Воробьев Ю.Л, Акимов В.А, Соколов Ю.И. Цунами: предупреждение и защита
Подождите немного. Документ загружается.
161
№
п/п
Дата,
время
Широта
севера
Долгота
востока
Магнитуда
Глубина
Сведения
о цунами
22.
13.07.93
01:19
38,8 139,5 8.3
Приморье: Рудная – 2.5 м,
Преображения – 132 см;
Саморово – вода отходила от
берега на 8 м. Слабое цунами не
западном побережье Сахалина
(Холмск – 63 см, Углегорск – 26
см, м. Крильон – 20 см).
23.
05.10.94
00:24
43,0 148,0 7.7 /20
Цунами на Южных Курилах :
о. Шикотан – 2 м; Южно&
Курильск — 2–3 м; Разрушение
пирсов, выброс судов на берег, в
Южно&Курильске – подтопление
нижней части поселка
24.
04.12.95
05:02
44,5 151,0 7.8 / 50
Курильск – 0.8 м, Малокурильское –
109 см, Поронайск — до 15 см
162
Ãëàâà4.
Ïðåäóïðåæäåíèå öóíàìè
4.1. Ìåæäóíàðîäíàÿ ñëóæáà ïðåäóïðåæäåíèÿ öóíàìè
Служба предупреждения о цунами в настоящее время организована на прин&
ципах международного сотрудничества, что особенно важно для своевременно&
го объявления тревоги в связи с опасностью удаленных цунами (телецунами).
В 1965 году была создана Межправительственная координационная группа
системы предупреждения о цунами в Tихом океане (МКГ) Межправитель&
ственной океанографической Комиссии (МОК) ЮНЕСКО, которая состоит
из государств&членов, представляющих все части Тихоокеанского региона.
На МКГ была возложена задача осуществлять и совершенствовать деятель&
ность по смягчению последствий цунами в Тихоокеанском регионе во всех ее
аспектах, включая оценку угрозы, распространение предупреждений, обеспе&
чение готовности и проведение научных исследований — на основе системы
международного сотрудничества и координации действий.
Одновременно с созданием МКГ МОК приняла предложение США о рас&
ширении центра предупреждения о цунами этой страны на Гавайских остро&
вах с целью его превращения в оперативную штаб&квартиру Тихоокеанского
центра предупреждения о цунами (ТЦПЦ). Она также приняла предложение
других государств&членов о включении их действующих служб и коммуника&
ционных систем в ТЦПЦ. Кроме того, в целях поддержки МОК учредила
Международный центр информации о цунами (МЦИЦ), который также раз&
мещен в Гонолулу, на Гавайских островах. Полномочия МЦИЦ: мониторинг
системы предупреждения о цунами и выработка рекомендаций о ее совер&
шенствовании; информирование государств – членов, а также государств,
не являющихся членами, о мероприятиях в рамках системы предупрежде&
ния о цунами, МЦИЦ и МКГ; содействие созданию национальных систем
предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе; сбор и распростране&
ние информации о цунами, а также оказание поддержки исследованиям в обла&
сти цунами и практическому применению их результатов; содействие обеспече&
нию доступа ко всей имеющейся документации о цунами; содействие разработ&
ке и применению процедур для проведения обследований после цунами.
На 23&й сессии МОК ЮНЕСКО в июне 2005 г. МКГ была переименована
в Международную координационную группу по системе предупреждения
и уменьшения ущерба от цунами в Тихом океане.
В наиболее цунами&опасном Тихоокеанском регионе международная сис&
тема предупреждения о цунами разделена на отдельные зоны, за несение
службы в которых отвечают соответствующие станции. Так, американское
побережье обслуживают два центра предупреждения о цунами, расположен&
ные в Пальмере (Аляска) и в Гонолулу (Гавайские острова). Южную часть Ти&
хого океана обслуживает цунами&центр в Папаэтэ (Таити).
Региональные центры цунами, которыми управляют США, Франция
и Япония, обеспечивают региональные предупреждения побережью Аляске
и западному побережью Канады, Французской Полинезии и северо&западной
части Tихого океана.
В Японии имеется своя служба цунами, входящая в состав Японской мете&
орологической ассоциации.
Все цунами&станции используют современные средства связи и обменива&
ются регулярной и экстренной информацией.
Международная система оповещения о цунами в Тихом океане охватывает
26 государств&членов: Австралия, Канада, Чили, Китай, Колумбия, Коста&Ри&
ка, Сальвадор, Эквадор, США, Российская Федерация, Фиджи, Франция,
Гватемала, о&ва Кука, Индонезия, Япония, Мексика, Новая Зеландия, Ника&
рагуа, Перу, Филиппины, Корейская Республика, Корейская Народно&Демо&
кратическая Республика, Самоа, Сингапур и Таиланд. Административно
страны&участницы объединены в рамках Международной океанографичес&
кой комиссии как члены Международной координационной группы по сис&
теме предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе.
Тихоокеанский центр предупреждения о цунами (ТЦПЦ) является оператив&
ным центром Системы предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе
[65,71]. Центр предупреждения о цунами в Тихоокеанском регионе собирает и про&
изводит оценку данных, предоставляемых странами&участницами, и издает соот&
ветствующие информационные бюллетени для всех участников о сильных земле&
трясениях и возможной или подтвержденной вероятности образования цунами.
Функционирование системы начинается с момента определения любой
сейсмической станцией одной из стран&участниц землетрясения такой силы,
что срабатывает устройство сигнала тревоги, установленное на данной стан&
ции. Сотрудники станции немедленно интерпретируют полученные сейсмо&
граммы и посылают информацию в ТЦПЦ. После получения данных от од&
ной из сейсмических станций страны&участницы или после срабатывания
сигнального устройства в самом ТЦПЦ центр посылает запросы на предо&
ставление данных от других станций системы.
163
Когда в ТЦПЦ получат достаточно данных для определения координат
эпицентра землетрясения и его магнитуды, принимается решение в отноше&
нии дальнейших действий. Если землетрясение достаточно сильное и способ&
но вызвать цунами, ТЦПЦ посылает запросы на станции наблюдения за при&
ливами стран&участниц, расположенных ближе к эпицентру, чтобы они про&
водили контроль показаний с целью выявления цунами. Общий принцип ра&
боты ТЦПЦ изображен на рис. 43
Издаются бюллетени предупреждения/наблюдения за цунами для органи&
заций, занимающихся распространением информации, по всем землетрясе&
ниям магнитудой более 7,5 (более 7,0 — для региона Алеутских островов) с це&
лью оповещения о возможности образования цунами и необходимости при&
нятия мер безопасности. Оцениваются данные, полученные от станций на&
блюдения за приливами, если они показывают, что образовалось цунами,
опасное для части или всего населения Тихоокеанского региона.
Бюллетень предупреждения/наблюдения за цунами расширяется или об&
новляется как предупреждение для всего Тихоокеанского региона. Основыва&
ясь на них, местные органы власти проводят эвакуацию людей из опасных об&
ластей по заранее разработанным схемам. Если станции наблюдения за при&
ливами показывают образование не представляющего опасности цунами (или
отсутствие цунами), то ТЦПЦ аннулирует содержание ранее разосланного
бюллетеня предупреждения/наблюдения за цунами.
164
Рис. 43. Принцип работы Тихоокеанского центра предупреждения о цунами
Однако, учитывая время, необходимое для сбора и оценки сейсмических
данных и данных о приливных явлениях, ТЦПЦ не может вовремя предупре&
дить о цунами население тех областей, где цунами образуются в местных во&
дах. Именно с целью принятия оперативных мер безопасности в первый час
после образования цунами в данном регионе в некоторых странах были со&
зданы национальные и региональные системы предупреждения о цунами. Ре&
гиональные системы предупреждения призваны выдать сигнал тревоги в са&
мое кратчайшее время и предупредить население, проживающее недалеко от
эпицентра землетрясения, о возможном цунами на основании лишь данных
о землетрясении, не ожидая информации о возможном образовании цунами.
Для эффективного функционирования эти региональные системы, как
правило, получают информацию от ряда сейсмических станций и станций на&
блюдения за приливами. Местные очаги землетрясения располагаются обыч&
но в 15 минутах или даже менее, поэтому предупреждение на основе сейсми&
ческих данных немедленно передается населению области. В связи с тем, что
предупреждения выдаются лишь на основе сейсмологических данных, можно
предположить, что иногда эти предупреждения не подтверждаются образова&
нием цунами. Но так как эти предупреждения, сделанные очень быстро, дей&
ствуют только для ограниченной области, это приемлемо, так как достигается
более высокий уровень защищенности людей.
Наиболее сложные государственные системы предупреждения о цунами в
настоящее время созданы во Франции, Японии, России и США.
В случае с Соединенными Штатами Америки ТЦПЦ является Государст&
венным центром оповещения о цунами для США и одновременно выполняет
роль регионального центра оповещения о цунами на Гавайях в отношении цу&
нами, образующихся в зоне Гавайских островов.
По общему признанию международная система оповещения о цунами в
Тихом океане является одной из самых успешных международных программ.
Ее общая задача – смягчать последствия цунами, спасать человеческие жизни
и материальные ценности.
Сейсмические станции и мареографические посты расположены на остро&
вах по периферии Тихого океана и передают свои сообщения непосредствен&
но в оперативный центр ТЦПЦ – в Гонолулу. Если происходит землетрясе&
ние, которое имеет достаточную магнитуду и может породить цунами, то сис&
тема предупреждения приходит в действие. Она оповещает станции о том, что
существует возможность цунами. По известному времени пробега цунами
каждая станция оценивает время его возможного прихода. Ближайшая к оча&
гу землетрясения станция «сторожит» приход волн. Если цунами действитель&
но существует, то во все районы, которые могут быть охвачены воздействием
цунами, посылается сигнал: «Идет цунами» с указанием возможного времени
прихода волны.
Одним из главных элементов системы предупреждения о цунами являются
мареографы. Собранные с помощью удачно расположенных мареографов
данные используются для быстрого подтверждения факта возникновения или
невозникновения волн цунами после землетрясения, мониторинга развития
165
цунами и оценки степени вероятных разрушений, а также служат основанием
для подачи сигнала тревоги. Кроме того, мареографы могут представлять со&
бой единственное средство для обнаружения цунами в тех случаях, когда от&
сутствуют сейсмические данные или цунами не вызваны землетрясением.
Большинство мареографов, используемых для целей предупреждения о цу&
нами, предназначены для замера высоты волны. Обычно мареографы устана&
вливаются в успокоительном колодце, чтобы исключить воздействие ветровых
волн, имеющих более высокую частоту. Успокоительный колодец, как правило,
представляет собой длинный полый вертикально установленный цилиндр, ко&
торый закрыт снизу крышкой с небольшим отверстием, и установлен на стенке
причала таким образом, чтобы его нижний конец был погружен в океан.
Уровень воды внутри цилиндра поднимается и опускается при медленном
изменении уровня моря, однако расположенное внизу небольшое отверстие
препятствует быстрому току воды, с тем чтобы имеющие значительно боль&
шую частоту колебания ветровые волны и зыбь как можно меньше сказыва&
лись на замеряемом уровне.
Для определения характеристик волн наряду со сейсмографами использу&
ются мареографы (от латинского mare – море, греческого grapho – пишу), до&
статочны простые приборы, основной частью которых является поплавок, ус&
тановленный в трубке, сообщающейся с океаном (рис.44).
Трубка располагается таким образом, что один из ее открытых концов на&
ходится чуть выше дна бухты, второй — поднимается высоко над уровнем
моря. По закону сообщающихся сосудов любое изменение уровня моря, не&
медленно повторяющееся в трубке и колеблющее поплавок, тут же регист&
рируется, а часовой механизм медленно пе&
редвигает ленту на барабане, к которому
прикреплен карандаш. Когда вода, а вместе
с ней и поплавок поднимаются и опускают&
ся, карандаш движется взад и вперед по бу&
маге, прочерчивая высоту волн.
Поскольку нижний открытый конец
трубки дает воде возможность быстро прони&
кать внутрь и также быстро вытекать обрат&
но, такой мареограф регистрирует любое
волнение на море. Но если оставить в дне
только небольшое отверстие, то благодаря
давлению, которое создается проходящими
гребнями волн, вода проникнет сквозь это
отверстие, и уровень воды в трубке лишь
слегка поднимется. Поэтому волны коротких
периодов, от ветра, даже очень высокие, про&
ходят слишком быстро, и поэтому вода, ус&
певающая чуть проникнуть через отверстие,
тут же выливается и уровень воды в трубке
почти не меняется.
166
Рис. 44. Устройство мареографа
Если же проходит длинная волна, с большим периодом, то она оказывает
давление, достаточно длительное для того, чтобы изменить уровень воды в
трубке. Таким образом, несмотря на то что волны цунами имеют высоту, изме&
ряемую всего несколькими сантиметрами, даже в зоне, где обычные волны от
ветра достигают больших высот, этот прибор регистрирует только волны
длинных периодов и никак не реагирует на коротко&периодичные волны от
ветра. Таким образом, мареографы, установленные вдали от побережий, авто&
матически оповещают о подходе волн цунами.
Для обеспечения эффективности мареографов с точки зрения предупреж&
дения о цунами их необходимо располагать вблизи районов возникновения
цунами, с тем чтобы иметь возможность как можно быстрее определить мо&
мент зарождения цунами и дать предварительную оценку его масштабов. Они
также должны располагаться между возможным источником цунами и под&
верженными опасности прибрежными районами, с тем чтобы можно было
осуществлять мониторинг цунами и прогнозировать его воздействие. Что ка&
сается местных цунами, то для наиболее быстрого подтверждения и оценки
параметров волн цунами необходимо установить большое количество марео&
графов вдоль всей береговой линии, в отношении которой существует угроза
цунами.
Таким образом, основываясь на данных более 150 сейсмических станций и
100 датчиков приливов, Центр оповещения о цунами в Тихом океане регист&
рирует землетрясения в регионе, проверяет и оценивает силу возможных цу&
нами и распространяет информацию в более чем сто центров, разбросанных в
зоне. Если подтверждается прогноз о предстоящем крупном и потенциально
разрушительном цунами, Центр передает сигнал тревоги всем участникам си&
стемы и указывает ожидаемое время появления цунами в разных местах реги&
она. Новые сводки продолжают поступать каждый час, пока цунами не про&
шло или не прошла угроза его появления.
Высота и длина волны цунами (а значит, и ее энергия) зависят от силы
подземных толчков, от того, насколько близко к поверхности дна находится
эпицентр землетрясения, от глубины моря в данном районе. Очевидно, что
волна цунами будет тем мощнее, чем крупнее масштабы смещения дна и чем
быстрее совершаются эти смещения. Все это, однако, не влияет на скорость
волны цунами, которая определяется фактически только глубиной океана. В
разных точках океана глубина различна, а следовательно, соответствующим
образом будет изменяться и скорость цунами. Зная рельеф океанского дна
и место зарождения цунами, можно рассчитать, через какое время волна до&
бежит до того или иного побережья.
Национальное управление США по изучению океана и атмосферы
(NОАА) развернула глубоководную систему обнаружения волн цунами – сис&
тему DART (Deep&ocean Assessment and Reporting of Tsunamis)[65,72]. Ее еще
называют – заякоренные буи системы «Оценка и сообщение о цунами в глу&
боком океане». Это часть американской Национальной программы уменьше&
ния опасности цунами – плод усилий Тихоокеанской морской экологической
лаборатории Национального управления океанических и атмосферных ис&
167
следований, чтобы решать задачу регистрации и передачи данных о цунами в
глубоководной части океана в реальном масштабе времени. DART призвана
обеспечить оперативное информирование об опасности цунами и снизить
риск подачи ложных тревог.
Четыре автоматические цунами&станции работают в северной части Тихо&
го океана, в Аляскинской зоне субдукции. Еще три такие станции работают в
районе штата Орегон, вблизи каскадной зоны субдукции, где, по мнению спе&
циалистов, мощное цунами можно ожидать в ближайшие десятилетия. По ге&
ологическим данным, катастрофические цунами случаются здесь раз в не&
сколько столетий. В августе 2001 г. вступила в строй станция в глубоководной
зоне Тихого океана у Южной Америки. Эта область печально знаменита тем,
что 23 июня 2001 года там произошло сильное землетрясение, породившее цу&
нами, которое обрушилось на южное побережье Перу. Наблюдениями данной
станции в той или иной мере охвачены также побережья Японии, Гавайских
островов и западных районов Латинской Америки.
На рис. 45 представлена общая схема построения Международной системы
оповещения о цунами в Тихом океане.
Каждая глубоководная цунами&станция (рис. 46) снабжена донным реги&
стратором давления, которое соответствующим образом меняется в случае
прохождения мощной волны цунами. Зафиксировав ее движение, станция пе&
редает акустический сигнал на буй, находящийся на поверхности моря, а с буя
168
Рис. 45. Схема построения Международной системы оповещения о цунами в Тихом
океане
радиосигнал поступает к искусственному спутнику Земли, а оттуда — к назем&
ным станциям, которые ретранслируют его в Сиэтл, в распоряжение Тихоо&
кеанской лаборатории по изучению морской среды (PMEL — именно ее кол&
лектив и разработал всю эту систему). Одновременно информацию получают
и станции раннего оповещения о цунами, расположенные на Аляске
(WCATWC — от Берингова пролива до Алеутских о&вов) и на Гавайях (PTWC),
а также национальный центр обработки данных буйковых и прибрежных
станций (NDBC).
Система якорного крепления ДАРТ состоит из двух главных компонен&
тов: пакета для мониторинга морского дна, который определяет измене&
ния в давлении воды, и заякоренного поверхностного буя, который пере&
дает сигналы в режиме реального времени на искусственный спутник
Земли. Поверхностный буй прикреплен якорем к дну океана на глубине
4000&6000 метров.
На буе устанавливаются радиочастотная антенна и антенна системы гло&
бального позиционирования для отправки данных на геостационарный опе&
ративный экологический спутник (ГОЭС) NОАА.
Пакет для мониторинга морского дна, закрепляемый якорем на дне океана
под поверхностным буем, состоит из центрального процессора, преобразова&
теля энергии, акустической модемной техники и самописцев донного давле&
ния, которые могут обнаруживать и измерять малые и большие цунами.
Волны цунами в глубоком океане порождают более сильное давление, чем
окружающая вода, и донный пакет ДАРТ регистрирует повышенное давление
в толще воды с прохождением волны цунами.
169
Рис. 46. Схема доведения сигналов от глубоководных цунамиCстанций
Показания датчика давления снимаются каждые 15 минут, и при обнару&
жении сигнала цунами осуществляется автоматический переход на 15&секунд&
ный интервал измерений.
После регистрации перепада давления акустическая система связи
на донном пакете передает данные по акустическому каналу связи (в диа&
пазоне частот 15–18 кГц) на поверхностный буй ДАРТ, аппаратура которо&
го преобразует эти данные в радиосигнал, поступающий на спутник ГОЭС.
Спутник переправляет данные на наземные принимающие станции, кото&
рые передают сигналы в центры предупреждения о цунами на Аляске и Га&
вайях.
170
Рис. 47. Устройство глубоководной станции цунами