Цунами формируется не только в океане или в море...

Землетрясение на Камчатке 30 июля этого года спровоцировало волны цунами высотой до 6 метров. Больше всего пострадал город Северо-Курильск, на который обрушилось четыре волны высотой до 3-х метров: был затоплен порт и предприятие по рыбопереработке. Но мало кто знает, что этот город на острове Парамушир уже отстраивали заново и переносили дальше от бухты по причине самого смертоносного цунами в истории России… Сегодня, во Всемирный день распространения информации о проблеме цунами, поговорим об этих страшных разрушительных волнах, о том, как они образуются и почему так сложно точно предсказать их появление.

Страшная трагедия 1952 года произошла 5 ноября: волны высотой до 20 метров разрушили Северо-Курильск, по разным оценкам, погибло от 1 200 до 4 000 человек. Большинство жителей города ничего не знали о природе цунами и о том, что после первой волны обязательно последуют другие, более высокие и разрушительные. Тогда причиной цунами тоже стало сильное подводное землетрясение магнитудой около 8,3, но высота волн была в 2-3 раза выше, чем в 2025. Почему же такая разница в мощности цунами?

Как возникают цунами и от чего зависит высота волн?

Для начала давайте разберемся, как возникает это опасное явление и почему не каждое землетрясение в Мировом океане, даже очень сильное, вызывает появление цунами. Слово «цунами» пришло в русский язык, да и во многие другие языки мира из японского: «цу» — это гавань или залив, а «нами» переводится как «волна», то есть «цунами» — это волна в заливе. И японское название очень точно отражает суть цунами — это волна, которая опасна именно в тот момент, когда она достигает побережья, заходит в заливы. А вот в открытом океане, где как раз и зарождаются эти огромные волны, они почти не ощущаются: для кораблей в море они не представляют никакой угрозы. Почему так происходит? Ответ кроется в механизме образования цунами, и он очень интересен.

Причиной зарождения цунами может быть землетрясение на дне океана, извержение подводного вулкана, оползень и даже деятельность людей, например, мощный подводный взрыв. Но все же 85% всех цунами на планете возникает именно по причине подводных землетрясений, поэтому большинство из них фиксируют в Тихом и Индийском океанах. Как видно на приведенной ниже карте, самые опасные с точки зрения возникновения цунами регионы России — это восточное побережье Камчатки и Курильские острова. А если взглянуть пошире, на популярные курорты Таиланда, Вьетнама, Шри-Ланки, Индии, Филиппин, Австралии и Индонезии, станет ясно, что все они тоже входят в зону риска.

Землетрясение в океане – очень частое явление на нашей планете. Но цунами случаются гораздо реже. Потому что для их возникновения необходимо соблюдение ряда условий.

• Землетрясение должно быть мощным — магнитудой более 6,5.
• Землетрясение должно сопровождаться значительным вертикальным смещением поверхности дна, которое вызовет подъем воды на поверхности океана: в случае, если это горизонтальные подвижки или несколько небольших вертикальных смещений, то мощного цунами не будет. После сильнейшего землетрясения на Камчатке магнитудой 8,7-8,8, на глубине, в месте разлома, произошло смещение на 3 метра, а при достижении поверхности эта цифра стала еще меньше. В результате высота волн была относительно небольшой: разрушительное цунами ожидали и на Камчатке, и на Курилах, и в соседней Японии, где тоже провели эвакуацию населения, но его не было. Если сравнивать с цунами 2004 года в Индонезии, то там вертикальное смещение морского дна достигало 5 метров.
• Исследования показали, что эпицентр смещения земной коры должен находиться на глубине около 10 километров, тогда возникает максимальная амплитуда волн цунами: чем больше глубина, тем меньше цунами. В случае с последним землетрясением на Камчатке эпицентр разлома и смещения находился на глубине более 20 километров.

При сильном вертикальном смещении дна над местом эпицентра землетрясения возникает подъем воды — обычно не более 1 метра, в редких случаях до 5 метров. Вода распределяется по поверхности океана, формируя волны, которые распространяются от эпицентра в сторону берега. При этом в открытом океане, где большая глубина, высота волны незначительна и движется она очень быстро, со скоростью до 800 км/час. Но на подходе к берегу, в мелководной зоне, параметры волны меняются. Из-за уменьшения глубины и трения о дно нижняя часть волны замедляется, в то время как верхняя ее часть продолжает двигаться быстрее, немного опережая нижнюю. При этом общая скорость падает до 30-50 км/ч, а высота волны резко возрастает. При подходе к суше это может быть уже огромная волна высотой до 20-30 метров, сила которой разрушает города и меняет очертания береговой линии. Конфигурация береговой линии, форма и размеры заливов тоже играют роль в случае приближения цунами: узкие и воронкообразные бухты увеличивают высоту волны.

Почему же море отступает после первой волны? С точки зрения физики цунами — это волна, которая имеет гребень и впадину, поочередно сменяющие друг друга. В океане это выглядит как серия волн, и обычно их бывает 6-8. Гребень первой волны сменяется подходом к берегу впадины – это и есть отлив перед вторым ударом цунами, который часто наблюдают очевидцы событий. При этом вторая и третья волна зачастую выше первой.

Максимальная высота цунами, которая когда-либо была зафиксирована на нашей планете, достигала 524 метров и наблюдалась в заливе Литуйя у берегов Аляски. Здесь в июле 1958 года произошло землетрясения магнитудой около 7,8-8,3 и сошел оползень, который и стал причиной невероятных волн в узком заливе.

Не только в океане

Если вы думаете, что цунами формируются только в океане или в море, то сильно заблуждаетесь. Цунами может возникнуть и в озере, и в пределах водохранилища, причем весьма сильное и разрушительное. Например, широко известен случай образования цунами в Женевском озере в 563 году: на восточном берегу в устье реки Роны произошло обрушение склона, и огромная масса горных пород рухнула в воду, вызвав образование волны. Добравшись до противоположного берега, эта волна превратилась в цунами высотой до 13 метров, которая уничтожила несколько деревень, погубила их жителей и скот и достигла стен Женевы. Современные научные исследования подтверждают исторические записи, и ученые предполагают, что цунами в Женевском озере может повториться снова.

И в Альпах есть еще несколько озер, в которых описано возникновение цунами по причине оползней. А из примеров недавнего прошлого можно привести Канаду, где в 2007 году на озере Чехалис возникло цунами с высотой волны 38 метров: причиной этого события тоже стал сошедший в воду оползень.

В нашей стране цунами бывают не только в районе Курильских островов и полуострова Камчатка: небольшие цунами с высотой волны до 2-3 метров могут возникать и на побережье Черного и Каспийского морей по причине все тех же землетрясений. Да и озеро Байкал, расположенное в рифтовой зоне с повышенной сейсмической активностью, тоже является местом, где может возникнуть цунами: ученые из Института земной коры СО РАН в своих исследованиях пришли к выводу, что в прошлом на этом озере произошел масштабный оползень, который вызвал цунами.

Получается, что на любом крупном и достаточно глубоком озере может сформироваться цунами, если в акватории произойдет оползень. Хотя все же самые разрушительные на данный момент цунами были зафиксированы на морских и океанических побережьях.

Самые масштабные и разрушительные цунами в истории человечества

До наших дней дошли описания страшных цунами, которые случались в истории Японии, Древней Греции и Римской империи в прошлом. Мы не можем точно знать истинных масштабов этих трагических событий, но приведем несколько примеров таких цунами и их описания.

• 479 год до н.э., город Потидея, Древняя Греция. Геродот (484-425 до н.э.) упоминает о необычном явлении при нападении персов на греческий порт Потидею: вода отступила от берега, и когда вражеские воины двинулись по открывшемуся участку суши к городу, их застигла врасплох неожиданно вернувшаяся высокая волна. Вероятнее всего, греческий город был спасен благодаря цунами, но во времена Геродота это природное явление объяснялось как «гнев Посейдона».
• 365 год, остров Крит и северный берег Африки, Римская империя. Произошло сильное землетрясение, а спустя некоторое время море отступило далеко от берега, оставив на отмели морских животных и обнажив глубокие впадины на морском дне. Вскоре вода вернулась в виде огромной волны, которая унесла жизни тысяч людей и разрушила корабли. Здесь тоже описывается цунами, которые случаются в Средиземноморском регионе из-за повышенной сейсмической активности.
• 869 год, северная часть острова Хонсю, Япония. Цунами возникло в результате землетрясения Дзеган-Санрику и разрушило город Тагадзе, погубив около 1000 человек: известно, что волна проникла вглубь суши на расстояние до 4 километров, и в память об этом событии был установлен «камень цунами». Цунами в истории Японии – не редкость, и это природное явление тесно переплетено с историей и культурой японцев: в стране существует традиция устанавливать так называемые «камни цунами», которые обозначают место на берегу, до которого проникли волны. Эти плиты, некоторым из которых сотни лет, напоминают потомкам о трагическом событии и предостерегают от строительства домов ниже того места, где установлен камень.

В Российской империи с цунами впервые столкнулись поселенцы и исследователи Камчатки, наблюдавшие серию волн на восточном побережье полуострова в октябре 1737 года. По описаниям очевидцев, случилось сильное землетрясение, после которого на берег обрушились волны, самая сильная из которых достигала высоты 70 метров: дома местных жителей лежали в руинах, а рельеф прибрежных долин существенно изменился.

Что касается самых мощных цунами в истории, то ниже в таблице приведены описания событий, которые произошли относительно недавно и являются наиболее значимыми с точки зрения разрушений и количества жертв стихии. Во всех этих случаях известны высота волн, сила землетрясений, которые их вызвали, и можно судить о масштабах природной катастрофы.

Как прогнозируют цунами и почему это так сложно сделать

Особенность цунами заключается в том, что даже когда волна уже сформирована и движется к берегу, она никак не видна ни на космических снимках со спутников, ни с борта корабля в море: невозможно визуально определить, что волны высотой менее 1 метра, а иногда и вовсе 30-50 см, — это будущее цунами, которое проявит себя, как только выйдет к берегу. Что же остается делать?

Прогнозирование цунами начинается с получения оперативной информации: и это прежде всего сейсмические датчики, благодаря которым мы узнаем магнитуду и местонахождение эпицентра землетрясений, и спутниковые данные по уровню воды в разных точках Мирового океана.

Но, как мы уже отметили, не все сильные землетрясения вызывают цунами. Но в любом случае, когда на сейсмических станциях фиксируют сильные подземные толчки, то это автоматически приводит к предупреждению об угрозе цунами, потому что невозможно в первые минуты и даже часы точно определить природу тектонических сдвигов и достоверно предсказать будущее цунами. Срабатывает система оповещения и население эвакуируют из опасных прибрежных районов, как это произошло на Камчатке и Курильских островах этим летом.

Ученые прогнозируют распространение направления и высоту волн цунами при помощи компьютерных моделей, исходя из эпицентра подводного землетрясения и его силы. Это очень сложно сделать, потому что скорость распространения волны в океане зависит и от магнитуды землетрясения, и от рельефа дна, и от попадающихся на пути движения островов и полуостровов, и от глубины тех участков, по которым проходит волна: и все эти параметры должны быть заложены в модель и учтены.

В нашей стране подобным моделированием занимаются сотрудники Лаборатории цунами Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Например, сразу же после последнего землетрясения на Камчатке специалисты лаборатории приступили к оперативному сбору и обработке данных, поступающих с автоматизированных станций, которые находятся в России и в других странах, и представили свой прогноз. Моделирование показало, что высота цунами в некоторых местах на побережье полуострова Камчатка могла достигать 8-10 метров, а в отдельных местах до 15 метров.

Для повышения скорости подобных расчетов ученые из Института автоматики и электрометрии СО РАН вместе со специалистами из Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН предложили использовать сопроцессор. Он существенно повышает возможности компьютера, практически превращая его в суперкомпьютер для быстрых расчетов и моделирования распространения цунами. С применением этой технологии можно будет получать прогноз распределения волны цунами уже через несколько минут после землетрясения, что актуально для Камчатки и Курильских островов, потому что в этом регионе эпицентр землетрясения зачастую расположен рядом с побережьем, и с момента сейсмического события до прихода волны цунами проходит около 25-30 минут. Преимущество этой технологии еще и в том, что для расчетов можно использовать обычный персональный компьютер, который способен работать от аккумуляторов, в то время как суперкомпьютер в случае землетрясения и аварийного отключения электричества уже ничем не поможет.

Также в последнее время появились и разработки, которые направлены на раннее предупреждение цунами, то есть еще до произошедшего землетрясения. Например, ученые из Крымской астрономической обсерватории РАН предлагают метод прогноза, основанный на анализе вариаций геомагнитного поля, которое сигнализирует о будущем землетрясении и цунами за 2-3 суток. Этот метод протестировали во время землетрясения, которое произошло в Японии 16 марта 2022 года. Ученые проанализировали параметры магнитного поля Земли по данным 3-х станций в Японии. Оказалось, что за 62-69 часов до момента землетрясения магнитовариационные станции фиксируют отклонения ряда параметров магнитного поля планеты, которые коррелируют с возникновением будущего цунами.

***

Быстрое и достоверное прогнозирование цунами – очень сложная задача, но ее решение жизненно важно для миллионов людей, живущих на побережье, где велика вероятность возникновения разрушительных волн. Не все страны имеют возможность обеспечить функционирование полноценных систем мониторинга сейсмической активности и центров прогнозирования цунами, поэтому в этой сфере так важно международное сотрудничество, как в вопросах обмена и передачи исходных данных, так и в вопросах взаимодействия на уровне ведущих научных центров.

ИСТОЧНИК: /poisknews.ru/