Землетрясения периодичность

Статфизический подход к сейсмологическим
исследованиям

Существует две противоположные
точки зрения на периодичность
сейсмического процесса. С одной стороны,
анализ особенностей пространственного и
временного распределения землетрясений
совершенно определенно указывает на
существование характерных сейсмических
периодов. Так, выше в разделе 1.1, для класса
сильнейших сейсмических событий — как
особенности взаимного распределений
афтершоковых областей землетрясений в
пространстве, показано существование двух
характерных для сейсмического процесса
временных интервалов: сейсмического цикла
Тс (1.1.2) и повторяемости Тr (1.1.3).
Анализ региональных каталогов, каждый из
которых содержит достаточно полный список
землетрясений за достаточно
продолжительный отрезок времени, как
правило, приводит  к
появлению и более длинных (значительно
больше Тr,c) периодов (Мушкетов, Орлов,
1893; Davison, 1936; Kawasumi, 1951; Кириллова, 1957; Мэй Шиюн,
1960; Тамразян, 1962; Федотов, 1965; Филлипас, 1965;
Ambraseys, 1970; Shimazaki, Nakata, 1980).

С другой стороны, анализ
большого количества исследований по
повторяемости землетрясений, проведенный в
работах (Aki, 1956; Lomnitz, 1966,1974), позволил
установить существование большого
количества периодов, значения которых
лежат в широком диапазоне от минут до
многих сотен и, по-видимому, первых тысяч
лет. На основании этих данных в работе (Рикитаке,
1979) делается вывод о том, что «если бы все
эти периодичности действительно
существовали, в результате получился бы
почти белый шум». Откуда следует, что
сейсмический процесс не является
периодическим.

Методика
исследования распределения чисел
землетрясений по временным
интервалам между ним

Общепринятая методика
исследования распределения землетрясений
по интервалам между ними сводится к
следующему. На первом этапе исследования,
путем фиксации границ магнитудного
диапазона и пространственно-временной
области, формируется совокупность
землетрясений. На втором этапе
составляется числовая последовательность,
количественно характеризующая
распределение следующих друг за другом
землетрясений по интервалам между ними (экспериментальная
последовательность). На третьем этапе для
анализируемой совокупности землетрясений
проводится расчет теоретической числовой
последовательности, соответствующей тому
или иному известному закону распределения,
обычно, закону Пуассона. На четвертом этапе
экспериментальная и теоретическая
последовательности сравниваются между
собою. Результат сравнения количественно
выражается соответствующим значением
доверительной вероятности Р. При этом
полагают, что некая закономерность в
распределении землетрясений во времени
существует в том случае, если значение Р
превышает некоторую критическую величину Ркр,
которая задается из априорных соображений.

В каждом исследовании оценка
статистической значимости, как правило,
проводилась для одного распределения,
которое на плоскости магнитуда М — время характеризуется одной точкой с
координатами М0 и , где М0
фиксирует (обычно снизу, М М0) значение магнитуд
исследуемой совокупности землетрясений, —
продолжительность периода, статистическая
значимость которого для такой совокупности
устанавливается.

Модифицированная
методика исследования распределения
землетрясений во времени

Применение такой методики, как
показано выше, приводит к парадоксальному
результату, который заключается в том, что
для отдельных совокупностей землетрясений
закономерности существуют, в то время как
для всей совокупности землетрясений они
отсутствуют.

Приведенные в разделе 1.1 данные
показывают, что некоторые периодичности (или
квазипериодичности, т.е. почти
периодичности) все же реальны. На это
указывает высокое значение
оправдываемости долгосрочного
сейсмического прогноза, в основе которого
как раз и заложены представления о
цикличности сейсмического процесса.
Поэтому наиболее вероятная причина такой
неоднозначности заключается в
существовании определенного произвола при
формировании исходной выборки
статистических данных. Интуитивно ясно, что
на основании существующих каталогов
землетрясений всегда (или практически
всегда) можно так сформировать исходные
данные (в разумных пределах варьируя
пространственными координатами
гипоцентров и магнитудами землетрясений с
учетом реальной точности определения их
значений), чтобы и выборка была
статистически значимой, и расчетное
значение соответствующей доверительной
вероятности было достаточно высоким.

Как видим, противоречивость
вывода о периодичности сейсмического
процесса, скорее всего, является следствием
не достаточно корректного формирования
исходных совокупностей землетрясений. В
результате чего при проведении вычислений,
обосновывающих статистическую значимость
сейсмических периодов, в некоторых случаях
были получены завышенные значения
соответствующих доверительных
вероятностей, что в результате и привело к
появлению «мнимых» периодов и, как
следствие, к выводу о «белом сейсмическом
шуме».

Формирование совокупностей
данных, кроме того, необходимо проводить с
учетом условий, которые накладываются
эффектами группирования землетрясений.
Действительно, существование классов
землетрясений (см., например, разделы 1.1 и 1.3)
допускает наличие у всех событий одного
класса, т.е. землетрясений определенного
магнитудного диапазона М М0, тождественных свойств.
Физически это означает, что в случае
выявления какой-либо закономерности для
совокупности землетрясений с М М0, появление такой же
закономерности следует ожидать и для
другой совокупности землетрясений с М М1. Другими словами,
статистическое исследование должно
опираться на такой способ формирования
совокупностей землетрясений, который
является методически корректным в широком
диапазоне магнитуд.

В свете сказанного
представляется, что при статистических
исследованиях для корректного выявления
закономерностей распределения
землетрясений во времени методику
исследования необходимо изменить
следующим образом. Все промежуточные
совокупности данных должны формироваться
на основании одной «генеральной» выборки,
составление которой должно быть проведено
с использованием максимально полного
объема известных данных. Такой подход к
формированию генеральной выборки, в свою
очередь, позволит в широком диапазоне
магнитуд и продолжительностей интервалов:
М1
обеспечить достаточно корректный переход
от «точечного» анализа к анализу значений
доверительной вероятности Р на плоскости М0
— .
Кроме того, для сравнения, параллельно с
анализом «кумулятивных» совокупностей с М М0 представляется
целесообразным анализировать и
статистически от них независимые «дискретные»
совокупности с М=М0.

При этом, методика расчета
значений доверительной вероятности в
каждой точке М0,   остается
прежней; она включает описанные выше четыре
этапа. В качестве теоретического в расчетах
будем использовать распределение Пуассона.
Сравнение экспериментальных и
теоретических распределений будем
проводить с использованием критерия

Фазовое
пространство — физическая основа
сейсмостатистических исследований

При статистических
исследованиях систем, состоящих из
достаточно большого количества объектов,
как известно (Ландау, Лифшиц, 1964), «появляются
новые своеобразные закономерности»,
которые «ни в какой степени не могут быть
сведены к чисто механическим
закономерностям. Их специфичность
проявляется в том, что они теряют всякое
содержание при переходе к механическим
системам с небольшим числом степеней
свободы». Именно поэтому для исследования
таких статистических систем разработана
специальная концепция, получившая название
фазового пространства.
Каждая точка такого пространства
соответствует определенному состоянию
анализируемой системы.
Таким образом, исследование состояния
статистической системы сводится к анализу
траекторий движения точек в фазовом
пространстве. Закономерное распределение
точек в фазовом пространстве описывается
функцией статистического распределения,
которая имеет вероятностную природу.

Как видим, в случае, если на
плоскости М0- значения доверительной
вероятности Р распределены в соответствии
с какими-либо закономерностями, то эти
закономерности могут быть
проинтерпретированы в рамках физически
обоснованной концепции.

Возможность применения к
сейсмостатистическим задачам принципов
статистической физики в будущем может
оказаться достаточно плодотворной. На
настоящем уровне исследований, как
представляется, практическое применение
этих принципов является скорее физически
правдоподобным, чем строго обоснованным.

Использование статфизического
подхода, в частности, достаточно наглядно
позволяет обосновать статистическую
независимость разных достаточно больших по
размеру сейсмических подсистем. Скажем,
процессы, протекающие в пределах разных
островных дуг в течение непродолжительного
отрезка времени Т1 (меньшего некого
характерного интервала Т0, Т1 <
Т0), могут рассматриваться как
статистически независимые друг от друга.
Тогда, объединяя сейсмостатистические
данные по n островным дугам в одну выборку,
получаем эффективный ряд наблюдений для
этой выборки продолжительностью Тэфф
= nT1.

Инструментальные данные о
достаточно сильных (М 7) землетрясениях имеются за
период времени продолжительностью около 100
лет, в то время как продолжительность
сейсмического цикла, как показано в разделе
1.1, составляет Тс 200 лет. Поэтому используя
данные инструментальных наблюдений для
нескольких островных дуг, в рамках
предложенного сейсмостатистического
подхода оказывается возможным выявлять
сейсмические периоды продолжительностью Тс
и более.

Наиболее разрушительные землетрясенияПравить

Люди осматривают руины после цунами, которое возникло в результате подводного землетрясения

Последствия землетрясения в Японии — произошёл разлом дороги

Великое китайское землетрясение

Великое лиссабонское землетрясение с магнитудой в 8,7 произошло 1 ноября 1755 года, в 9.20 утра. Оно превратило в руины Лиссабон — столицу Португалии, и стало одним из самых разрушительных и смертоносных землетрясений в истории, унеся жизни около 90 тысяч человек за 6 минут. За подземными толчками последовали пожар и цунами, причинившее особенно много бед в силу прибрежного расположения Лиссабона. Землетрясение обострило политические противоречия в Португалии и, фактически, положило начало заката Португалии как колониальной империи. Событие широко обсуждалось европейскими философами эпохи Просвещения и способствовало дальнейшему развитию концепций теодицеи.

Ассамское землетрясение (1897)

Великое землетрясение Канто́ (яп. Канто: дайсинсай) — сильное землетрясение (магнитуда 8,3), 1 сентября 1923 года произошедшее в Японии. Название получило по региону Канто, которому был нанесён наибольший ущерб. На Западе его именуют также Токийским или Йокогамским, поскольку оно практически полностью разрушило Токио и Йокогаму. Землетрясение стало причиной гибели нескольких сотен тысяч человек и причинило значительный материальный ущерб. Землетрясение началось 1 сентября 1923 года, после полудня. Эпицентр его располагался в 90 км к юго-западу от Токио, на морском дне, возле острова Осима в заливе Сагами. Всего за двое суток произошло 356 подземных толчков, из которых первые были наиболее сильными. В заливе Сагами из-за изменения положения морского дна поднялись 12-метровые волны цунами, которые опустошили прибрежные поселения. По масштабу разрушений и количеству пострадавших это землетрясение является самым разрушительным за всю историю Японии (но не самым сильным, так, землетрясение 2011 года более мощное, но вызвало менее масштабные последствия).

Крымское землетрясение 1927 года

Крымское землетрясение 1927 года — землетрясение на Крымском полуострове, произошедшее 26 июня 1927 года. Несмотря на то, что землетрясения происходили в Крыму ещё с древнейших времен, самые известные и самые разрушительные землетрясения случились в 1927 году. Первое из них произошло днем 26 июня. Сила землетрясения 26 июня составила на Южном берегу 6 баллов. Оно не вызвало сколько-нибудь серьёзных разрушений и жертв, однако в результате возникшей в некоторых местах паники не обошлось без пострадавших. Очаговая область землетрясения располагалась под дном моря, к югу от поселков Форос и Мшатка и, вероятно, вытягивалась поперек берега. Уже во время самого землетрясения рыбаки, находившиеся 26 июня 1927 г. в 13:21 в море, отметили необычное волнение: при совершенно тихой и ясной погоде на воде образовалась мелкая зыбь и море как бы кипело. До землетрясения оно оставалось совершенно тихим и спокойным, а во время толчков послышался сильный шум.

Ашхабадское землетрясение — разрушительное землетрясение, произошедшее 6 октября 1948 года в 02:17 по местному времени вблизи города Ашхабада магнитудой 7,3 по шкале Рихтера. Его очаг располагался на глубине в 18 км, практически прямо под городом. В эпицентре интенсивность сотрясений доходила до IX—X баллов по шкале MSK-64. Ашхабад был полностью разрушен, погибло около 35 тысяч человек. Помимо Ашхабада пострадало большое количество населенных пунктов в близлежащих районах, в Ашхабадском — 89 и Гекдепинском — 55, а также соседнем Иране. С 1995 года дата 6 октября узаконена в Туркмении как День поминовения.

Великое Чилийское землетрясение

Великое Чилийское Землетрясение (иногда — Вальдивское Землетрясение, исп. Terremoto de Valdivia) — сильнейшее землетрясение в истории наблюдения, моментная магнитуда — по разным оценкам от 9,3 до 9,5, произошло 22 мая 1960 года в 19:11 UTC в Чили. Эпицентр располагался возле города Вальдивия () в 435 километрах южнее от Сантьяго. Волны возникшего цунами достигали высоты 10 метров и нанесли значительный ущерб городу Хило на Гавайях примерно в 10 тыс. километрах от эпицентра, остатки цунами достигли даже берегов Японии. Количество жертв составило около 6 тыс. человек, причём основная часть людей погибла от цунами.

Великое Аляскинское землетрясение

Великое Аляскинское землетрясение — сильнейшее землетрясение в истории США и второе, после Вальдивского, в истории наблюдений, его моментная магнитуда составила 9,1-9,2. Землетрясение произошло 27 марта 1964 года в 17:36 по местному времени (UTC-9). Событие пришлось на Страстную пятницу и в США известно как Good Friday Earthquake. Гипоцентр находился в Колледж-фьорде, северной части Аляскинского залива на глубине более 20 км на стыке Тихоокеанской и Северо-Американской плит. Великое Аляскинское землетрясение повлекло разрушения в населённых пунктах Аляски, из крупных городов наиболее пострадал Анкоридж, находившийся в 120 км западнее эпицентра.

Ташкентское землетрясение — катастрофическое землетрясение (магнитуда 5,2), произошедшее 26 апреля 1966 года в 5 часов 23 минуты в Ташкенте. При относительно небольшой магнитуде (М=5,2), благодаря небольшой глубине (от 3 до 8 км) залегания очага, оно вызвало 8—9-балльные (по 12-балльной шкале MSK-64) сотрясения земной поверхности и существенные повреждения строительных объектов в центре города. Зона максимальных разрушений составляла около десяти квадратных километров. На окраинах же столицы сейсмический эффект едва достигал 6 баллов. Сильные колебания почвы с частотой 2—3 Гц продолжались 10—12 секунд. Относительно небольшое число пострадавших (8 погибших и несколько сот травмированных) в городе с миллионным населением обязано преобладанию вертикальных (а не горизонтальных) сейсмических колебаний, что предотвратило полный обвал даже ветхих глинобитных домов. Анализ причин травм показал, что в 10 % случаев они были получены от обрушений стен и крыш, 35 % — от падающих конструктивных частей зданий и сооружений (штукатурка, гипсовая лепка, кирпичи и т. п.) и предметов домашнего обихода. В 55 % причинами травм было неосознанное поведение самих пострадавших, обусловленное паническим состоянием и страхом (выпрыгивание из верхних этажей, ушибы о различные предметы и тому подобное). Однако впоследствии количество смертельных случаев умножилось в результате сердечных приступов в период возникновения даже незначительных повторных толчков.

Землетрясение в Таншане (кит. ) — природная катастрофа, произошедшая в китайском городе Таншане (провинция Хэбэй) 28 июля 1976 года. Землетрясение магнитудой 7,8 считается крупнейшей природной катастрофой XX века. По официальным данным властей КНР, количество погибших составляло 242 419 человек. В 3:42 по местному времени город был разрушен сильным землетрясением, гипоцентр которого находился на глубине 22 км. Разрушения имели место также и в Тяньцзине и в Пекине, расположенном всего в 140 км к западу. Вследствие землетрясения около 5,3 миллионов домов оказались разрушенными или повреждёнными настолько, что в них невозможно было жить. Несколько повторных толчков, сильнейший из которых имел магнитуду 7,1, привели к ещё бо́льшим жертвам.

Землетрясение в Кобе (яп. ) — одно из крупнейших землетрясений в истории Японии. Землетрясение произошло утром во вторник 17 января 1995 года в 05:46 местного времени. Магнитуда составила 7,3 по шкале Рихтера. По подсчётам, во время землетрясения погибло 6 434 человек. Последствия стихии: разрушение 200000 зданий, 1 км скоростного шоссе Хансин, уничтожение 120 из 150 причалов в порту Кобе, нарушения электроснабжения города. Жители боялись вернуться домой из-за подземных толчков, которые продолжались несколько дней. Ущерб составил примерно десять триллионов иен или 102,5 млрд долларов США, или 2,5 % от ВВП Японии в то время.

Подводное землетрясение в Индийском океане

Подводное землетрясение в Индийском океане, произошедшее 26 декабря 2004 года в 00:58:53 UTC (07:58:53 по местному времени), вызвало цунами, которое было признано самым смертоносным стихийным бедствием в современной истории. Магнитуда землетрясения составила, по разным оценкам, от 9,1 до 9,3. Это третье по силе землетрясение за всю историю наблюдения.

Эпицентр землетрясения находился в Индийском океане, к северу от острова Симёлуэ, расположенного возле северо-западного берега острова Суматры (Индонезия). Цунами достигло берегов Индонезии, Шри-Ланки, юга Индии, Таиланда и других стран. Высота волн превышала 15 метров. Цунами привело к огромным разрушениям и огромному количеству погибших людей, даже в Порт-Элизабет, в ЮАР, в 6900 км от эпицентра.