, которые отражаются, когда на волокно воздействует деформация грунта. Поскольку учёные знают скорость света, они могут точно определять возмущения, основываясь на времени, которое потребовалось сигналу, чтобы вернуться к опросчику. Из-за небольших неоднородностей внутри волокна часть прошедшего света рассеивается обратно за счёт Рэлеевского рассеяния. Когда сейсмические волны воздействуют на кабель, неоднородности вдоль волокна меняют свое положение, и меняется обратное Рэлеевское рассеяние. Разности фаз обратного рассеяния между временными отсчётами затем переводятся в измерения деформации или скорости деформации на расстоянии в несколько метров вдоль волокон длиной в десятки километров. Этот метод позволяет преобразовать любое оптическое волокно в плотный массив сейсмоакустических датчиков, производя измерения с беспрецедентным пространственным и временным разрешением.

Вместо того чтобы проводить сейсмические измерения в одной точке, как это делает сейсмометр, DAS больше похож на струну длиной в несколько километров, которая образует один гигантский датчик землетрясений. Если есть множество кабелей, петляющих по региону, тем лучше. Одним из больших преимуществ DAS является то, что многие из таких кабелей уже есть, поэтому они легко доступны. D AS также может собирать данные там, где нет подходящих сейсмических станций, например, в сельской местности, где под ними протянуты оптоволоконные кабели. Поскольку эти кабели также находятся под водой — они проходят вдоль береговой линии и соединяют континенты через океаны — они также могут улавливать землетрясения. Для более длинных пролётов исследователи используют «репитеры», устройства, уже размещённые каждые 60 км вдоль кабелей, которые усиливают сигналы. В этом случае, вместо того, чтобы анализировать свет, отражающийся от опросчика, они анализируют сигнал, который достигает каждого повторителя.

В 2022 году учёные использовали кабель, протянувшийся от Великобритании до Канады, для обнаружения землетрясений в Перу. Этот метод был настолько чувствителен, что кабель улавливал даже движение приливов, а это означало, что его потенциально можно использовать для обнаружения цунами, вызванных подводными землетрясениями. В Scientific Reports отдельная группа исследователей описала, как они использовали подводные кабели у берегов Чили, Греции и Франции для обнаружения землетрясений. Они сравнили эти данные с данными сейсмометров, которые отслеживали те же события, и они хорошо совпали. Разница результатов кабелей от сейсмометров заключалась в том, что они могли оценивать магнитуду через каждые 10 метров вдоль волокна.

Поскольку традиционный сейсмометр измеряет в одной точке, он может искажаться локальным шумом данных, например, вызванным проезжающими мимо крупными транспортными средствами. Если же есть волокна, то можно довольно легко отличить землетрясение от шума, потому что землетрясение почти мгновенно регистрируется на расстоянии сотен метров. Если это какой-то локальный источник шума, например, автомобиль, поезд или что-то ещё, это видно только на нескольких десятках метров.

По сути, DAS значительно увеличивает точность сейсмических данных. Это не значит, что он заменит эти сейсмометры и другие приборы — скорее, дополнит их. Общая идея состоит в том, чтобы просто разместить больше сейсмических детекторов ближе к эпицентрам землетрясений, улучшив охват.

Измерение силы и воздействий

Для оценки и сравнения землетрясений во всем мире используется шкала магнитуд (шкала Рихтера) и шкала интенсивности.

Шкала Рихтера

Данная шкала предназначена для того, чтобы измерять и характеризовать силу и скорость сотрясений земной коры при начале сейсмической активности.

В ее основе лежит измерение энергии, выделяемой при перемещении коры в эпицентре. Единица, характеризующая энергию — магнитуда.

Ученые полагают, что на Земле землетрясений больше 9.0 магнитуд произойти не может.

Таблица последствий землетрясений в зависимости от величины магнитуд.

Шкала интенсивности

Интенсивность — величина, характеризующая сотрясения земной поверхности на охваченной землетрясением территории (измеряется в баллах).

Перечислим общепринятые шкалы интенсивности:

2. В Европейском союзе: европейская макросейсмическая шкала (EMS) (12-балльная).

3. В Японии: шкала Японского метеорологического агентства (Shindo) (7-балльная).

4. В США: модифицированная шкала Меркалли (MM) (12-балльная).

Подробнее рассмотрим шкалу Медведева–Шпонхойера–Карника (MSK-64), которую используют на территории Российской Федерации.

Данная шкала, разработанная в 1964 году, получила широкое распространение во всем мире.

Измерение происходит по 12-балльной системе.

Защита от землетрясений

Антисейсмические
мероприятия делятся на две группы:

1)
профилактические мероприятия
до возможного землетрясения — изучение
природы землетрясения, раскры­тие
его механизма, идентификация предвестников,
разработка методов прогноза с целью
предотвращения и прогнозирования З/т.

Прогноз
осуществляется
сетью сейсмических станций на террито­рии
России. Анализ сейсмических, географических
данных позволяет наме­тить области,
где следует ожидать в будущем землетрясения
и оценить их интенсивность. Составляется
карта сейсмического районирования —
официальный документ, используемый
проектирующими организациями при выборе
места расположения населенных пунктов
и предприятий с учетом сейсмостойкости
района.

В
районах, подверженных землетрясениям,
осуществляется сейсмос­тойкое или
антисейсмическое строительство.
Требования к объектам, строящимися в
сейсмических районах, устанавливаются
СНиП и др. документами.

Опасными
для зданий и сооружений считаются
землетрясения интенсивностью 7 баллов
и более. Обеспечение полной сохранности
зданий во время землетрясений требует
больших затрат на антисейсмические
мероприятия. Строительство в районах
с сейсмичностью, превышающей 9 баллов,
неэкономично.

Наиболее
благоприятны в сейсмическом отношении
скаль­ные грунты. Сейсмостойкость
сооружений зависит от качества
строительных материалов и работ. Нормы
вводят апример, ограничение размеров
строящихся зданий в плане и по высоте.
Для уточнения данных сейсмического
районирования проводится сейсмическое
микрорайонирование, с помощью которого
интенсивность зем­летрясений в баллах,
указанных на картах, может быть
скорректирована на +1-2
балла в зависимости от местных
тектонических, геоморфологичес­ких
и грунтовых условий.

Проблема
определения времени будущего землетрясения
пока не реше­на. Основной путь к ее
решению — регистрация «предвестников»
землетря­сения.