Чтобы город не поскользнулся. Задача геофизиков — заметить и предупредить

8 сентября 2024 8 мин.

В собственную обсерваторию-шахту сотрудники Единой геофизической службы РАН в Обнинске спускаются на лифте — как-никак ее глубина — 30 метров (между прочим, это высота десятиэтажного дома). Здесь, «вдали от шума городского», установлено столь высокочувствительное оборудование, что одно присутствие людей может вредно отразиться на его уникальной точности.
В основном это широкополосные сейсмометры, и чем ниже их частота регистрации, тем жестче требования к условиям работы аппаратуры. На нее, в частности, сильно влияют даже незначительные изменения температуры. Есть здесь и лазерный деформограф, регистрирующий сжатия и растяжения земной коры, а они, заметим, происходят несколько раз за день. Одна из причин — солнечные и лунные приливы.
Руководит работой единственной в своем роде службы, которая «слушает» Землю, доктор технических наук Юрий ВИНОГРАДОВ.
— Юрий Анатольевич, что улавливают ваши высокочувствительные приборы?
— Наши сейсмостанции (всего их 360) регистрируют землетрясения, происходящие на всем земном шаре. И чем лучшие условия их работы, тем более слабые подвижки земной коры они фиксируют. Так что тряханет Камчатку или Аляску — наша станция в Калужской области моментально это почувствует.
Но зависит это от силы трясения. Если магнитуда свыше 5, то станция их зарегистрирует. Если чуть меньше, то только те, что на расстоянии 300-500 км. Понятно, что чем больше в стране станций, тем точнее наблюдения, выше вероятность предупредить о надвигающихся неприятностях и к ним подготовиться.
Для сравнения: в небольшой по территории Японии их более 3000, в Китае, где опасных зон очень много, свыше 5000, немало их и в США. Отечественные сейсмостанции в основном расположены в сейсмо-
опасных зонах. Это, конечно, Камчатка, Алтай — Саяны, Байкал, Кавказ и Сахалин. Там происходит активная тектоническая деятельность, вызванная подвижкой, а то и подныриванием одной под другую литосферных плит.
Плохая ситуация с мониторингом в Арктике. Хотя наша страна занимает 40% ее территории, сейсмических станций за полярным кругом всего 17 (у западных стран 390).
— Арктику вроде не трясет, почему к ней такой интерес?
— В привычном смысле слова она не сейсмична, но там происходит множество различных процессов. Например, вокруг хребтов Книповича и Гаккеля формируется новая земная кора. Поэтому землетрясения, хотя и не самые сильные, все же случаются, и наблюдать за ними необходимо.
— В конце прошлого века о прогнозе землетрясений наша газета писала как о проблеме нерешаемой. А вы говорите об этом как о деле вполне реальном. Поясните, пожалуйста.
— Пока что уверенно мы говорим лишь, где и с какой приблизительной периодичностью будут происходить сильные землетрясения. Скажем, в пределах десятилетия. Что, безусловно, важно, поскольку касается планов сейсмостойкого строительства.
Строителям нужно знать, в каких частях страны можно возводить обычные здания, а где надо вкладывать дополнительные средства (и немалые) в их сейсмоусиление. Если, скажем, сильное землетрясение случится в море, то разрушений может и не быть, но готовиться надо к встрече с цунами.
Вспомним Фукусиму: тогда тряхануло в море, но образовавшееся цунами смыло все, что не было должным образом защищено.
Есть еще и среднесрочный прогноз землетрясений — на один-два года. В этом случае как раз и важны наши постоянные наблюдения, поскольку сейсмичность имеет свою достаточно четкую закономерность. Регистрируя как можно больше землетрясений, мы строим графики их повторяемости для каждого сейсмоопасного района. И, зная, как происходят слабые и не очень подвижки, можно проинтерполировать графики и рассчитать, с какой периодичностью могут случаться более сильные землетрясения.
— А почему на короткий срок предсказывать нельзя?
— Эту фундаментальную задачу гео-физики пытаются решить самыми разными способами. Ее сложность в необходимости привлечения различных методов наблюдения.
Например, при краткосрочных подвижках удается выявить предвестники: как уже говорилось, литосфера в этот момент испытывает некое напряжение. Но пока у сейсмологов еще незначительная база данных для анализа, ведь каждое подобное событие уникально, не похоже на другое. И происходят они в разных тектонических обстановках: то сталкиваются тектонические плиты, то расходятся или ныряют одна под другую…
Повлиять могут и внешние условия: скажем, активность солнца, изменения давления в атмосфере и много чего еще. К тому же это грозное событие должно «созреть», а когда сложатся подходящие для него факторы, достаточно будет одной последней капли. И все эти многочисленные и многоликие обстоятельства необходимо выявлять, распознавать и учитывать. Отсюда огромная сложность краткосрочных прогнозов.
И все же одна подсказка у геофизиков есть: тряхнуть может именно в месте, уже указанном в среднесрочном прогнозе. Там и нужно развертывать детальные и разнообразные комплексы наблюдения, анализировать полученные данные и, обнаружив в них изменения, бить тревогу — предупреждать различные службы, указывая предполагаемый район землетрясения и его магнитуду. Надеюсь, проблема краткосрочного прогноза все-таки будет решена!
Расскажу об уникальной нейрофизиологической технологии, разрабатываемой Южным федеральным университетом (Ростов-на-Дону). Ученые начали изучать реакции лабораторных крыс на различные раздражители. Для этого в их мозг вводят электроды, фиксирующие малейшие изменения в нем.
Ведь известно: животные, в том числе домашние, чувствуют приближение землетрясения. Так возникла идея исследовать, что происходит в мозгу у грызунов перед катастрофами. И сейчас на Камчатке, где много наблюдательных станций, оснащенных различным оборудованием, наши сотрудники, используя методики и биоматериал ростовских ученых, следят за реакцией крыс на самые разные процессы.
Результаты есть: животные ощущают приближение землетрясений магнитудой 5,5! И, как свидетельствует расшифровка энцефалограмм мозга, накануне им снились кошмары.
Если этот очень перспективный метод удастся отработать, то за один-два дня можно будет предупреждать о приближении землетрясения. Но задача, безусловно, наисложнейшая: специалистам нужно понять, какие органы или участки нервной системы (мозга) реагируют на изменения полей, и попытаться сделать биофизический прибор, все это улавливающий.
Понятно, что такое уникальное исследование требует специального и значительного финансирования. Так что задач, стоящих перед геофизиками, предостаточно. Замечу, что краткосрочные прогнозы пока не выдает ни одна страна мира. Хотя Китай, Япония, США тратят на это очень значительные средства и силы.
У нас же денег на сейсмологию выделяется недостаточно. Результат — новые станции не открываются, а на ремонт действующих ресурсов нет.
— Существует ли в данной области обмен информацией? Это к тому, что в РФ сотни станций, а в Японии тысячи…
— РФ входит в мировую и европейскую коллаборацию сейсмологов. Мы передаем данные нескольких наших опорных станций о всех землетрясениях, происходящих на планете, а в ответ получаем результаты наблюдений тысяч станций коллег со всего мира. Служба в Обнинске обрабатывает их в постоянном режиме.
— Вам известно состояние нашей планеты? Каково оно?
— По сравнению с другими Земля еще очень молода — ей всего 4,5 миллиарда лет, и все самые страшные катаклизмы происходили лишь при ее рождении. Сейчас ее внутреннее состояние не вызывает серьезных опасений.
Хотя учтем: инструментальные сейсмологические наблюдения ведутся всего чуть больше 100 лет, для планеты это — миг. Да, в ее атмосфере из-за вредных выбросов происходят негативные процессы, а мерзлота перестала быть вечной и потихоньку «поплыла», однако на количестве сильнейших землетрясений это никак не отразилось. Как они происходили в определенных районах мира, так и происходят.
Другое дело, что деградация мерзлоты — процесс чрезвычайно опасный. Притом что она захватывает более 60% территории России. Поэтому за мерзлотой нужен глаз да глаз.
Как поведут себя подтаявшие грунты под зданиями, известно: интенсивность сейсмических волн в них усиливается. И даже не самые сильные землетрясения могут обернуться трагедией, что и случилось в мае 1995 года на Сахалине с городом Нефтегорском. Грунт, на котором он был построен, по весне наполнился водой, стал менее устойчивым, и от сильного толчка город как бы «поскользнулся» и разрушился. Погибли более 2000 человек.
К сожалению, на Сахалине тогда (не от хорошей жизни) были закрыты три сейсмические станции и точно определить эпицентр землетрясения не получилось: по расчетам, оно ожидалось почти в 100 километрах от города (а не в 20, как было на самом деле). На таком расстоянии подвижка максимум в 6 баллов была бы совсем не опасной, поэтому Сахалинское МЧС вовремя и не отреагировало.
Это к тому, что изучать надо не только землетрясения, но и множество различных аспектов, с ними связанных и на них влияющих. Один из них — мерзлота.
— Ваша служба следит не только за внутренним состоянием Земли, но и за поведением ледников и айсбергов…
— Арктика — объект для исследований чрезвычайно интересный и важный. На архипелаге Шпицберген мы установили целую сеть станций и зарегистрировали массу хотя и слабых, но сейсмических событий. Оказалось, что случаются они, как правило, летом, когда температура воздуха выше нуля, а зимой замирают. И происходит это в основном на ледниках, а не в зонах тектонических разломов.
Стали их изучать и пришли к выводу: трясет вовсе не землю, а лед. Но сначала он начинает потрескивать — значит, скоро придет в движение, а на краю ледника образуется айсберг. Для развития судоходства по Севморпути знать это необходимо, как и причины образования айсбергов и возможные места встречи с ними.
Еще внезапные выбросы метана со дна арктических морей. Это очень опасно, поскольку приводит к образованию воронок. На суше их насчитывается более 40, а на морском дне — тысячи. Причем большинство из них, судя по снимкам морского дна, образовалось в последние 30 лет.
Согласно планам, по Севморпути и арктическим морям будут проходить сотни судов в год, и, не дай Бог, если хотя бы одно попадет под «газовую атаку»: из-за выделения метана плотность воды уменьшается — корабль неминуемо тонет. Подобные трагические случаи уже были в прошлом веке (хорошо, что не у нас). Поэтому места и время образования воронок необходимо обнаружить и предупредить о них всех, кого это может касаться.
Для того наши службы существуют и должны располагаться в потенциально опасных местах, как на Камчатке. Там, где у нас есть плотные сети наблюдений, мы за один-два дня уверенно предсказываем извержения вулканов — еще одна наша обязанность. На мой взгляд, вполне убедительный результат эффективности геофизической службы.