Прогнозирование и оценка обстановки при цунами

Цунами - это морские волны, которые возникают вследствие землетрясений (90% случаев), деятельности вулканов и мощных подводных взрывов.

Цунами (в пер. с японского "большая волна в гавани"), - одно из наиболее коварных, разрушительных и таинственных явлений природы. Возникнув в удаленной точке океана, такая волна распространяется на открытом пространстве со скоростью самолета и неожиданно обрушивает на спокойное побережье гигантский ват воды, вздымающийся многометровой стеной и несущийся со скоростью курьерского поезда.

Никакие сооружения не могут противостоять напору этой волны: здания, фермы железнодорожных мостов, вагоны, бульдозеры, танки, огромные деревья подхватываются и уносятся также легко, как щепки. Когда уходит первая волна, уцелевшие жители спускаются к покинутым домам, чтобы помочь пострадавшим, спасти свои вещи. Но обычно приходит вторая гигантская волна, а иногда и последующие, довершающие начатое первой. Разбушевавшаяся стихия за полчаса превращает цветущее и оживленное побережье в опустошенные развалины.

В океане волна практически незаметна для мореплавателей: ее крутизна менее 1/10000. Но при подходе к берегу движение массы воды затормаживается, волна становится круче и, вобрав в себя всю подведенную энергию возмущенной океанской толщи, обрушивается на сушу с огромной скоростью. Волна выплескивает на побережье морской песок, по отложениям которого ученые восстанавливают следы древних цунами и расширяют наши знания об этом редком устрашающем явлении. Поиски так называемых палеоцунами активно ведутся на побережьях Камчатки, Японии, США, Греции. В недавних палеоисследованиях обнаружены следы более 50 катастрофических цунами за последние 10 000 лет.

Волна цунами представляет собой отклик океана на кратковременное возмущение уровня воды, возникшее на большом участке океанской поверхности. Горизонтальный размер возмущенной области в 10...25 раз превышает глубину воды.

Возникновение значительных цунами, как правило, связано с землетрясениями, очаги которых расположены сравнительно неглубоко - на глубине не более 40...60 км, причем если землетрясения с магнитудой более 7,5 вызывают цунами всегда, то при магнитуде от 5,8 до 6,2-лишь в 14% случаев.

Наиболее простая модель, объясняющая механизм генерации цунами, использует представление о быстром подъеме/опускании участка океанического дна под воздействием тектонических сил. В такой модели участок дна рассматривается как поршень, вдвигаемый в несжимаемую жидкость - воду. При этом на поверхности воды появляется возвышение (горб), которое по окончании действия поршня растекается по поверхности под действием силы притяжения. Возникающая в этом случае волна называется поверхностной гравитационной волной.

Интересно заметить, что высота возмущения в источнике цунами и соответственно высота волны в океане составляет примерно 5 м. Поскольку средняя глубина океана оценивается в 4 км, а горизонтальный размер возвышения, порождающего волну, может превышать 100 км, то возникающая волна оказывается очень длинной. Отсюда и ее необыкновенные свойства. Скорость волны в открытом океане определяется практически только глубиной воды и составляет порядка 200 м/с (более 700 км/ч), период волны при этом достигает 10 и даже 20 минут. Скорость волны на побережье - до 40 км/ч. После образования в каком-либо месте цунами может пройти несколько тысяч километров, почти не уменьшаясь.

Цунами характеризуют магнитудой, за которую принимают натуральный логарифм амплитуды колебания уровня воды (в метрах), измеренный стандартным мореографом у береговой линии на расстоянии от 3 до 10 км. Магнитуда цунами отличается от магнитуды землетрясения. Если сейсмическая магнитуда характеризует энергию землетрясения в целом, то магнитуда цунами - только часть этой энергии, пошедшую на образование цунами.