Из точки стихии: ученые нашли способ предсказывать цунами за 2,5 суток

Российские ученые предложили новый метод для раннего предупреждения цунами. Он основан на анализе изменений магнитного поля Земли. Разработка позволяет предсказывать катастрофические события примерно за 2,5 суток до того, как они произойдут. Способ опробован на примере землетрясения у берегов Фукусимы в Японии, которое вызвало мощное цунами. В дальнейшем он был подтвержден на материале более мелких тектонических событий. В том числе на полигоне «Симеиз – Кацивели» в Крыму. Однако для проверки метода требуется больше статистических данных, отмечают эксперты.

Как электротоки предсказывают землетрясения

Исследователи из Крымской астрономической обсерватории РАН предложили новый метод прогнозирования цунами — длинных волн, которые возникают из-за резкого смещения водной массы в результате подводных землетрясений, вулканов и оползней. Предложенный способ основан на анализе изменений магнитного поля Земли.

Как объяснили ученые, разработка позволяет предсказывать катастрофические события примерно за 2,5 суток до того, как они произойдут. Такой прогноз дает достаточный запас времени, чтобы успеть эвакуировать людей и принять меры для приведения в режим повышенной готовности больниц, атомных электростанций и других жизненно важных объектов.

— Тектонические процессы в земной коре могут генерировать электромагнитные сигналы. Например, быстрое смещение горных масс или их интенсивное трение по разлому создают электрические токи. Они, в свою очередь, формируют магнитные поля, которые накладываются на основное поле Земли, — рассказал «Известиям» руководитель исследования, заместитель директора по научной работе Крымской астрофизической обсерватории Александр Вольвач.

Грубо говоря, пояснил ученый, перед землетрясением планета как будто готовится к нему. Так, за несколько дней до возникновения толчков в зоне будущего эпицентра гигантские блоки земной коры сжимаются и трескаются.

Во время этих процессов в горных породах возникают электрические токи. Они формируют небольшие магнитные поля. Эти изменения настолько малы, что их сложно засечь обычными приборами. Поэтому специалисты изучают не сами колебания, а прибегают к сбору статистики.

В основу разработки вошли данные, которые были получены на примере землетрясения у побережья префектуры Фукусима в Японии, сообщил Александр Вольвач. Оно произошло 16 марта 2022 года и вызвало мощную волну цунами.

— Специалисты проанализировали показатели с трех магнитных станций, которые находятся на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга. На основе анализа были выявлены случаи, когда за 62–69 часов до возникновения подземных толчков графики регистрации приборов выстраиваются в определенные структуры, которые могут служить предвестниками землетрясений. Эти данные были подтверждены на материале более мелких тектонических событий, — объяснил специалист.

Как прогнозировать цунами

По словам ученого, последующие исследования позволили предположить также характерные ансамбли предвестников, которые связаны с последующим возникновением цунами.

— Было замечено, что для землетрясений, которые провоцируют цунами, самый сильный сигнал идет по вертикальной компоненте магнитного поля планеты. Это происходит потому, что такая компонента реагирует на движения земной коры в том же направлении. Именно они выталкивают столб воды вверх, создавая цунами. Это позволяет не просто предсказать землетрясения, а понять, последует ли за ним гигантская океаническая волна,— рассказал Александр Вольвач.

Кроме того, такие сигналы могут улавливать станции, которые находятся за сотни километров от эпицентра. Это значит, что для предсказания цунами не нужно строить новые сети датчиков в сейсмически опасных регионах. Достаточно использовать существующую глобальную сеть магнитных обсерваторий, добавил ученый.

В настоящее время, чтобы отслеживать подобные события, в Крымской астрофизической обсерватории РАН создали геодинамический полигон «Симеиз – Кацивели». Он находится на южном побережье Крымского полуострова, недалеко от поселка Симеиз, в 20 км к западу от города Ялты, сообщил специалист.

В состав научного комплекса вошли 22-метровый радиотелескоп РТ-22 и две лазерные установки, а также магнитовариационная станция, которая отвечает за регистрацию магнитных вариаций, и химостанция. Последний комплекс предназначен для изучения электрохимических процессов, которые протекают в земной коре.

Помимо этого, ученые создали статистический аппарат, который позволяет обнаруживать в рядах данных скрытые закономерности, связанные с возникновением землетрясений и цунами.

Возможность краткосрочного прогнозирования

— Метод, безусловно, перспективен. Чтобы реализовать его, нужна развитая сеть станций для мониторинга вариаций геомагнитного поля как предвестников сейсмических событий. Сейчас в России действует всего пять-шесть таких станций. Предложенный подход дополняет традиционные методы сейсмического и геодезического мониторинга, создавая возможности для комплексного прогнозирования, — отметил исполнительный директор Западно-Кавказского научного центра Александр Лукин.

Внедрение может сталкиваться с недостаточным финансированием. Кроме того, владельцы участков с чистыми от внешних геомагнитных воздействий условиями зачастую препятствуют размещению оборудования на них, поскольку не видят в этом коммерческой выгоды, добавил он.

— Современные методы прогнозирования действуют, когда волна цунами уже стартовала. У ученых есть модели рельефа морского дна, данные о темпах распространения волны, которые зависят от глубины. Например, в открытом океане она движется со скоростью примерно 720 км/ч. На глубинах более 6 км — 800–900 км/ч (как полет самолета), — рассказал «Известиям» старший преподаватель географического факультета МГУ Сергей Мухаметов.

Он пояснил, что для изучения цунами используют донные датчики давления и буи, заякоренные в океане, а также спутники с альтиметрами, которые с высокой точностью (порядка 2 см) измеряют высоту поверхности океана и могут фиксировать прохождение волн. После фиксации цунами специалисты могут смоделировать, куда оно пойдет, с какой скоростью и какой высоты достигнет у побережья.

Существуют разработки, чтобы предсказывать цунами заранее, отметил эксперт. Например, есть теории, которые связаны с улавливанием предвестниковых волн в земной коре, выходом газа радона, изменениями в ионосфере или магнитном поле Земли перед землетрясениями. Часто говорят о поведении животных — рыб, птиц, — которые могут чувствовать слабые вибрации земли, не ощутимые человеком, что тоже может быть признаком. Но пока это лишь гипотезы, основанные на единичных случаях. Для надежного метода нужна большая статистическая выборка.

— Что касается долгосрочных и среднесрочных прогнозов землетрясений, в научной среде есть определенный консенсус в методах, которые применяют для этих целей. В сфере же краткосрочных прогнозов существует много интересных и обоснованных предложений, которые, однако, в большинстве своем находятся на стадии проработки, — отметил доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Сергей Пулинец.

Предсказания цунами — это более сложный вопрос, чем прогноз землетрясений, добавил он. Кроме самих подземных толчков накладывается еще множество факторов, которые определяют возникновение цунами, скорость и направление распространения волны. В том числе особенности пород, рельеф дна, подводные течения и другие. Поэтому метод, предложенный учеными, требует детальной проработки в сочетании с этими факторами, резюмировал эксперт.