Стихийные бедствия метеорологического характера

Цунами

И море – именно та область, та единственная стихия, где эти гиганты могут распространяться и существовать.

Ж. Верн. «Двадцать тысяч лье под водой».

Цунами – гравитационные волны большой силы, возникающие на поверхности океанов и морей.Термин «цунами» пришел из японского языка и дословно означает большая волна в заливе. Цунами возникают во время землетрясений (моретрясений), извержения подводных вулканов, подводных обвалов или оползней; вибраций дна в результате подводных взрывов крупных ядерных устройств с образованием в толще воды мощных волн. Эти волны расходятся во все стороны от эпицентра, который представляет собой проекцию гипоцентра – условного центра очага землетрясения – на поверхность морского дна. Там возникают напряжения и деформации горных пород, которые приводят к разрывам и высвобождению накопившейся энергии.

Чаще всего цунами связаны с землетрясениями. Но не всякое землетрясение вызывает цунами. Гигантская волна образуется, когда происходит внезапное, очень резкое смещение океанского дна, и особенно при мгновенном вбрасывании (подъеме) одного из крыльев тектонического разрыва. Максимальная амплитуда волн возникает тогда, когда смещение пород происходит на глубине 10 км. Мгновенное смещение дна вызывает одновременный подъем всей толщи воды и волны поверхности, расходящиеся в стороны со скоростью до 600-800 км/ч. в открытом океане эти волны можно не заметить: они имеют большую длину, расстояние между гребнями достигает 100-150 км, а высоту всего несколько метров. Разрушительная сила цунами зависит от интенсивности породивших их землетрясений, расстояний от места их возникновения до берега, протяженности очага и первоначальной высоты волны, от особенностей рельефа дна на пути распространения волны и конфигурации береговой линии. Особую опасность представляют собой суживающиеся, с уменьшающимися глубинами бухты и проливы, в которых происходит значительное уменьшение глубины и увеличение высоты волны. В случае низменного побережья волна захватывает большие участки суши, сметая все на своем пути. Уменьшается высота волны только в закрытых расширяющихся бухтах с узким входом. Дело в том, что энергия волны распределена так, что в результате трения верхняя часть толщи воды перемещается с большей скоростью, чем нижняя. При приближении к берегу уменьшается как скорость движения волны, так и ее длина. Когда нижняя часть волны начинает тормозиться, волна вырастает, увеличивая свою высоту. На гребне растущей волны появляется белый бурун, и она приобретает асимметричную форму: внутренняя сторона вогнутая и крутая, а внешняя, обращенная в сторону океана, более пологая. У волны цунами гребень венчается гигантским буруном, а сама она всей массой гигантской водяной стены обрушивается на берег.

Пространственное распространение цунами. Отмеченное за 2,5 тысячи лет пространственное распределение показывает, что цунами характерно только для Тихого, Атлантического океанов и Средиземного моря. За этот период зарегистрировано 355 случаев цунами. Основной район, где появляются цунами – побережье Тихого океана (до 80% всех случаев). При этом на долю Японии и Гавайских островов приходится более 197 случаев. Из 99 цунами, происшедших в Японии с 687 года, сильными, сопровождающимися разрушениями береговых сооружений, оказалось лишь 17. Среди 14 цунами, отмеченных на Курильских островах и на Камчатке с 1737 года, только 4 оказались сильными и причинили разрушения постройкам и населенным пунктам, расположенным на берегу океана. При взрыве вулкана Кракатау в Зондском проливе между островами Ява и Суматра в 1883 году гигантская волна смыла в море более 36000 человек, в 1933 году у побережья Санрику в Японии волной цунами высотой 24 м было смыто 3000 жителей. В 1952 году цунами высотой 18 м разрушило город Северо-Курильск, расположенный на острове Парамушир.

Поражающие факторы.Основные поражающие факторы цунами: высота, скорость и сила распространения волн при обрушении их на побережье, а также внезапность возникновения и неограниченная дальность распространения.

Волны образуются как в толще океана, так и на его поверхности и достигают берега с периодом от 5 до 90 минут. Длина цунами составляет 150-300 км. Скорость распространения цунами зависит от глубины и достигает 1000 км/ч.

В открытом море цунами почти не заметны. Но, добежав до мелководного континентального шельфа, волна становится выше, вздымается, высота гребня растет. В зависимости от рельефа побережья волны могут достигать 40 м высоты и распространяться вглубь суши на расстояние до 3-10 км, а, уходя обратно с берега в океан, образовывать сильные течения. Высота и скорость движения волн возрастают при входе в узкие и глубокие бухты, а также при отражении волн от крутых берегов, особенно при значительной глубине прибрежных районов. На отлогих берегах образование гребня происходит вдали от береговой черты, и волны опрокидываются на береговой отмели, вследствие чего еще до выхода на берег теряют свою силу, высоту и скорость.

Последствия цунами.Бурлящая вода стремительно мчится вперед, сметая все на своем пути. Если волна входит в узкий залив, то ее высота и сила возрастают в несколько раз. Постепенно сила волны иссякает, и вода начинает свой обратный бег к океану, увлекая за собой любые плавающие предметы, автомобили, животных и людей.

Вторичные последствия цунами в значительной степени связаны с подтоплениями, затоплениями, разрушениями прилегающих к берегу земель (это значит еще и засоление почвы), зданий, предприятий и т.п. Мощные потоки воды далеко продвигаются вглубь суши по долинам рек, смывая мосты и вызывая оползни. Для цунами как для большинства стихийных бедствий характерно увеличение риска пожаров, химических и других загрязнений (последствия промышленных разрушений).

Прогноз, профилактические мероприятия и защитные мероприятия. Эффективность прогноза и оповещения о приближении цунами зависит от точности прогноза координат эпицентра, силы и продолжительности подводных землетрясений или взрывов вулканов, обуславливающих образование цунами. День и час возникновения землетрясения и как следствия его цунами предсказать в принципе нереально, так как этот процесс нелинейный. Но можно установить районы, где риск землетрясения и цунами велик, то есть провести сейсмическое районирование.

Основные места возникновения цунами – это Тихий океан, на периферию которого приходится более 80% цунами. «Огненное кольцо» Тихого океана характеризуется большим количеством действующих вулканов, частыми сильными землетрясениями, горным рельефом и цепочкой глубоководных желобов. В этих местах происходит погружение тяжелых холодных океанических плит под более легкие и высоко расположенные континентальные, что и приводит к возникновению описанных событий.

По координатам эпицентра землетрясения, используя карты изохрон, может быть определено расчетное время добегания цунами до любой точки океана или побережья. Продолжительность его может меняться от получаса до суток, в зависимости от координат землетрясения и расстояния от побережья. Для Камчатки и Курильских островов время добегания цунами очень мало – от 30 до 40 минут. При таком сравнительно малом времени добегания цунами до побережья Камчатки и Курильских островов точность прогноза этого явления приобретают жизненно важное значение в первую очередь для населения побережья (для судов в открытом океане цунами практически незаметно). Обрушится на берег волна или нет – неизвестно. Но жители побережий, находящихся в опасной сейсмической зоне, почувствовав землетрясение, должны немедленно бежать прочь от береговой зоны. Так можно спастись от цунами, когда время прихода составляет 15-30 минут. Если же цунами возникает далеко, и волны перемещаются несколько часов, то достаточно времени, чтобы подготовиться к стихии и вывести людей в безопасные места. Для этого должна действовать система оповещения населения, чтобы не возникала паника. Надо, чтобы туристы, приезжающие отдыхать в сейсмоопасные районы, об этом знали и четко представляли, что надо делать в случае тревоги.

Для прогноза цунами кроме геофизических методов могут быть использованы некоторые предшествующие ему природные явления, например, сильный отлив океана от берега, происходящий в неурочное время и достаточно быстро. Отступление океана в этом случае длится от нескольких минут до получаса, а в некоторых случаях и дольше. На Курило-Камчатском побережье вследствие близости очагов землетрясения отступление океана длится не более 10-15 минут. При этом, чем дальше океан отступает от берегов после землетрясения, тем большей силы достигнет цунами.

Профилактические мероприятия необходимо проводить прежде всего в прибрежных районах, ранее неоднократно поражавшихся цунами. К ним относят: строительство береговых укреплений, предохраняющих здания, сооружения и др. материальные ценности; волноломы, уходящие в океан на десятки метров; волнорезы; дамбы; перемычки; волноотбойные стенки; перемещение домов на высокие участки побережья; упорядочение деятельности в приливно-отливной зоне; облесение побережья; устройство гаваней-убежищ для судов и т. п.

Предсказание любого явления особенно стихийного – дело чрезвычайно сложное. В природе все взаимосвязано и взаимообусловлено. Факторов, от которых зависит каждое явление, много. Сложность в предсказании цунами усугубляется его зависимостью от землетрясения. Поэтому прогноз цунами подразделяется на долгосрочный и краткосрочный. К краткосрочному относится прогноз от уже происшедшего землетрясения. Учет всех данных дает возможность предсказать будет цунами или нет. К долгосрочному относят предсказание всех тех цунами, которые возникнут в будущем при сильных землетрясениях.

В 1965 г. был учрежден Международный информационный центр цунами (МИЦЦ). Начало его организации положено созданием Службы предупреждения о цунами в США в 1946 г., после того, как побережье страны и особенно гавайские острова пострадали от цунами, возникшего после Алеутского землетрясения 1 апреля 1946 г.

У нас в России еще в конце 50-х годов прошлого века на Дальнем Востоке создана служба предупреждения цунами, охватывающая Камчатку, Курильские острова, Сахалин и Приморье. На Гавайских островах существует Центр предупреждения имени Ричарда Хагимайера. Сейчас в Индийском океане, вблизи Индонезии, предполагается организовать сеть наблюдений, а в дальнейшем есть намерение сделать глобальную сеть предупреждений о цунами и оснастить ее новейшими сейсмографами, специальными датчиками и бакенами, на которых будет размещена регистрирующая аппаратура, и все это объединить спутниковой системой.

Землетрясение, случившееся 26 декабря 2004 года в 7 часов 58 минут по местному времени у берегов Индонезии, стало причиной цунами, которое обрушилось на остров Суматра, Шри-Ланку, острова у берегов Таиланда, восточное побережье Индии, Мальдивские острова и даже га береговую зону в Сомали в Восточной Африке. Его магнитуда равнялась 9 по шкале Рихтера. Эпицентр землетрясения находился вблизи северной оконечности острова Суматра на глубине около 20 км под дном океана. Протяженность очага в направлении северо-запад – юго-восток составила более 1000 км! Вертикальный сдвиг пластов земной коры в эпицентре землетрясения был равен 8-10 м. В геологическом отношении здесь проходит граница между двумя литосферными плитами – крупными блоками земной коры, где происходит погружение океанической Индийской плиты под восточную континентальную. Желоб, протягивающийся параллельно Суматре, представляет след такого погружения. В результате землетрясения образовалась гигантская волна цунами. Ее высота в открытом океане составила 0,8 м, в прибрежной зоне – 15 м, а в зоне заплеска – 30 м. Скорость волны в открытом океане достигла 720 км/ч, а по мере торможения снизилась до 36 км/ч. Через 15 минут после первого толчка волна достигла и смела северную оконечность острова Суматра. Через 1,5 часа она обрушилась на побережье Таиланда и курортного острова Пхукет, через 2 часа достигла Шри-Ланки, Мальдивских островов и Индии, за 8 часов прошла Индийский океан, а за сутки – впервые в истории наблюдения волн цунами обогнуло весь Мировой океан. Даже на Тихоокеанском побережье Мексики высота волны составила 2,5 м.

Цунами унесло жизни около 300 тысяч человек и причинило огромный материальный ущерб. Наибольше число жертв цунами вызвало в Индонезии и на Шри-Ланке. На побережье и на глубину на многие километры была уничтожена вся инфраструктура, сильно нарушены связь и транспортное сообщение. По оценкам ООН - это крупнейшая природная катастрофа, постигшая человечество за последние 100 лет. К сожалению, в районе землетрясения сети наблюдений не существовало, а система оповещения не была организована.

В рамках данного раздела рассматриваются главным образом ветровые явления. Их общепризнанным классификатором является шкала Бофорта (табл. 7).

Тяжелые последствия вызывают такие опасные природные явления как ураганы, бури, смерчи – чрезвычайно быстрые, катастрофические движения воздуха. В широком смысле слова это циклоны – система в виде гигантского атмосферного вихря с убывающим к центру давлением воздуха и циркуляцией воздуха вокруг центра против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке – в южном. Центральная часть – «глаз бури» – обладает низким давлением, слабыми ветрами и слабой облачностью. Она окружена кольцом стен циклона, состоящих из плотных облаков с большими ураганными скоростями вращения.