Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении Землетрясения

Когда происходят крупные землетрясения, новости пестрят словами, которые не всем понятны: «магнитуда», «сейсмическая активность», «рои» и тому подобное. Объясняем термины, и разбираемся можно ли предсказать землетрясения

Почему происходят землетрясения

Земная кора разбита на несколько больших тектонических плит, которые плавают на полужидкой мантии под ними. В основном землетрясения происходят в результате движения этих плит. Когда они движутся друг на друга, возникает огромное давление. В какой-то момент плиты соскальзывают, высвобождая энергию в виде сейсмических волн, которые мы воспринимаем как землетрясение.

Во время землетрясения движение тектонических плит может колебаться от всего нескольких миллиметров до метров. Магнитуда землетрясения определяется величиной смещения, которое происходит вдоль разлома, причем более крупные землетрясения соответствуют большему скольжению. Однако даже небольшие перемещения могут нанести значительный ущерб, если землетрясение происходит в густонаселенном районе и/или условия грунта усиливают сейсмические волны.

Точно прогнозировать землетрясения люди пока не научились, хотя работы в этом направлении ведутся постоянно. Предсказать время землетрясения в Турции и Сирии 6 февраля было практически невозможно, поскольку оно началось сразу с крупных сейсмических толчков. Об этом в интервью RT рассказал профессор, доктор географических наук, заведующий кафедрой геоморфологии и палеогеографии МГУ Андрей Бредихин. Землетрясение не стало неожиданностью для специалистов, поскольку Турция находится в зоне высокой сейсмической активности. На территории России тоже есть ряд таких зон, напомнил учёный. Все опасные районы нанесены на специальные карты сейсмической активности, которыми необходимо руководствоваться при строительстве зданий.

Землетрясения:  Исследование вулканов Антарктиды: подробное руководство

— Андрей Владимирович, учёные установили, что недавнее землетрясение в Турции привело к сдвигу литосферных плит на 3 м. По данным специалистов, Аравийская плита сдвинулась примерно на 3 м по отношению к Анатолийской плите. Бывали ли прежде настолько заметные подвижки плит?

— Горизонтальное перемещение литосферных плит, уходящих основаниями в верхнюю мантию, — доказанное явление. Однако это всегда не разовый, единовременный сдвиг, а плавный процесс, во время которого разные участки плит перемещаются с разной скоростью. Во время землетрясения и следующих за ним афтершоков (повторных толчков. — RT) происходит серия локальных горизонтальных и вертикальных деформаций, в результате происходят сдвиги литосферных плит в региональном масштабе. Можно сказать, что Аравийская плита сдвинулась относительно Анатолийского блока, но оценивать реальные перемещения пока преждевременно.

— Насколько типичны для этого региона землетрясения такой силы?

— На территории Турции есть две зоны активных разломов. Первый, Северо-Анатолийский разлом, проходит по южному макросклону Понтийского хребта на севере, он тянется с запада на восток страны. Второй — на востоке, протягивается от Средиземного моря через районы городов Искендерун, Газиантеп и далее на северо-восток. Движение Аравийской плиты с юга на север приводит к постоянным подвижкам. В зоне этих разломов постоянно фиксируются однотипные сдвиговые деформации и часто происходят мощные землетрясения.

Так, в 1999 году в западной части Турции произошло очень сильное землетрясение магнитудой 7,7. В 1939, 1944 годах в этом же районе были землетрясения магнитудой 7,5 и т. д. Есть исторические свидетельства о разрушительных землетрясениях на территории современной Турции начиная с 900-х годов нашей эры, много таких событий отмечалось, например, в XVII веке. В последние годы в научных исследованиях часто встречались прогнозы, согласно которым мощное землетрясение ожидалось на западе страны, в районе Стамбула. Однако оно произошло на востоке страны. Кстати сказать, где оно и должно было произойти.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

В целом всем специалистам было ясно, что в Турции должно произойти землетрясение магнитудой выше 7, вопрос был только в том, когда именно оно произойдёт.

— А известна хотя бы примерная периодичность, с которой это происходит?

— Рост напряжения в земной коре происходит постоянно, в какие-то моменты оно находит выход в виде сильных сейсмических толчков. Традиционно считается, что одно крупное землетрясение в сейсмически опасном районе происходит примерно раз в 200—250 лет. На практике это может происходить намного чаще — мы видим это на примере Турции. Если бы мы могли точно прогнозировать время землетрясений, не было бы таких трагедий, как та, что произошла в Турции.

Также по теме

Как вулкан землетрясение остановил: учёные о взаимодействии двух стихийных бедствий

— Сейчас разрабатываются приложения для смартфонов для оповещения о землетрясениях — они фиксируют самые первые толчки с помощью встроенных в телефон акселерометров и сообщают об опасности. Как вы думаете, могут ли такие мобильные технологии помочь уменьшить число жертв в случае землетрясения?

— Да, в смартфоны могут быть установлены такие датчики, которые могут отследить микроколебания земли. Но проблема в том, что в техногенной городской среде такие микроколебания происходят постоянно из-за метро, движения грузового транспорта и т. д. И в таких условиях подобные датчики будут постоянно срабатывать даже без угрозы землетрясения. Отделить же антропогенный сейсмический шум от истинных глубинных толчков личными гаджетами пока нет возможности.

— Были ли какие-то особенности у землетрясений в Турции и Сирии?

— Научных данных пока мало, но если судить по циркулирующей в СМИ информации, то одно из самых необычных явлений наблюдается в районе турецкого города Искендерун, который начал затапливаться после землетрясения. То есть произошло опускание участков суши, что и привело к подтоплению прибрежной полосы.

— 6 февраля сейсмические толчки отмечались по всей планете: их фиксировали в районе Курильских островов, в Нью-Йорке, на Байкале — всего было зафиксировано более 200 землетрясений. Насколько типична такая ситуация, когда сейсмическая волна прокатывается по всей планете?

— Да, это типичная ситуация. Например, когда в 1977 году в Румынии, в горах Вранча (Южные Карпаты) произошло крупное землетрясение, толчки докатились до Москвы — в квартирах раскачивались люстры и гремела посуда. Так что да, когда происходят крупные землетрясения, толчки могут распространяться на очень большие расстояния.

Кроме того, надо учитывать, что смещается фокус внимания СМИ и общества, все начинают пристально следить за новостями о подземных толчках. Например, в районе Байкала сейсмические толчки отмечаются постоянно, они фиксировались этим летом, например, а также осенью. Это обычное явление для этой суперсейсмической зоны, тянущейся в сторону Монголии. Но тогда об этом никто не писал, сейчас же люди обратили внимание на все события такого рода, происходящие на планете.

При этом далеко не всегда землетрясения сопровождаются такими разрушениями и жертвами, как сейчас в Турции.

Например, буквально недавно, 9 января, землетрясение магнитудой 7,6 произошло у берегов Индонезии, в результате погибли люди, но жертвы исчислялись не тысячами, а десятками.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

  • Затопление улиц в турецком городе Искендерун после землетрясения
  • globallookpress.com

В Турции наложилось сразу несколько факторов — высокая плотность населения и очень низкое качество строительства, «на честном слове», как говорят. Кроме того, землетрясение произошло рано утром, когда люди спали в своих домах.

— Насколько на сегодняшний день науке понятна природа землетрясений?

— Принципиально она понятна — есть физические, расчётные модели. Литосферные плиты движутся постоянно, на их стыках копится напряжение, которое периодически находит разрядку в виде землетрясений — когда превышается предел упругости горных пород в земной коре.

Нелинейные процессы: российский геолог — о прогнозировании землетрясений и глубинной структуре Земли

Кстати, эпицентр землетрясения 6 февраля в Турции и Сирии находился близко к поверхности, в земной коре. Такие землетрясения обычно сильно влияют на рельеф местности — рисунок гидросети, речных русел, крупные разрывы на поверхности. Так что у этого события вполне могут быть и другие географические последствия, которые пока просто не успели зафиксировать — сейчас не до этого.

— Сейчас в турецких СМИ и соцсетях распространяются слухи об искусственном характере землетрясения. Как можно прокомментировать такие гипотезы с научной точки зрения?

— Спровоцировать землетрясение технически возможно — если произвести подземные ядерные взрывы большой мощности. Такие взрывы могут вызвать дополнительное напряжение в земной коре, что может стать спусковым крючком — триггером для землетрясения, если оно уже назревало.

Однако почвы под такими разговорами применительно к землетрясению 6 февраля нет, поскольку искусственные взрывы всегда фиксируются приборами в различных сейсмических центрах. Это невозможно не заметить.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

— Могут ли зоны сейсмической активности смещаться в глобальном масштабе — какие-то районы «успокаиваться», а какие-то, наоборот, «пробуждаться»?

— Да, периодичность в активности тех или иных тектонических участков действительно отмечается. В отдельные периоды активизируется то Байкальский рифт (крупный тектонический разлом в земной коре. — RT), то, к примеру, Рейнский грабен. Кстати, он расположен в центре Европы — это тоже довольно сейсмически активная зона. Или, например, в США ожидают страшный взрыв Йеллоустонского макровулкана, этим постоянно пугают общественность. Он расположен тоже в сейсмически активной зоне, просто сейчас там не очень интенсивны тектонические процессы.

Более 31 тыс. погибших: в Турции продолжается ликвидация последствий землетрясения

— Помимо Байкала, какие ещё есть сейсмически активные зоны в России? Например, звучал прогноз, что аналогичное турецко-сирийскому землетрясение может произойти в будущем в Крыму.

— Тут не надо даже гадать, поскольку есть сейсмическое районирование России. Не только Крым, но и все горные сооружения России, включая старый и тихий Урал, относятся к зонам тектонической и в том числе сейсмической активности. Кстати, старые в геологическом смысле горы обычно находятся в зоне семибалльной сейсмичности. Про Дальний Восток можно и не упоминать, о сейсмической активности Камчатки наслышаны все. При этом Кавказ входит вообще в зону девяти- или десятибалльной активности. Все эти данные должны служить руководством для строителей, здания должны возводиться в соответствии с ними. По крайней мере, строители точно знают об этих предписаниях, исполняют или нет — это другой вопрос.

Возвращаясь к Крыму, отмечу, что, согласно последней редакции карты Общего сейсмического районирования России, его южное побережье входит, как и Кавказ, в 9—10-балльную зону сейсмической активности, центральные районы — в 8—9-балльную, а северный — в 7-балльную.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

— Вопрос, который мучает всех: можно ли прогнозировать крупные землетрясения, чтобы они не уносили столько человеческих жизней?

— К сожалению, пока это невозможно. Хотя такие разработки ведутся. Например, учёные пытаются научиться узнавать о скором землетрясении благодаря системам GPS-отслеживания высотного положения земной поверхности. Дело в том, что Земля «дышит», её поверхность постоянно колеблется с разной скоростью из-за протекающих в недрах процессов. Амплитуда колебаний измеряется миллиметрами, поэтому мы этого не замечаем. Можно попробовать фиксировать участки, где планета начинает вдруг «дышать» более часто и «глубоко» из-за начинающихся глубинных возмущений.

Сейсмолог Татевосян назвал маловероятным рост числа мощных землетрясений в ближайшие годы

Плюс никто не отменяет и традиционные геофизические методы, позволяющие отследить первые микротолчки, которые предшествуют сильным колебаниям. Правда, так бывает не всегда — например, 6 февраля в Турции и Сирии землетрясение началось резко, без предупреждающих толчков.

Есть и разные косвенные методы — например, можно отслеживать уровень грунтовых вод, поскольку внутренние колебания в земной коре отражаются на водных горизонтах.

И последнее — животные часто заранее реагируют на приближающееся землетрясение и покидают дом. Они чувствуют микроколебания на определённой частоте, это известный факт. Так что если вы живёте в сейсмически опасной зоне, то завести домашних питомцев — хорошая идея.

В интервью Forbes Life доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией сильных землетрясений и сейсмометрии Института физики земли РАН Рубен Татевосян рассказал о том, почему так сложно предугадать землетрясения и как правильная оценка сейсмической опасности может помочь предотвратить разрушения и человеческие жертвы в сейсмоактивных регионах. А также о том, что дают для науки такие масштабные катаклизмы, как землетрясения в Турции и Сирии, произошедшие 6 февраля

Рубен Татевосян — главный научный сотрудник и заместитель директора по вопросам инженерной сейсмологии и оценке сейсмической опасности в Институте физики земли РАН. Его лаборатория проводит работы по оценке сейсмической опасности, составляет каталоги землетрясений, определяет зоны очагов и оценивает параметры землетрясений, измеряет сейсмическое воздействие для проектирования строительства (в том числе АЭС) и обеспечивает прохождение экспертизы в МАГАТЭ и Ростехнадзоре.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

Рубен Татевосян (Фото РНФ)

— Сейсмологи говорят о том, что землетрясение в Турции будет иметь последствия: произошло и происходит перераспределение напряжения, та сейсмическая активность, которой не было в течение десятилетий и даже столетий, сейчас может возрасти?

— Перераспределение напряжений наблюдается после любого землетрясения, тем более такого мощного, с магнитудой 7,8 и с последующей интенсивной афтершоковой серией, которая продолжается до сих пор. Но все-таки все изменения в первую очередь касаются непосредственного окружения очаговой области землетрясения и системы Восточно-Анатолийских разломов, в которой это землетрясение произошло. Эти разломы и сопряженные с ними области — первые кандидаты на повышение сейсмической активности. Но важно понимать, что есть и обратные процессы. После сильного землетрясения происходит релаксация напряжений. Так что из перераспределения напряжений автоматически не следует повышение вероятности возникновения другого сильного землетрясения — тем более в иной сейсмотектонической обстановке в другом геодинамическом регионе, на большом удалении от происшедшего катастрофического землетрясения.

— Если где-то и можно ожидать следующие землетрясения, то где? Российские регионы могут сейчас проявить сейсмическую активность?

— На юге России располагаются сейсмоактивные регионы: на черноморском побережье, Кавказе, Крыме. В основном там отмечаются землетрясения умеренных магнитуд, но были и сильные события. Хотя не было ни одного, достаточно надежно документированного землетрясения с такой большой магнитудой, как февральское в Турции. Высокая сейсмическая активность юга России отражена на картах общего сейсмического районирования (ОСР). На них показана ожидаемая интенсивность сейсмических воздействий, их частота. Карты ОСР построены для территории всей Российской Федерации. Они составляются большим коллективом специалистов разных организаций, лидирующая роль принадлежит Институту физики земли РАН. Комплект карт ОСР — нормативный документ, проектирование и строительство должно вестись с учетом его требований для любой территории. Они не нарисованы «методом прищуренного глаза», а представляют собой результат исследования геологии, сейсмичности, тектоники района. Фактически это синтез всего, что известно о данной местности. И возникновение землетрясений в каком-нибудь сейсмоактивном регионе на юге России ни в коей мере автоматически не означает, что они возникли вследствие турецкого землетрясения. Хотя южные регионы находятся относительно недалеко, это другие, в общем, отдельные сейсмоактивные регионы, поэтому там землетрясение может случиться и «по своему хотению».

— Складывается впечатление, что за последние годы землетрясений стало больше. Меняется ли сейсмическая активность земли или же диагностика становится более точной?

— В сейсмической активности наблюдаются всплески и спады, целенаправленного движения в сторону ее повышения нет. Отдельные тенденции все равно в итоге выходят на средние долговременные величины. Вот в 1960-е годы сейсмоактивность была гораздо выше, чем сейчас. Тогда произошли совершенно колоссальные события в Чили, на Аляске — моментная магнитуда этих землетрясений была свыше 9 (1960 год — Великое чилийское землетрясение, сильнейшее в истории наблюдений на планете, моментная магнитуда — по разным оценкам от 9,3 до 9,5. 1964 год — Великое Аляскинское землетрясение — сильнейшее землетрясение в истории США. — Forbes Life). С тех пор мало какие землетрясения их превзошли по магнитуде, разве что землетрясение в 2004 году у берегов острова Суматра на севере Индонезии. Поэтому говорить о том, что мы действительно наблюдаем большой рост сейсмической активности нельзя. Если же отвлечься от сильных землетрясений, то, действительно, небольшие землетрясения происходят тысячами в год, но их в состоянии записать только сейсмические приборы, а люди не ощущают. Изменение числа слабых сейсмических событий не показательно — это может быть просто связано с тем, что улучшаются сейсмические сети, повышается возможность обнаружения, определения координат, магнитуды микроземлетрясений.

Кроме того, представьте себе, что землетрясение магнитудой 7,8, как в Турции, случилось сейчас где-нибудь в пределах Тихоокеанского кольца на необитаемых просторах. Кого бы оно волновало, кроме сейсмологов? Так что фактически общество реагирует не на сильное землетрясение, как таковое, а на его катастрофические последствия.

— Что самое сложное в прогнозировании землетрясений? Что именно можно предвидеть и за какие сроки? Место, магнитуду, время?

— У ученых нет удовлетворительной физической модели процесса подготовки землетрясения. Поэтому все, что мы пытаемся делать, сродни некоему угадыванию. К сожалению, нет устойчивых связей между землетрясением и теми или иными явлениями, которые иногда могут наблюдаться перед землетрясением (так называемые предвестники). Так, иногда были сообщения об аномальных электромагнитных явлениях, об изменении химического состава и уровня грунтовых вод. Эти явления страдают неустойчивостью. Иногда сильное землетрясение возникает, хотя никаких известных предвестников не наблюдалось, а иногда, наоборот, — предвестники наблюдаются, но за ними не следует сильного землетрясения. Основывать прогноз на такой зыбкой почве очень сложно. И надеяться, что в итоге получится прогноз (надежный, эффективный, достоверный, хотя бы как прогноз погоды), нереально.

Почему-то никого не занимает другой вопрос: оценка сейсмической опасности. Она отличается от прогноза землетрясения тем, что вас не интересует точное место, магнитуда и конкретный день, когда возникнет землетрясение. Представьте, что у вас есть некоторое сооружение, и вы хотите узнать, какие сейсмические воздействия оно может испытать, скажем, за время своей жизни. Конкретный момент времени, когда возникнут эти воздействия, не важен. Для этого вы рассматриваете все известные сейсмические источники в регионе, оцениваете максимальную ожидаемую магнитуду, ее повторяемость, характер затухания сейсмических воздействий от источника до вашего объекта и на основании всей этой совокупности данных оцениваете ожидаемые воздействия на объект. Таким образом,вы не пытаетесь угадать место, время и силу готовящегося землетрясения, а оцениваете ожидаемые воздействия на конкретный объект в течение некоторого длительного интервала времени. На этом основании могут быть разработаны проектные решения, которые обеспечат безопасность объекта. Но это уже область сейсмостойкого строительства. Необходимо помнить, убивает не землетрясение — убивают здания, которые рушатся и погребают под собой людей.

— Что дают науке такие катаклизмы, как в Турции и Сирии? Ведь магнитуда 7,8 — это все-таки достаточно редкое явление. Это новый импульс для научных исследований?

— Во-первых, детальные исследования сильных землетрясений дают более полное понимание того, как устроена система разломов в регионе. Это важно для будущих расчетов сейсмической опасности. Во-вторых, можно будет провести расчеты, как меняется и перераспределяется напряжение, что позволит понять геодинамическую ситуацию и тенденции ее изменения не только в регионе, но в его окружении. И, в-третьих, такие сильные события дают материал для понимания физики очага, для разработки новых моделей. И это ценная информация для специалистов и проектировщиков, которые занимаются сейсмостойким строительством.

— На обывательском уровне существует некоторая путаница в классификация землетрясений по степени их силы и разрушительности.

— Для описания очага землетрясения существует магнитудная шкала. Она была предложена почти 100 лет назад Чарльзом Рихтером. В настоящее время применяются другие типы магнитуд, но суть в общем та же самая. Магнитуда (magnitude — в переводе с английского величина, размер) характеризует величину землетрясения, коррелирует с энергией. Каждое землетрясение характеризуется одним конкретным значением магнитуды. Например, магнитуда главного толчка землетрясения в Турции равна 7,8. Эту шкалу часто путают с макросейсмической шкалой интенсивности, которая оценивается в баллах, — она используется для определения интенсивности сотрясений в конкретном месте (населенном пункте). В 12-балльной шкале  при 7 и более баллов уже начинаются разрушения. Чем дальше вы будете находиться от очага, тем больше затухают сотрясения, интенсивность их проявления на поверхности меньше. Поэтому баллы всегда приписывают конкретному населенному пункту, сколько населенных пунктов, столько оценок интенсивности может быть.

— Если мы говорим про минимизацию ущерба, какие существуют основные направления и превентивные меры в борьбе со стихией?

— Мое глубокое убеждение заключается в том, что основные усилия должны быть направлены на улучшение качества строительства. Я имею в виду и проектные решения, и их реализацию в ходе строительства. Сейсмологи предоставляют строителям исходные данные для проектирования в виде акселерограмм ожидаемого движения грунта. Проектные организации используют их для разработки антисейсмических мер, которые обеспечат безопасность зданий и сооружений. На мой взгляд, это наиболее перспективное направление для защиты населения, потому что плохо себе представляю ситуации, когда вся надежда на прогноз с эвакуацией. Например, если в проекте не учтены сейсмические воздействия на атомную станцию или химический завод, то все равно будет катастрофа. Эвакуация не решит проблему.

— Но что делать с застройкой, не рассчитанной на определенную сейсмичность, с историческими зданиями?

— Тут сложная ситуация. И вопрос о том, строить новое или укреплять и модернизировать старое, не такой однозначный. Конечно, вы не можете сказать: «Мы неправильно рассчитали все проекты, все дома, построенные не на ту сейсмичность, мы снесем и построим с нуля». Практически такое реализовать невозможно. Иногда предлагается пойти по пути антисейсмического усиления существующих зданий. Но меры по антисейсмическому усилению стоят очень недешево. Кроме того, сложно все рассчитать таким образом, чтобы укрепить слабые узлы, не навредив всему остальному. Непонятно, что делать с культурным наследием, уникальными историческими зданиями. Антисейсмические мероприятия могут погубить их. Так что боюсь, и тут простых решений нет.

— Что можно предпринять для защиты регионов, где землетрясения будут снова и снова происходить?

— Правильно оценивать ожидаемые воздействия, потому что фраза «будут происходить землетрясения» мало информативна, пока нет сведений, какой силы воздействия ждать и с какой повторяемостью. А дальше, имея адекватную оценку воздействий, правильно проектировать и качественно строить. Еще нужен контролирующий орган, который отслеживал, чтобы в этой цепочке не было бы сбоев. Мы не можем заменить нашу планету на другую, без землетрясений. Поэтому надо сосредоточить усилия на том, чтобы обеспечить безопасную жизнь через строительство, правильный учет возможных воздействий.

— Ужасают кадры из Турции, когда дома складываются внутрь буквально за считаные секунды. Почему все знают, что это опасный регион (граница трех тектонических плит), но всем все равно, надзорные органы закрывают глаза и поэтому так строят?

— Как правило, в полицию приходят ставить охранную сигнализацию после ограбления, хотя было бы разумнее делать заранее. С землетрясениями работает такой же человеческий фактор. Пока ничего не случилось, вроде бы и беспокоиться не о чем. И, конечно, нельзя не учитывать экономическую сторону проблемы — антисейсмическое строительство стоит дорого. Выбирая между потенциальной угрозой землетрясения (когда-то в абстрактном будущем, возможно, не при вашей жизни, может даже не при жизни ваших детей) и увеличением стоимости строительства дома или покупки квартиры минимум в два раза — что вы выберете?

— Но тем не менее есть страны более прогрессивные с точки зрения контроля и научных изысканий на своих территориях, все-таки они достигают таких видимых результатов при наступлении катаклизмов. Например, Япония?

— Это отчасти справедливо только для последних десятилетий. Токийское землетрясения 1923 года — одна из самых крупных катастроф в истории сейсмологии (Официальное число погибших — 174 000, еще 542 000 числятся пропавшими без вести, свыше миллиона человек остались без крова. Ущерб от землетрясения Канто оценивается в $4,5 млрд, что составляло на тот момент два годовых бюджета страны. — Forbes Life). Технологическое преимущество не сильно помогло японцам при аварии на АЭС в Фукусиме в 2011 году. Даже если оставить эту аварию как особый случай техногенной катастрофы, можно вспомнить землетрясение в 1995 году в Кобе магнитудой 7,3. По некоторым данным, было разрушено около 200 000 зданий. Но, безусловно, есть определенная тенденция. Чем богаче и технологически более развита страна, тем выше материальные потери, тем меньше человеческих жертв, дорогостоящее качественное жилье не складывается как карточные домики старой застройки — разумеется, если говорить об одинаковой силе воздействия.

— Если мы говорим о России и о постсоветском пространстве, застройка, которая была еще во времена СССР,  отвечала достаточно жестким критериям. Что-то изменилось?

— Дело в том, что современные нормативы не менее жесткие и даже наоборот. Как говорил мой научный руководитель, профессор Николай Виссарионович Шебалин, который участвовал в построении карт сейсмического районирования, «со временем все карты краснеют» — красным закрашиваются более опасные территории. Другое дело, что в СССР строительство контролировалось государством, застройка шла централизованно. Проще было контролировать качество, и было проще вести весь процесс от начала до конца.

— Опасности, которые стоят особняком, — это потенциальные повреждения АЭС при сейсмической активности, утечки радиации. Как изменилась безопасность после аварии на Фукусиме?

— В самой методике исследования сейсмической опасности мало что изменилось. И до Фукусимы рекомендовалось придерживаться консервативного подхода, т. е. сомнения трактовать в пользу большей опасности. Но теперь предлагается добавлять больший запас прочности, 40% к тому, что получается в расчетах.

— В турецкой провинции Мерсин на финальном этапе строительства находится АЭС «Аккую», которую строит Росатом. Оправдано строительство атомных станций в сейсмоопасном регионе?

— В свое время наш институт привлекали к оценке сейсмической опасности «Аккую». Ожидаемые сейсмические воздействия, заложенные в проект, почти на два порядка превышают те воздействия, которые зарегистрированы на площадке от землетрясения 6 февраля. Так что происшедшее землетрясение вовсе не требует пересмотра оценок сейсмической опасности площадки АЭС. Есть страны, где невозможно выбрать место, которое вообще никогда не будет подвержено землетрясениям. Конечно, речь не идет о таких катастрофических землетрясениях, как недавнее сейсмическое событие в Турции. Нельзя перестать жить где-то, потому что там происходят землетрясения. Вопрос в том, как обеспечить безопасность, а не прятать голову в песок.

Как измеряют землетрясения в баллах

В разных странах принято по-разному оценивать интенсивность землетрясения.

  • В России и некоторых других странах принята 12-балльная шкала Медведева — Шпонхойера — Карника.
  • В Европе — 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала.
  • В США — 12-балльная модифицированная шкала Меркалли.
  • В Японии — семибалльная шкала Японского метеорологического агентства.

Шкала Рихтера

Первую шкалу магнитуды землетрясений предложил американский сейсмолог Чарльз Рихтер в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера. Шкала представляет собой логарифмическую шкалу, которая измеряет магнитуду землетрясений на основе амплитуды движения грунта, регистрируемой сейсмографами. Величина выражается в виде числа, причем каждое увеличение на единицу соответствует десятикратному увеличению движения грунта.

Сейсмограф — прибор, используемый для определения силы и направления и измерения землетрясения. Он состоит из сейсмометра — датчика, измеряющего движение грунта, — и устройства, которое записывает сигнал, производимый сейсмометром.

Проще говоря, сейсмограф подобен диктофону, который прослушивает землю и ведет запись. С той лишь разницей, что сейсмограф создает графический след волн землетрясения. Этот след затем можно проанализировать и определить величину и местоположение землетрясения.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64) — это способ измерения интенсивности землетрясения, который представляет собой описание последствий подземных толчков на поверхности Земли и на искусственных сооружениях. Шкала была разработана в 1970-х годах советскими геологами и используется в основном на территории бывшего Советского Союза и Восточной Европы.

Шкала варьируется от 1 до 12, при этом каждое увеличение на одну единицу соответствует увеличению интенсивности землетрясения. Каждый из уровней описывает количество повреждений зданий и степень движения грунта. Информация, полученная с помощью этой шкалы, используется агентствами по управлению стихийными бедствиями для планирования мер реагирования и восстановления, а также для оценки потенциального воздействия землетрясения.

Как баллы MSK-64 соответствуют разрушениям на поверхности

  • Не ощущается. Регистрируется только сейсмическими приборами.
  • Очень слабые толчки. Замечают только некоторые люди, находящиеся в полном покое на верхних этажах зданий, и домашними животными.
  • Слабое. Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение земли от проезжающего трамвая.
  • Интенсивное. Большинство людей замечает такое землетрясение. Можно наблюдать легкое колебание или дребезжание предметов быта, оконных стекол. Могут скрипеть двери и/или стены.
  • Довольно сильное. Ощущают многие даже вне зданий, а внутри — все. Шатается мебель, маятники часов останавливаются, могут появиться трещины в окнах и штукатурке.
  • Сильное. Ощущается всеми. Предметы падают с полок, а картины — со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
  • Очень сильное. Появляются трещины в стенах домов, есть видимые повреждения.
  • Разрушительное. Образуются видимые трещины на крутых склонах и в сырой почве. Памятники сдвигаются, фабричные трубы не выдерживают и падают. Дома сильно повреждаются.
  • Опустошительное. Сильно повреждаются или рушатся каменные и кирпичные постройки. У деревянных домов нарушается геометрия.
  • Уничтожающее. Трещины в земле достигают ширины в метр. Возникают оползни и обвалы со склонов. Каменные здания рушатся. Ж/д рельсы искривляются.
  • Катастрофа. Появляются большие трещины в поверхностных слоях земли. Возникают многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома и мосты почти полностью разрушаются.
  • Сильная катастрофа. Огромные изменения в земной коре: многочисленные трещины, обвалы, оползни. Меняется рельеф: возникают водопады, запруды, течение рек отклоняется. Ни одно сооружение не выдерживает.

Модифицированная шкала Меркалли в Европе и США

12-балльная европейская макросейсмическая шкала, также известная как шкала интенсивности Меркалли, была разработана в начале XX века итальянским сейсмологом Джузеппе Меркалли. Шкала также основана на наблюдении за воздействием землетрясения на окружающую среду и созданные человеком сооружения, такие как здания, дороги и мосты.

В то же время, определения различных уровней интенсивности в MSK-64 и Европейской шкалы могут немного отличаться. Например, MSK-64 основывается на количестве повреждений зданий в конкретном районе, в то время как определение того же уровня интенсивности по Европейской макросейсмической шкале учитывает и степень подвижек грунта, и количество повреждений искусственных сооружений.

В США тоже используют модифицированную шкалу Меркалли (Modified Mercalli Intensity, MMI). Она также основана на комбинации инструментальных показаний и наблюдений за воздействием землетрясения на окружающую среду и искусственные сооружения и варьируется от 1 (не ощущается) до 12 баллов (полный ущерб), но была изменена, чтобы лучше отражать последствия землетрясений именно в Соединенных Штатах.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

Японская шкала сейсмической интенсивности

Японское метеорологическое агентство (JMA) использует для измерения интенсивности землетрясений собственную шкалу сейсмической интенсивности, также известную как шкала Синдо. Шкала Синдо варьируется от 0 до 7 баллов и учитывает как показания приборов, так и наблюдения за воздействием землетрясения на искусственные сооружения и окружающую среду.

Шкала Синдо была названа в честь японского сейсмолога Кийо Синдо, который разработал шкалу в 1950-х годах. Шкала была разработана для отражения интенсивности землетрясений в Японии, где последствия землетрясений для сооружений могут значительно отличаться из-за уникальной географии страны и стиля строительства.

Как предсказать землетрясение

В настоящее время ученые не в состоянии точно предсказывать землетрясения. Существуют методы обнаружения изменения сейсмической активности и деформаций в земной коре, которые могут указывать на повышенную вероятность землетрясения, но на основе этих методов нельзя сказать его точное время или место.

Основное внимание в настоящее время во всем мире уделяется совершенствованию систем раннего предупреждения, а также подготовке и повышению осведомленности населения. Системы раннего предупреждения используют сети сейсмического мониторинга для обнаружения начала землетрясения и быстрой выдачи предупреждений тем, кто находится в пострадавшем районе, позволяя им принять защитные меры до начала сильного сотрясения.

В качестве инструмента для прогнозирования землетрясений и систем раннего предупреждения сейчас активно рассматривают (но пока широко не используют) нейросети. Алгоритмы искусственного интеллекта, такие как машинное и глубокое обучение, можно обучить на исторических сейсмических данных для выявления закономерностей и составления прогнозов о будущих землетрясениях. Эти алгоритмы также можно использовать для анализа сейсмических данных в реальном времени. Однако точность прогнозирования землетрясений на основе ИИ все еще ограничена. Множество факторов усложняют прогнозирование землетрясений, включая ограниченный набор данных, доступных для обучения, нелинейный и хаотический характер землетрясений и влияние человеческой деятельности на измерения.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

Как связаны магнитуда и разрушения на поверхности

Хотя магнитуда землетрясения и объем разрушений на поверхности земли коррелируют, будет неверно связывать их напрямую. Важно учитывать глубину очага землетрясения и другие параметры. Например, землетрясение, очаг которого находится на большой глубине, может очень слабо ощущаться на поверхности. Но землетрясение той же магнитуды с неглубоким очагом, может нести разрушительные последствия.

Виды землетрясений

  • Тектонические землетрясения — возникают в результате движения и взаимодействия тектонических плит. Они являются наиболее распространенным типом землетрясений и могут произойти в любой точке мира.
  • Вулканические землетрясения — происходят в результате вулканической активности, такой как движение магмы или обрушение вулканического конуса. Чаще всего они встречаются вблизи активных или потенциально активных вулканических районов.
  • Обвальные землетрясения — случаются в результате обрушения подземных шахт, подземных полостей или других искусственных сооружений.
  • Взрывные землетрясения — происходят в результате искусственных взрывов, таких как ядерные испытания или взрывные работы в карьерах.
  • Оползневые землетрясения — происходят в результате перемещения больших масс камня, земли или других материалов вниз по склону.
  • Рои землетрясений — последовательности землетрясений, которые происходят в определенной области в течение короткого периода времени (1–15 дней). Они часто связаны с вулканической или геотермальной активностью.

Об угрозе землетрясений и их раннем предупреждении

Классификация объектов

«альфа»
– восприятие человека;

«бетта»
– предметы быта;

«эпсилон»
– объекты природной среды.

Землетрясение,
которое было на Гаити – семь магнитуд,
в Одессе – семь баллов.

Лекция
5 — 01.11.12

В
соответствии с этой шкалой 6-ти баллам
будет соответствовать:

«альфа»
— ощущаются большинством людей внутри
и снаружи, некоторые люди теряют
равновесие, выходят на улицу;

«бетта»
— мелкие предметы с обычным уровнем
устойчивости могут упасть, в некоторых
случаях мебель может разрушиться,
разбиться посуда или стекло;

«гамма1»
— повреждение первой степени во многих
зданиях, класса уязвимости А и Б, в
некоторых – второй степень;

«эпсилон1»
— возможно изменение дебита (соотношение
воды) в родниках, колебание воды в
колодцах, в горных районах возможны
обвалы малых и средних объёмов.

Соотношение
между интенсивностью землетрясения и
магнитудой,

в
зависимости от глубины очага

Кто исследует землетрясения

Существует множество компаний и организаций, которые занимаются исследованиями землетрясений — как частные, так и государственные.

  • Геологическая служба США (USGS) — научное агентство правительства США, которое предоставляет информацию о землетрясениях и других стихийных бедствиях. Геологическая служба США управляет Передовой национальной сейсмической системой (ANSS), национальной сетью сейсмических приборов, которые отслеживают землетрясения в США.
  • Обсерватория Земли Ламонт-Доэрти — исследовательское подразделение Колумбийского университета, специализирующееся на науках о земле и окружающей среде, включая исследования землетрясений.
  • Калифорнийский технологический институт (Калтех) — ведущий исследовательский университет, где находится сейсмологическая лаборатория, которая проводит исследования землетрясений и оценку сейсмической опасности.
  • Японское метеорологическое агентство (JMA) — национальное метеорологическое агентство Японии, отвечает за мониторинг землетрясений и их исследования в Японии.
  • Научно-геологические компании, такие как Schlumberger, Halliburton и CGG — используют методы сейсмической съемки для изучения подповерхностной структуры Земли.
  • Инженерные и консалтинговые компании, такие как Arup, MWH Global и GHD — специализируются на оценке сейсмической опасности и снижении рисков, а также на сейсмостойком проектировании и модернизации зданий.
  • Технологические компании, такие как Early Warning Labs, ShakeAlert и MyShake — разрабатывают и внедряют системы раннего предупреждения землетрясений, используя сочетание сенсорных сетей, машинного обучения и других передовых технологий.

В России работают несколько организаций, которые занимаются исследованиями и мониторингом землетрясений.

  • Институт физики Земли — ведущий российский научно-исследовательский институт, специализирующийся на геофизике, в том числе на изучении землетрясений.
  • Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) — государственное учреждение, ответственное за мониторинг и прогнозирование опасных природных явлений, включая землетрясения.
  • Институт динамики геосфер — научно-исследовательский институт РАН, который специализируется на геодинамике, сейсмологии и изучении землетрясений.
  • Дальневосточное отделение РАН — филиал Российской академии наук, который проводит исследования в различных областях, включая сейсмологию и изучение землетрясений в Дальневосточном регионе.

Шкалы землетрясений

Магнитуда
– это энергетическая характеристика
очага землетрясений. Величина является
логарифмической (энергия между одной
целой магнитудой отличается в 10 раз).
Магнитуда от латинского – величина.

Интенсивность
– степень ущерба в определённом месте.
EMS-98
– европейская макросейсмическая шкала;
двенадцати бальная шкала. ДСТУ 5
В.1.1-28:2010

Уязвимость
– способность объекта получать
необратимый убыток, измеряемый потерей
его качеств или свойств по сравнению с
состоянием до землетрясения (относительная
повреждённость объекта). Классы уязвимости
объекта: A
(A1,
A2),
B,
C,
D,
F
(F1,
F2)
– характеризуют способность сооружений
оказывать сопротивление сейсмическим
воздействиям, в зависимости от материала
конструкции, проектного уровня
сейсмостойкости, проектного решения и
качества строения.

A1
– здания из камня соманного камня, из
известняка, уложенного без перевязки,
из ракушечняка.

F2
– здания с системами сейсмо-изоляции
и гасителями колебаний

I
балл – неощутимое;

II
бала – едва ощутимое, ощущается некоторыми
людьми на верхних этажа зданий;

III
балла – слабое землетрясение, лёгкое
раскачивание висячих предметов;

IV
балла – заметное сотрясание, ощущается
внутри здания;

V
баллов – сильное землетрясение,
пробуждение, ощущается как внутри здания
так и на открытых участках;

VI
– лёгкие повреждения;

VIII
– значительные повреждения;

IX
– разрушительное землетрясение;

X
баллов – всеобщее разрушение зданий;

XI
баллов – опустошительное разрушение;

XII
баллов – изменение рельефа местности,
полное разрушение.

Приборы для измерения землетрясений

132
год н.э. китайцем был изобретён первый
прибор. В конце 18 века был изобретён
третий прибор измерения землетрясений
– сейсмограф. Сейсмограф – прибор,
который измеряет изменение смещений
во времени; запись прибора – сейсмограмма.
Можно определить: время землетрясения,
амплитуду, период. Сейсмограммы
используются для определения места
положения гипоцентра землетрясения и
магнитуды
землетрясения.

Наибольший
интерес для проектировщиков представляет
ускорение, т.к. S=a·m.

Акселерограф
– прибор записывающий изменение
ускорения во времени, запись называется
акселерограмма.

Где чаще случаются землетрясения

В мире есть несколько районов, которые подвержены землетрясениям больше других.

Эти районы подвергаются более высокому риску землетрясений из-за наличия активных линий разломов и границ плит. Однако землетрясения могут произойти в любой точке мира, даже в районах, традиционно не считающихся подверженными высокому риску.

В 2023 году в Турции случилось крупнейшее с 1939 года землетрясение. Страна расположена на границе Африканской и Евразийской плит, которые сталкиваются и вызывают значительную тектоническую активность в регионе. Это приводит к высокой частоте землетрясений, в том числе средней и большой магнитуды. Западные и восточные регионы Турции особенно подвержены риску, а такие города, как Стамбул, Измир и Бурса, уязвимы к последствиям землетрясений. В связи с этим Турция предпринимает шаги по смягчению последствий землетрясений с помощью введения особых строительных норм, сейсмической модернизации зданий и планирования готовности к стихийным бедствиям.

Вероятность землетрясения в России зависит от конкретного региона. Некоторые части России, такие как полуостров Камчатка и острова Сахалин, расположены в сейсмически активных районах и подвержены более высокому риску землетрясений. Другие части России, такие как Северо-Европейская равнина, расположены в регионах с более низкой сейсмической активностью и подвержены меньшему риску.

Общая сейсмическая опасность в России считается от умеренной до высокой. В прошлом страна пережила несколько значительных землетрясений, включая Камчатское землетрясение 1952 года магнитудой 9,0 и Сахалинское землетрясение в Нефтегорске 1995 года магнитудой 7,5.

Оцените статью
Землетрясения