Причины возникновения и признаки цунами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цунами (яп.«порт, залив», «волна») -- это длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (более 7 баллов). В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана.

При средней глубине 4000 метров скорость распространения получается 200 м/с или 720 км/час. В открытом океане высота волны редко превышает один метр, а длина волны (расстояние между гребнями) достигает сотен километров, и поэтому волна не опасна для судоходства. При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость и длина уменьшаются, а высота увеличивается. У берега высота цунами может достигать нескольких десятков метров. Наиболее высокие волны, до 30--40 метров, образуются у крутых берегов, в клинообразных бухтах и во всех местах, где может произойти фокусировка. Районы побережья с закрытыми бухтами являются менее опасными. Цунами обычно проявляется как серия волн, так как волны длинные, то между приходами волн может проходить более часа. Именно поэтому не стоит возвращаться на берег после ухода очередной волны, а стоит выждать несколько часов.

Причины образования цунами

цунами землетрясение извержение волна

Подводное землетрясение (около 85% всех цунами). При землетрясении под водой образуется вертикальная подвижка дна: часть дна опускается, а часть приподнимается. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, -- среднему уровню моря, -- и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции.

Оползни. Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в ХХ веке (около 7% всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень и он же генерирует волну. 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 1100 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 500 м.^[1][2] Подобного рода случаи весьма редки и, конечно, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.

Вулканические извержения (около 4,99 % всех цунами). Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материала или даже кальдеру в результате чего возникает длинная волна. Классический пример -- цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5000 кораблей, погибло 36 000 человек.

Человеческая деятельность. В наш век атомной энергии у человека в руках появилось средство вызывать сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946 году США произвели в морской лагуне глубиной 60 м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. тонн. Возникшая при этом волна на расстоянии 300 м от взрыва поднялась на высоту 28,6 м, а в 6,5 км от эпицентра ещё достигала 1,8 м. Но для дальнего распространения волны нужно вытеснить или поглотить некоторый объём воды, и цунами от подводных оползней и взрывов всегда несут локальный характер. Если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, то не будет никаких теоретических препятствий к возникновению цунами, такие эксперименты проводились, но не привели к каким-либо существенным результатам по сравнению с более доступными видами вооружений. В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.

Падение крупного небесного тела может вызвать огромное цунами, так как, имея огромную скорость падения, данные тела имеют также колоссальную кинетическую энергию, которая будет передана воде, следствием чего и будет волна. Так, падение метеорита 65 млн лет назад тоже вызвало цунами, отложения которого найдены на территории штата Техас (о чём говорилось в фильме National Geographic).

Ветер может вызывать большие волны (примерно до 20 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образование метео-цунами при резком изменении давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских островах и называется Риссага.

Признаки появления цунами

Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, находящиеся на берегу и не знающие об опасности, могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек. Таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. В случае телецунами волна обычно подходит без отступления воды.

Землетрясение. Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамиопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.

Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.

Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.

Почему цунами часто приводит к большим жертвам

Может быть непонятным, почему цунами высотой несколько метров оказалось катастрофическим, в то время, как волны той же высоты, возникшие во время шторма, к жертвам и разрушениям не приводят? Можно назвать несколько факторов, которые приводят к катастрофическим последствиям:

Высота волны у берега в случае цунами, вообще говоря, не является определяющим фактором. В зависимости от конфигурации дна возле берега, явление цунами может пройти вовсе без волны, в обычном понимании, а как серия стремительных приливов и отливов, что также может привести к жертвам и разрушениям.

Во время шторма в движение приходит лишь приповерхностный слой воды, во время цунами -- вся толща. И на берег при цунами выплёскиваются намного большие массы воды.

Скорость волн цунами, даже у берега, превышает скорость ветровых волн. Кинетическая энергия у волн цунами больше.

Цунами, как правило, порождает не одну, а несколько волн. Первая волна, не обязательно самая большая, смачивает поверхность, уменьшая сопротивление для последующих волн.

При шторме волнение нарастает постепенно, люди обычно успевают отойти на безопасное расстояние до прихода больших волн. Цунами приходит внезапно.

Сила цунами может возрасти в гавани -- там, где ветровые волны ослабляются, а следовательно, жилые постройки могут стоять у самого берега.

Отсутствие у населения элементарных знаний о возможной опасности. Так, во время цунами 2004 года, когда море отступило от берега, многие местные жители оставались на берегу -- из любопытства или из желания собрать не успевшую уйти рыбу. Кроме того, после первой волны многие возвращались в свои дома -- оценить ущерб или пытаться найти близких, не зная о последующих волнах.

Система оповещения о цунами есть не везде и работает не всегда.

Разрушение береговой инфраструктуры усугубляет бедствие, добавляя катастрофические техногенные и социальные факторы. Затопление низменностей, долин рек приводит к засолению почв.

Системы предупреждения цунами

Системы предупреждения цунами строятся главным образом на обработке сейсмической информации. Если землетрясение имеет магнитуду более 7,0 (в прессе это называют баллами по шкале Рихтера) и центр расположен под водой, то подаётся предупреждение о цунами. В зависимости от региона и заселённости берегов условия выработки сигнала тревоги могут быть различными. Вторая возможность предупреждения о цунами это предупреждение «по факту» -- способ более надёжный, так как практически отсутствуют ложные тревоги, но часто такое предупреждение может быть выработано слишком поздно. Предупреждение по факту полезно для телецунами -- глобальных цунами, оказывающих влияние на весь океан и приходящих на другие границы океана спустя несколько часов. Так индонезийское цунами в декабре 2004 года для Африки является телецунами. Классическим случаем являются Алеутские цунами -- после сильного заплеска на Алеутах можно ожидать существенный заплеск на Гавайских островах. Для выявления волн цунами в открытом океане используются придонные датчики гидростатического давления. Система предупреждения, основанная на таких датчиках со спутниковой связью с приповерхностного буя, разработанная в США, называется DART (en:Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis). Обнаружив реальную волну тем или иным образом, можно достаточно точно определить время её прибытия в различные населённые пункты. Существенным моментом системы предупреждения является распространение актуальной информации среди населения. Очень важно, чтобы население представляло, какую угрозу несёт с собой цунами. Японцы имеют множество образовательных программ по природным катастрофам, а в Индонезии население в основном было не знакомо с цунами, что и стало основной причиной большого количества жертв. Также важное значение имеет законодательная база по застройке прибрежной зоны.

Наиболее крупные цунами

5.11.1952 г. Северо-Курильск (СССР). Вызвано мощным землетрясением (оценка магнитуды по разным источникам колеблется от 8,3 до 9), которое произошло в Тихом океане в 130 километрах от побережья Камчатки. Три волны высотой до 15--18 метров (по разным источникам) уничтожили город Северо-Курильск и нанесли ущерб ряду прочих населённых пунктов. По официальным данным, погибло более двух тысяч человек.

9.03.1957 Аляска, (США). Вызвано землетрясением с магнитудой 9,1, произошедшим на Андреяновских островах (Аляска), которое вызвало две волны, со средней высотой волн 15 и 8 метров соответственно. Кроме того в результате землетрясения проснулся вулкан Всевидова, расположенный на острове Умнак и не извергавшийся около 200 лет. В катастрофе погибло более 300 человек.

9.07.1958 залив Литуйя, (юго-запад Аляски, США). Землетрясение, произошедшее севернее залива (на разломе Фэруэтер), инициировало сильный оползень на склоне расположенной над бухтой Литуйя горы (около 300 миллионов кубических метров земли, камней и льда). Вся эта масса завалила северную часть бухты и вызвала огромную волну высотой 524 метра, движущуюся со скоростью 160 км/ч.

28.03.1964 Аляска, (США). Крупнейшее на Аляске землетрясение (магнитудой 9,2), произошедшее в проливе Принца Уильяма, вызвало цунами из нескольких волн, с наибольшей высотой -- 67 метров. В результате катастрофы (в основном, из-за цунами) по разным оценкам погибло от 120 до 150 человек.

17.07.1998 Папуа-Новая Гвинея Землетрясение с магнитудой 7,1, произошедшее на северо-западном побережье острова Новая Гвинея, вызвало мощный подводный оползень, породивший цунами, в результате которого погибло более 2 000 человек.

06.09.2004 побережье Японии В 110 км от побережья полуострова Кии и в 130 км от побережья префектуры Коти произошли два сильных землетрясения (магнитудой до 6.8 и 7,3 соответственно), вызвавших цунами, с высотой волн до одного метра. Пострадало несколько десятков человек.

26.12.2004 Юго-Восточная Азия. В 00:58 произошло мощнейшее землетрясение -- второе по мощности из всех зарегистрированных (магнитудой 9,3), вызвавшее мощнейшее из всех известных цунами. От цунами пострадали страны Азии (Индонезия -- 180 тыс. человек, Шри-Ланка -- 31-39 тыс. человек, Таиланд -- более 5 тыс. человек и др.) и африканская Сомали. Общее количество погибших превысило 235 тыс. человек.

09.01.2005 г. острова Идзу и Миякэ (восток Японии) Землетрясение магнитудой 6,8 вызвало цунами с высотой волны 30-50 см. Однако, благодаря своевременному предупреждению, население из опасных районов было эвакуировано.

2.04.2007 Соломоновы острова (архипелаг) Вызвано землетрясением магнитудой 8, произошедшим в южной части Тихого океана. Волны в несколько метров высотой достигли и Новой Гвинеи. Жертвами цунами стали 52 человека.

Основные характеристики ветровых волн

Параметры Ветровых волн Цунами - Скорость распространения до 100 км/ч до 1000 км/ч. Длина волны до 0.5 км до 1000 км. Период до 20 секунд до 2.5 ч. Глубина проникновения до 300 м, до самого дна. Высота волны в открытом море до 30 м до 2 м. Высота волны у побережья до 40 м до 70 м.

Основные характеристики цунами

Основными характеристиками цунами являются: магнитуда, интенсивность на конкретном побережье и скорость движения волны. За магнитуду цунами принят натуральный логарифм колебаний уровня воды (в метрах), измеренный стандартным мареографом у береговой линии на расстоянии от 3 до 10 км от источника цунами. Магнитуда цунами, в отличие от магнитуды землетрясения, характеризует только часть энергии цунами (которая сама является частью сейсмической энергии). Существует зависимость между сейсмической магнитудой (mS), магнитудой цунами (m) и высотой главной волны цунами (h).

Зависимость между сейсмической магнитудой, магнитудой цунами и высотой главной волны цунами

Вдали от побережья цунами распространяется примерно со скоростью (С) длинных волн:

С = v2gH,

где g - ускорение силы тяжести; Н - глубина бассейна. Скорость С равна: на средней глубине Тихого океана (4 км) - 700 км/ч; вдоль глубоководных желобов (8 км) - 1000 км/ч; на глубине 100 м - 100 км/ч.

Разрушительная сила цунами зависит от её магнитуды, которая, в свою очередь, предопределяет интенсивность воздействия волны на берег. Интенсивность этого воздействия зависит в основном от скорости волны (фазовой скорости). Основным фактором является направление движения по отношению к берегу, контуру береговой линии, береговому склону и шельфу. Разрушительная сила цунами прямо пропорциональна скорости выхода волны к берегу.

Вторым фактором воздействия являются мощные течения в результате её отхода (смыв почвы, смыв склонов, размыв насыпей дорог, оснований мостов, дамб, фундаментов сооружений).

Третий фактор - затопление больших территорий морской водой.

Четвертый фактор - возможность сильных волнений на море вблизи берега.

Известно около 1000 случаев цунами, из них более 100 - с катастрофическими последствиями, вызвавших полное уничтожение, смыв сооружений и почвенно-растительного покрова. 80% цунами возникают на периферии Тихого океана, включая западный склон Курило-Камчатского жёлоба. Исходя из закономерностей возникновения и распространения цунами, проводится районирование побережья по степени угрозы цунами. В наибольшей степени воздействию цунами подвержены Япония, Тихоокеанское побережье США, Курильские острова. Известна историческая катастрофа, связанная с цунами, и в Европе: в 1755 г 20-метровая волна разрушила столицу Португалии Лиссабон, погибло 10% жителей полумиллионного города. По продолжительности затопления такие наводнения - самые быстротечные по сравнению с нагонами. Однако по разрушительной силе цунами нет равных. Цунами - бич Тихоокеанского побережья Азии и Америки. Чаще они в зоне глубоководных желобов, где часты землетрясения. Атлантика менее подвержена цунами: с 1900 по 1960 г. отмечено 230 цунами. Восточное и северное побережье Средиземного моря также подвержены цунами.

Информация о возможном приходе цунами и порядке действия в создавшихся условиях поступает по системе оповещения, созданной в данном районе.

Вначале с помощью электрических сирен звучит сигнал тревоги «Внимание всем (время звучания сирен -- около 3-х минут), после этого передается информация по местному радио и телевидению, которая повторяется несколько раз и дублируется передачами подвижных звукоусилительных станций.

В сообщениях указывается расчетное время прихода волны к побережью, порядок действия населения и эвакуации в безопасные места или маршруты самостоятельного движения.

Действовать нужно немедленно и без паники.

Приближение цунами может быть определено и визуально на основе заметного подъема или спада уровня воды вдоль береговой линии. Подобные явления всегда должны служить предостережением. Признаком надвигающегося цунами может быть и изменение в поведении животных. Домашние животные, грызуны начинают массовое бегство с мест возможного затопления, указывая правильный путь и для людей -- на возвышенности, подальше от воды.

Срочно покидая дом, необходимо взять с собой минимум теплых вещей (лучше непромокаемых), продуктов питания, деньги и документы, а также выключить газ и электричество.

Уходить надо от побережья в глубину суши на возвышенность, где высота над уровнем моря составляет 30--40 м. Причем идти следует вверх по склонам, а не по долинам рек, так как наиболее далеко волны проникают в глубь суши именно по рекам.

При отсутствии поблизости возвышенности надо уйти от берега не менее чем на 2--3 км.

Если цунами застает вас врасплох и нет времени, чтобы покинуть опасное место, необходимо, не теряя самообладания, принять меры по самозащите (см. приложение на с. 140).

Находясь в помещении, надо немедленно закрыть все двери на запор и подняться на верхние этажи. Необходимо занять наиболее безопасное место в помещении без окон и проемов со стороны моря.

Общее правило при внезапном приходе цунами -- не выбегать из прочного здания.

Если волна застает на улице, на пляже, то надо постараться занять место на стволе прочного дерева или за бетонной стеной, зацепившись за них. При наличии времени следует снять с себя одежду и обувь. Во всех случаях необходимо избегать встречи с волной на открытом пространстве, где стоят непрочные сооружения.

Оказавшись в волне, набрав предварительно воздух в легкие, необходимо сгруппироваться и закрыть голову руками. Вынырнув на поверхность воды, следует сбросить с себя мешающую одежду и обувь и приготовиться к возвратному движению волны. При этом лучше зацепиться за плавающие или возвышающиеся над водой предметы.

Пережив одну волну (а их бывает от 3 до 9), необходимо понимать, что может прийти следующая (возможные интервалы между волнами от 3 минут до 3 часов). Поэтому надо использовать этот промежуток времени для поиска безопасного места.

Если вам удалось переждать цунами в безопасном месте, то не спешите возвращаться домой. Необходимо оставаться в безопасном месте не менее 2--3 ч после прихода первой волны. Полную уверенность в том, что волн больше не будет, может дать информация местного органа управления по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям.

Возвращаясь в свой дом, перед входом в него необходимо убедиться, что он не рухнет из-за повреждений и подмыва фундамента. Будьте внимательны к электрическим проводам, не зажигайте открытого огня из-за возможной утечки газа.

Размещено на Allbest.ru