Цунамирайонирование и служба предупреждения цунами

Среди мероприятий, направленных на снижение ущерба от волн цунами, важнейшее место занимает составление карт затоп­ления побережья. Районирование по степени цунамиопасности включает в себя широкий комплекс проблем [154]:

- сейсморайонирование океанов и морей (выделение сейсмо­
активных зон, определение повторяемости землетрясений
и т.д.);

- определение гидродинамических характеристик очагов цу­
нами (поле смещения водной поверхности и скоростей ча­
стиц воды);

- расчеты движения волн цунами в океане с реальной ба­
тиметрией; оценка проявления интенсивности цунами на
берегу.

Для определения района наибольшей цунамиопасности не­обходимо определить форму наиболее эффективного очага (эф­фективность в смысле генерации максимально возможной вол­ны) и его наиболее опасное положение для исследуемой части побережья. Далее рассматривается взаимодействие критической (максимальной) волны с берегом.

Кратко рассмотрим схему, по которой проводилось цунами-районирование Тихоокеанского побережья СССР. Анализ карт-схем очагов цунами и зон сейсмической активности позволил определить границу очагов цунамигенных землетрясений, ана­лиз данных о периодах — определить характерную ширину очага и период генерируемых волн (существуют эмпирические зависи­мости подобного рода).

Соловьев и Поплавский предложили форму обобщенного очага — полоса, вытянутая вдоль берега на расстоянии 70 км от него, шириной 90 км. Длина волны, генерируемой очагом, равна 90 км, начальное возмущение — 2м (оно распадается на две волны, высотой по 1 м, бегущие в разные стороны).

Далее проводится расчет движения волн с учетом реальной топографии — на первом этапе расчет можно вести лучевым методом, затем с учетом нелинейности, дисперсии и отражения волн.

____________________ Г л 10 Волны в океане_________________________ 223

Советская (российская) служба предупреждения на Дальнем Востоке начала создаваться после Постановления СМ СССР от 23 10 1956 Дальний Восток протянулся на 4500 км от мыса Дежнева до Владивостока. Вдоль Курило-Камчатской островной дуги расположены глубоководный желоб, поле действующих вул­канов и пояс землетрясений длиной около 1 900 км Сейсмичность этого района — одна из самых высоких в мире, только северо-восток Японии впереди 80% землетрясений в СССР приходится на Курило-Камчатскую область Катастрофическое цунами 4 но­ября 1952 г уничтожило г Северо-Курильск

Система была введена в строй в 1958-1959 гг. и включа­ла три специализированные цунами-станции в Петропавловске-Камчатском, Южно-Сахалинске, Курильске, пункты гидроме­теорологических наблюдений за уровнем, каналы оповещения населения об угрозе цунами. Каждая из цунами-станций в тре­вожный период действует автоматически только в своем адми­нистративном районе.

В систему предупреждения входит сейсмическая и гидрофи­зическая подсистемы Сейсмическую систему образуют 6 сей-смостанций Академии наук «Южно-Сахалинск», «Шикотан», «Курильск», «Северо-Курильск», «Петропавловск», «Владивос­ток» Гидрофизическая подсистема базируется на использовании прибрежных гидрометеостанций 15 из Камчатского УГКС, 5 из Приморского УГКС, 33 из Сахалинского УГКС

Основным рабочим методом является сейсмический, основан­ный на регистрации опережающих цунами сейсмических волн. Заблаговременность прогноза определяется разностью времен прихода сейсмических волн на цунами-станцию и волн цунами к ближайшему участку побережья Для Курило-Камчатского побережья в неблагоприятных условиях заблаговременность со­ставляет около 15 мин На обработку отводится не более 10 мин

Возможность возникновения цунами в результате землетря­сения оценивается по магнитудно-географическому критерию. Землетрясение считается цунамигенным, если его эпицентр по­падает в цунамигенную зону, а магнитуда превышает некоторое пороговое значение М_п Дежурный сейсмолог обязан передать сообщение об угрозе цунами в каналы оповещения

Советская СПЦ нацелена прежде всего на прогноз цунами от близких Курило-Камчатских землетрясений и носит характер региональной Независимо от международной службы ведутся наблюдения за проявлением активности на всей акватории Ти­хого океана.

224 Гл. 10. Волны в океане

Анализ работы службы за 1958-1980 гг. показал следующее. Произошло 70 землетрясений с магнитудой более 7, по которым должны были быть объявлены сигналы тревоги. Тревога была объявлена лишь в 30 случаях (43%). Из 30 тревог оправдались 10 (с высотой цунами более 0,5 м). В 20% случаев служба дала про­пуск цунами. Главной причиной пропуска тревог является систе­матическая погрешность в определении магнитуды на цунами-станциях. Появление ложных тревог обусловлено занижением пороговых значений магнитуд. Радикальное решение проблемы ложных тревог — использование гидрофизического метода прог­ноза, основанного на прямой регистрации в открытом океане характеристик цунами. Такие работы проводились в Институ­те морской геологии и геофизики под руководством академи­ка С.Л.Соловьева в рамках Всесоюзной программы создания единой системы предупреждения о цунами. Первые измерения волн цунами в открытом океане проведены в 1980 г. на остро­ве Шикотан.

Существующая система имеет много недостатков:

- отсутствие оперативной связи между сейсмическими стан­
циями (связь позволит вести обработку сигналов с несколь­
ких станций, что уменьшит ошибку в определении локали­
зации очага землетрясения, его магнитуды);

- ручная обработка сигналов;

- малое число использованных сейсмостанций;

- отсутствие технических средств для получения гидрофи­
зической информации на достаточном удалении от берега.

В 1980 г. под руководством академика С. С. Соловьева про­водилась интенсивная работа по созданию Единой автоматизи­рованной системы наблюдений за возникновением и распрост­ранением цунами и предупреждением о них. Предполагалось, что объединение в одном блоке сейсмической и гидрофизиче­ской (обеспечивающей регистрацию цунами в открытом океане) систем, автоматизация обработки сигналов снизит процент лож­ных тревог и повысит заблаговременность.

События на Средних и Южных Курилах в ночь с 4 на 5 октя­бря 1994 г. показали, что сейчас система предупреждения прак­тически не действует. Стихия застала жителей врасплох.

В заключение расскажем об одном из самом совершенных региональных центров предупреждения о цунами. Аляскинский

Гл. 10. Волны в океане 225

центр предупреждения о цунами (АЦПЦ) создан в 1967г. в Пальмере как региональный центр с целью оповещения о цунами на Аляске и Алеутских островах. В 1982 г. в зону его ответствен­ности было включено западное побережье США и Канады. Так как в зоне Алеутских островов и Аляски очаги подводных зем­летрясений расположены вблизи берега (время подхода цуна­ми составляет 10-20 мин), была организована телеметрическая система наблюдений и передачи сейсмических и мареографных сигналов в реальном масштабе времени в операционный центр в Пальмере.

Сеть наблюдений АЦПЦ является одной из самых больших и современных в мире геофизических сетей с телеметрией. Она включает 140 сейсмических и 8 приливных станций. Эти станции принадлежат четырем ведомствам, но это не мешает их совмест­ной работе.

В настоящее время система работает в автоматизированном режиме. Определение параметров землетрясения производится в течение 5-7 мин после регистрации землетрясения.

Для землетрясений Алеуто-Аляскинской зоны АЦПЦ объ­являет тревогу цунами при магнитуде более 6,75, не ожидая подтверждения цунами от приливных станций, поскольку оча­ги землетрясений очень близки. Для землетрясений в районах Командорских островов, западного побережья США и Канады с магнитудой больше 7,5 выпускается предупреждение, а тревога подается лишь в случае подтверждения цунами мареографны-ми станциями. Такой дифференцированный подход позволяет уменьшить число ложных тревог.

Отметим некоторые общие черты систем предупреждения цунами (СПЦ). Во всех существующих на Тихом океане СПЦ за основу принят сейсмический метод. Гидрофизический метод не получил широкого распространения. Гидрофизические данные используются в СПЦ для подтверждения возникновения цунами или отмены сигналов тревоги.

Международная система (Гонолулу) ориентирована на на­блюдение за крупными тихоокеанскими цунами. Процедуры ее работы предусматривают подтверждение существования цунами от сети мареографных станций. В силу этого Международная СПЦ не обеспечивает своевременно предупреждения для близ­ких очагов цунами.

Региональные СПЦ, основанные на сборе и обработке данных с распределенных сетей, способны обеспечить выпуск предупреждений в пределах 20 мин. Так как времени на подтверждение цунами не остается, такие системы работают

226 Г л 10. Волны в океане________________________

только на основе сейсмической информации. Главная проблема в работе таких систем — высокий процент ложных тревог, отсутствие методов прогноза ожидаемых высот волн.

Для зон, в которых время распространения цунами до бли­жайшего берега меньше 10 мин, прогноз цунами строится на основе наблюдений и измерений макросейсмического эффекта землетрясений непосредственно в этих зонах. Такие локальные СПЦ начали создавать в последние годы (Япония, Чили, Га­вайи).

Общая тенденция развития систем предупреждения — авто­матизация системы обработки данных (сейсмических) и разви­тие телеметрических систем передачи сейсмических и гидрофи­зических данных.