Счет на секунды. Почему мощные землетрясения так трудно предсказать

  • 25 марта 2018
Скриншот приложения
Image caption Приложение MyShake позволяет превратить ваш смартфон в сейсмограф

Современные системы предупреждения о землетрясениях более эффективны, когда речь идет о слабых толчках, а при мощных толчках могут подвести.

К такому выводу пришли ученые из Геологической службы США в новом исследовании.

Сейсмологи смоделировали землетрясение вдоль трансформного разлома Сан-Андреас, проходящего через побережье Тихого океана по территории американского штата Калифорния. В ближайшие 30 лет там ожидается мощное землетрясение магнитудой 6,5 или более.

Можно выиграть время, раньше предупреждая население о грядущем катаклизме. Однако в таком случае калифорнийцам придется терпеть некоторое число "ложных тревог" по поводу более мелких происшествий.

Увеличить время предупреждения можно, если начинать бить тревогу, когда землетрясение только начинается, то есть до момента, когда будет измерена его полная магнитуда. В таком случае люди, живущие вдали от эпицентра, иногда будут получать сигналы тревоги о толчках, которых они даже не почувствуют.

"Мы можем добиться [увеличения] времени предупреждения для слабых толчков, но мы не можем сильно загодя предсказать сильные землетрясения", - сказала одна из авторов исследования Сара Минсон в интервью Би-би-си.

"Как вариант, мы можем предупреждать вас каждый раз, когда происходит землетрясение, могущее привести к слабому сотрясению земли в месте, где вы находитесь... Многие маленькие землетрясения не вырастают в большие", - добавила она.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption В калифорнийских школах регулярно проходят учения по подготовке к большому землетрясению

Системы раннего предупреждения о землетрясениях используются уже многие годы в Мексике и Японии. Сегодня аналогичную систему под названием ShakeAlert разрабатывают для западного побережья Северной Америки.

Как она сможет предсказать непредсказуемое? Если коротко отвечать на этот вопрос, никак.

"Это неверное название... Система предупреждает о землетрясениях не заранее, а уже после того, как они происходят... Это система раннего предупреждения о колебаниях земной поверхности", - говорит доктор Минсон.

Землетрясения возникают вдоль границ тектонической плиты и изъянов в земной коре - протяженных трещин, где со временем происходит трение.

"Однако движение происходит не по всей длине разлома, - говорит доктор Люси Джонс, сейсемолог, не участвовавшая в исследовании. - Оно начинается из эпицентра, а затем разрыв проходит по остальной длине разлома, как будто бы вы разрываете лист бумаги".

Энергия высвобождается в два этапа.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption За сейсмической активностью тщательно следят во всех странах, где происходят землетрясения

Сначала происходит сейсмический удар в форме первичных волн (p-волны) - самых быстрых и ранних.

За ним следуют более медленные вторничные s-волны, которые вызывают колебания земли вверх-вниз - тряску, которую ощущают люди в ходе землетрясения.

Жизни на кону

Физика землетрясений - одна из причин, из-за которой до сих пор не существует единой универсальной системы предупреждения о землетрясениях для всех сейсмически чувствительных стран.

В Калифорнии и в Японии люди живут рядом с тектоническими разломами, поэтому в деле их предупреждения дорога каждая секунда.

В обоих регионах p-волны вместе с некоторыми очень быстрыми алгоритмами определяют потенциальную магнитуду и посылают сигнал тервоги.

С другой стороны, в Мексике столица располагается примерно в 300 километрах от ближайшего сытка тектонических плит.

Это дает геологам возможность использовать систему, у которой есть немного больше времени на выдачу предупреждения. Там ждут выявления s-волн.

Если макнитуда вторичных волн превышает 5, на улицах Мехико начинают выть сирены.

Через алгоритмы - к лучшей жизни

В прошлом сентябре эта система раннего оповещения под названием SASMEX не успела отреагировать на второе за месяц землетрясение.

Media playback is unsupported on your device
Мексика: первые кадры после землетрясения в сентябре 2017 года

Обычно система дает предупреждение как минимум за минуту. На этот раз землетрясение магнитудой 7,1 началось намного ближе к городу, чем обычно. Земля начала сотрясаться почти одновременно с тем, как сработала тревога.

В то время как раз опробывался новый алгоритм для SASMEX, который в будущем позволит выпускать предупреждение на 8-10 секунд раньше.

Аналогично японские взялись за улучшение системы раннего оповещения после после разрушительного землетрясения магнитудой 9 в 2011 году.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption Япония, 2011 год: система предупреждения дала жителям слишком мало времени на подготовку

Доктор Митсуюки Хосиба, который работал над запущенным на этой неделе алгоритмом PLUM объясняет: "Метод PLUM таков: сила сотрясения прогнозируется напрямую из наблюдаемых колебаний, минуя стадии поиска эпицентра и оценки магнитуды".

Это, в свою очередь, сократит число пропущенных сигналов тревоги перед землетрясениями в будущем, говорит доктор Хосиба.

Успеть за 8 секунд

В Калифорнии тем временем продолжается работа над ShakeAlert.

Частичное внедрение системы запланировано на нынешний год. Разработка системы поддерживается деньгами федерального бюджета, выделение которых было одобрено в пятницу, 23 марта.

В системе будут использоваться данные сейсмостанций на земле и наблюдения со спутников - все это ради того, чтобы как можно раньше оповестить жителей западного побережья.

В рамках системы будут использоваться наземные сейсмометры и спутниковое наблюдение с целью до максимума увеличить время прогноза землетрясений на западной побережье США.

В случае легкого землетрясения речь может идти о дополнительных 50 секундах, при крупном землетрясении - всего лишь 8 секундах, показало исследование доктора Минсон и ее коллег.

Если система будет работать в режиме максимальной чувствительности, ложные тревоги станут частью повседневной жизни калифорнийцев.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption В течение следующих 30 лет в Сан-Франциско произойдет землетрясение магнитудой 6,5, уверены геологи

Доктор Кокран, побывавший в Мексике после землетрясений 2017 года, отмечает, что "люди хотели получать как можно больше информации, и не испытывали особых неудобств до тех пор, пока знали, что вместе с сигналом тревоги происходило землетрясение".

"Я не считаю это большим дефектом систем раннего оповещения, если есть понимание [...] Нам нужно вкладываться в просвещение общества, чтобы информация о раннем оповещении использовалась наиболее эффективно", - согласен доктор Джонс.

Новости по теме