Российские исследователи представили новый подход для раннего предупреждения о цунами.
Метод основан на исследовании изменений магнитного поля Земли. Это нововведение позволяет прогнозировать катастрофические явления примерно за 2,5 суток до их возникновения. Способ был протестирован на примере землетрясения у берегов Фукусимы в Японии, которое спровоцировало разрушительное цунами. В дальнейшем он был подтвержден на данных меньших тектонических событий, в том числе на полигоне «Симеиз — Кацивели» в Крыму. Однако для проверки метода требуется больше статистики, подчеркивают эксперты.
Как электрические токи предсказывают землетрясения
Специалисты Крымской астрономической обсерватории РАН разработали новый метод прогнозирования цунами — длинных волн, возникающих из-за резкого перемещения водной массы в результате подводных землетрясений, вулканических активностей и оползней. Этот подход основан на анализе изменений магнитного поля Земли.
Как пояснили ученые, данная разработка позволяет предсказывать катастрофы примерно за 2,5 суток до их наступления. Такой временной запас дает возможность эвакуировать людей и подготовить больницы, атомные электростанции и другие критически важные объекты к повышенной готовности.
— Тектонические процессы в земной коре могут создавать электромагнитные сигналы. Например, быстрое смещение горных масс или их интенсивное трение по разлому генерируют электрические токи. Эти токи, в свою очередь, формируют магнитные поля, которые накладываются на основное поле Земли, — рассказал «Известиям» руководитель исследования, заместитель директора по научной работе Крымской астрофизической обсерватории Александр Вольвач.
Грубо говоря, ученый объяснил, что перед землетрясением планета как будто готовится к нему. За несколько дней до возникновения толчков в зоне будущего эпицентра массивные блоки земной коры сжимаются и трескаются.
Во время этих процессов в горных породах возникают электрические токи, формирующие небольшие магнитные поля. Эти изменения настолько незначительны, что их сложно зафиксировать обычными приборами. Поэтому специалисты изучают не сами колебания, а собирают статистику.
В основу разработки легли данные, полученные на примере землетрясения у побережья префектуры Фукусима в Японии, отметил Александр Вольвач. Оно произошло 16 марта 2022 года и вызвало мощную волну цунами.
— Специалисты проанализировали данные с трех магнитных станций, расположенных на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга. На основе анализа были выявлены случаи, когда за 62–69 часов до возникновения подземных толчков графики регистрации приборов формировались в определенные структуры, которые могут служить предвестниками землетрясений. Эти данные были подтверждены на материалах меньших тектонических событий, — пояснил эксперт.
Как предсказывать цунами
По словам ученого, последующие исследования позволили предположить также характерные ансамбли предвестников, которые связаны с возникновением цунами.
— Было замечено, что для землетрясений, вызывающих цунами, наиболее сильный сигнал поступает по вертикальной компоненте магнитного поля планеты. Это связано с тем, что такая компонента реагирует на движения земной коры в одном направлении. Именно они поднимают столб воды вверх, создавая цунами. Это позволяет не только предсказать землетрясения, но и понять, последует ли за ним гигантская океанская волна, — объяснил Александр Вольвач.
Кроме того, такие сигналы могут фиксироваться станциями, находящимися за сотни километров от эпицентра. Это означает, что для предсказания цунами не требуется строить новые сети датчиков в сейсмически активных зонах. Достаточно использовать существующую глобальную сеть магнитных обсерваторий, добавил ученый.
В настоящее время для отслеживания подобных явлений в Крымской астрофизической обсерватории РАН был создан геодинамический полигон «Симеиз — Кацивели». Он расположен на южном побережье Крымского полуострова, недалеко от поселка Симеиз, в 20 км к западу от Ялты, сообщил специалист.
В научный комплекс входят 22-метровый радиотелескоп РТ-22 и две лазерные установки, а также магнитовариационная станция, занимающаяся регистрацией магнитных вариаций, и химостанция. Последний комплекс предназначен для изучения электрохимических процессов, происходящих в земной коре.
Также ученые разработали статистический аппарат, который позволяет выявлять в рядах данных скрытые закономерности, связанные с возникновением землетрясений и цунами.
Возможность краткосрочного прогнозирования
— Метод, безусловно, имеет большой потенциал. Для его реализации необходима расширенная сеть станций, осуществляющих мониторинг вариаций геомагнитного поля как предвестников сейсмических событий. В настоящее время в России функционирует всего пять-шесть таких станций. Предложенный подход дополняет традиционные методы сейсмического и геодезического мониторинга, создавая условия для комплексного прогнозирования, — отметил исполнительный директор Западно-Кавказского научного центра Александр Лукин.
Внедрение может сталкиваться с недостатком финансирования. Кроме того, владельцы земельных участков с чистыми от внешних геомагнитных воздействий условиями часто препятствуют размещению оборудования, так как не видят в этом коммерческой выгоды, добавил он.
— Современные методы прогнозирования срабатывают, когда волна цунами уже начинает движение. У ученых имеются модели рельефа морского дна, данные о скорости распространения волны, которые зависят от глубины. Например, в открытом океане она движется со скоростью около 720 км/ч. На глубинах свыше 6 км — 800–900 км/ч (как скорость самолета), — рассказал «Известиям» старший преподаватель географического факультета МГУ Сергей Мухаметов.
Он пояснил, что для изучения цунами применяются донные датчики давления и буйки, заякоренные в океане, а также спутники с альтиметрами, которые с высокой точностью (порядка 2 см) измеряют высоту поверхности океана и могут фиксировать прохождение волн. После фиксации цунами специалисты могут смоделировать, куда оно направится, с какой скоростью и какой высоты достигнет у побережья.
Существуют разработки, позволяющие предсказывать цунами заранее, отметил эксперт. Например, имеются теории, связанные с улавливанием предвестниковых волн в земной коре, выбросом газа радона, изменениями в ионосфере или магнитном поле Земли перед землетрясениями. Часто обсуждается поведение животных — рыб, птиц, — которые могут ощущать слабые вибрации земли, не уловимые человеком, что тоже может быть признаком. Но на данный момент это всего лишь гипотезы, основанные на единичных случаях. Для надежного метода необходима большая статистическая выборка.
— Что касается долгосрочных и среднесрочных прогнозов землетрясений, в научной среде существует определенный консенсус в методах, которые применяются для этих целей. В области краткосрочных прогнозов имеется много интересных и обоснованных предложений, которые, однако, в большинстве своем находятся на стадии проработки, — отметил доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Сергей Пулинец.
Предсказание цунами — это более сложная задача, чем прогнозирование землетрясений, добавил он. Кроме самих подземных толчков влияют множество факторов, определяющих возникновение цунами, скорость и направление распространения волны. В том числе особенности пород, рельеф дна, подводные течения и другие. Поэтому метод, предложенный учеными, требует детальной проработки с учетом этих факторов, резюмировал эксперт.
Фото: hi-tech.mail.ru