Цунами, причины их возникновения и последствия. Правила безопасного поведения при заблаговременном оповещении о цунами, во время прихода и после цунами.
Цуна́ми (яп. 津波 IPA: [t͡sɯnä́mí], где 津 — «порт, залив», 波 — «волна») — длинные и высокие волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме при землетрясениях, оползнях и извержениях вулканов.
При средней глубине 4 км скорость распространения примерно равна 200 м/с или 720 км/ч. 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.
Цунами характеризуются следующими показателями.
Высота морской волны — расстояние по вертикали между гребнем и подошвой волны. Непосредственно над очагом возникновения цунами высота волны составляет от 0,1 до 5 м. Ни с корабля, ни с самолета эта волна, обычно, не видна. Люди, находящиеся на корабле, даже не подозревают о том, что под ними прошла волна цунами. Попадая на мелководье, она уменьшает скорость движения, и ее энергия идет на увеличение высоты. Волна растет все выше и выше, как бы «спотыкаясь» на мелководье. При этом ее основание задерживается, и создается нечто вроде водяной стены высотой от 10 до 50 м и более. Конечная высота волны зависит от рельефа дна океана, контура и рельефа берега. На плоских, широких побережьях высота цунами обычно не более 5-6 м. Волны большой высоты образуются на отдельных, сравнительно небольших участках побережья с узкими бухтами и долинами. В Японии, как в одной из самых страдающих от цунами стран, волны высотой 7-8 м регистрируются примерно 1 раз в 15 лет, а высотой 30 м и более отмечались 4 раза за последние 1500 лет. Самой крупной была волна, которая обрушилась на берег полуострова Камчатка у мыса Лопатка в 1737 г. Она достигла высоты чуть ли не 70 м. В 1968 г. на Гавайских островах (США) волна перекатывалась через верхушки прибрежных пальм.
Длина морской волны — расстояние по горизонтали между двумя вершинами или подошвами смежных волн. Длина волны цунами может составлять от 150 до 300 км. Она сокращается по мере уменьшения глубины океана, так как скорость перемещения цунами становится меньше при подходе к берегу.
Фазовая скорость волны — линейная скорость перемещения какой-либо фазы (элемента) волны, на пример, гребня. Она колеблется в пределах от 50 до 1000 км/ч. Чем больше глубина океана, тем с большей скоростью перемещается волна. Пересекая Тихий океан, где средняя глубина около 4 км, цунами движется со скоростью 650-800 км/ч, при прохождении глубоководных желобов скорость увеличивается до 1000 км/ч, а при подходе к берегам быстро падает и составляет на глубине 100 м около 100 км/ч. В 1946 г. волна цунами от пролива Унимак, разрушив маяк Скоти-Кеп (США) и город Хило (Гавайские острова), докатилась до города Вальпараисо (Чили) за 18 часов, пройдя расстояние в 13 тысяч км со средней скоростью порядка 700 км/ ч. С такой же скоростью цунами, возникшее при землетрясении в Чили в 1960 г., пересекло Тихий океан и достигло берегов Японии, Австралии, Курильских островов. Колоссальная энергия цунами гонит его на огромные расстояния. Например, цунами, вызванное извержением вулкана Кракатау в 1883 г. (Индонезия), было отмечено на расстоянии 18 тысяч км от места его возникновения.
Интенсивность цунами — характеристика энергетического воздействия цунами на берег, оцениваемая по условной шестибалльной шкале:
1 балл — очень слабое цунами. Волна отмечается (регистрируется) только мореографами.
2 балла — слабое цунами. Может затопить плоское побережье. Его замечают лишь специалисты.
3 балла — среднее цунами. Отмечается всеми. Плоское побережье затоплено, легкие суда могут быть выброшены на берег. Портовые сооружения подвергаются слабым разрушениям,
4 балла — сильное цунами. Побережье затоплено. Прибрежные постройки повреждены. Крупные парусные и небольшие моторные суда выброшены на сушу, а затем снова смыты в море. Берега засорены песком, илом, обломками деревьев, камнями, мусором. Возможны человеческие жертвы.
5 баллов — очень сильное цунами. Приморские территории затоплены, волноломы и молы сильно повреждены. Крупные суда выброшены на берег. Ущерб велик и во внутренних частях побережья. Здания и сооружения имеют разрушения разной степени сложности в зависимости от удаленности от берега. Все кругом усеяно обломками. В устьях рек высокие штормовые нагоны. Сильный шум воды. Имеются человеческие жертвы.
6 баллов — катастрофическое цунами. Полное опустошение побережья и приморских территорий. Суша затоплена на значительное расстояние вглубь от берега моря.
Интенсивность цунами зависит от длины, высоты и фазовой скорости движения волны набега. Энергия цунами обычно составляет от 1 до 10% энергии вызвавшего его землетрясения.
Причинами образования цунами могут быть:
- землетрясения,
- извержения вулканов и другие подводные взрывы (в том числе взрывы подводных ядерных устройств),
- оползни, ледники, метеориты и другие разрушения выше или ниже уровня воды — всё это обладает достаточным потенциалом, чтобы вызвать цунами.
Первое предположение о том, что цунами связано с подводными землетрясениями, было высказано древнегреческим историком Фукидидом.
Наиболее распространённые причины
Подводное землетрясение (около 85 % всех цунами). При землетрясении под водой происходит взаимное смещение дна по вертикали: 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. Также, необходимо чтобы подводный толчок вошёл в резонанс с волновыми колебаниями.
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 524 м. 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 5 % 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.
Другие возможные причины
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, поэтому волны от подводных оползней и взрывов всегда несут локальный характер. Если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, возможно образование более высокой волны, за счёт кумулятивного эффекта, но не попадающее в категорию цунами в силу того, что для формирования цунами требуется сдвиг всей толщи воды, тогда как взрыв формирует только поверхностные волны. Компьютерное моделирование таких экспериментов проводились и доказало отсутствие каких-либо существенных результатов по сравнению с более доступными видами вооружений. В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.
Падение крупного небесного тела (крупный – с размерами около 1км в диаметре и более) может вызвать огромное цунами, так как, имея огромную скорость падения (десятки километров в секунду), данные тела имеют колоссальную кинетическую энергию, а масса их может составлять миллиарды тонн и более, что может эквивалентно взрыву миллиарду тонн тротилового эквивалента. Эта энергия передаётся воде, следствием чего и будет волна.
Ветер может вызывать большие волны (до 21 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 атмосферного давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских (Средиземное море) островах и называется риссага.
Признаки появления цунами
- Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна длящееся от 5 до 35 минут. 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. В данном случае необходимо как можно скорее покинуть берег и удалиться от него на максимальное расстояние — таким правилом следует руководствоваться, находясь, например, в Японии, на Индоокеанском побережье Индонезии, Камчатке. Однако канадский математик Уолтер Крейг пришёл к выводам, что лишь в половине случаев вода, действительно, отходит от берега, предвещая цунами. Это зависит, прежде всего, от длины волны, а не от мощности цунами, как считалось ранее. 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 цунамоопасных 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. Скорости распространения сейсмических волн в твердом теле Земли и цунами на акватории океана отличаются на несколько порядков. Поэтому между началом регистрации землетрясения береговой сейсмической станцией и приходом волны к берегу всегда есть пауза, длительность которой зависит от расстояния между эпицентром землетрясения и конкретным участком побережья. Для российского побережья Тихого океана эта пауза лежит в пределах от нескольких минут до суток. Ее наличие позволяет службе оповещения заблаговременно передать предупреждение в населенные пункты о надвигающейся опасности и осуществить мероприятия по предотвращению возможного ущерба от цунами на берегу и в море.
- Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
- Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.
Опасность цунами
К основным поражающим факторам цунами относятся ударная волна, размытие, затопление. Колоссальная кинетическая энергия волны позволяет цунами рушить практически все, что встречается на пути. Катастрофическое цунами, почти не снижая скорости, способно пройти через населенный пункт средних размеров, превратить его в руины и уничтожить все живое. После прохождения цунами побережье меняет свой облик, корабли выносятся на берег на расстояние сотен, а порой и тысяч метров от кромки моря. В порту Корраль (Чили) в 1960 г. волна цунами перебросила судно водоизмещением 11 тысяч тонн из гавани через город в открытое море.
К вторичным поражающим факторам относятся:
- пожары возникающие в результате повреждения нефтехранилищ, пожароопасных предприятий, морских судов;
- разрушение химических и радиационно-опасных объектов может привести к химическому и радиационному загрязнению местности;
- разрушение коммунальных систем жизнеобеспечения способно серьёзно осложнить эпидемиологическую обстановку в зоне ЧС;
- затопление низменностей, долин рек приводит к засолению почв.
Может быть непонятным, почему цунами высотой несколько метров оказалось катастрофическим, в то время как волны той же (и даже значительно большей) высоты, возникшие во время шторма, к жертвам и разрушениям не приводят. Можно назвать несколько факторов, которые приводят к катастрофическим последствиям:
- Скорость волн цунами, даже у берега, превышает скорость ветровых волн. Кинетическая энергия у волн цунами также в тысячи раз больше.
- 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.
- Разрушение от 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 срабатывает не всегда.
Действия при цунами
Заблаговременное предупреждение населения о возможности возникновения или о приближении цунами осуществляется с помощью местных сетей радио» и телевизионного вещания, специальных сигналов или посыльных.
Оповещение цунами осуществляется гудками сирен, означающих сигнал: «Внимание всем!», по которому необходимо включить радиоприемники и телевизоры для прослушивания информации.
Прослушав информацию, необходимо сразу же предупредить об угрозе окружающих и встречных, оказать помощь больным, инвалидам, престарелым, детям и, не заботясь об имуществе, быстро, не теряя времени, направиться на ближайшие холмы, горы, другие возвышенные места, подняться на высоту не менее 30 – 40 метров над уровнем моря.
Идти следует не по долинам ручьев и рек, впадающих в море, а по склонам возвышенностей. Если поблизости нет возвышенности, нужно удалиться от берега на расстояние не менее 2 – 3 километров. При получении своевременного прогноза об угрозе цунами времени для принятия мер по спасению больше, чем при наблюдении предвестников.
Срочно покидая жилище, необходимо взять с собой минимум теплых, непромокаемых вещей, продуктов питания, деньги, отключить газ, электричество, предупредить об эвакуации соседей.
При эвакуации транспортом проявлять организованность и внимание к окружающим, уступить место в транспорте неспособным двигаться самостоятельно.
В случае, если цунами застает врасплох, необходимо, не теряя самообладания, принять меры самозащиты на месте: подняться на верхние этажи зданий, закрыть все двери на запоры, немедленно перейти в безопасное место (проемы внутренних капитальных стен, у колонн, под балками каркаса), покинуть комнаты, имеющие окна или другие проемы со стороны движения волн, укрыться от волны за капитальной стеной, занять место подальше от окон, стеклянных перегородок, тяжелых предметов, могущих сдвинуться с места или опрокинуться, перейти в наиболее прочное здание.
Встречая волну вне здания, лучше оказаться на стволе прочного дерева, за естественной скальной преградой, прочной бетонной стеной, зацепившись за них. Встречать волну на местности с большим количеством сооружений опасно. Оказавшись в воде, набрать воздуха, сгруппироваться и закрыть голову рунами. Вынырнув на поверхность, сбросить намокшую одежду и обувь, приготовиться к возвратному движению волны, воспользоваться, при необходимости, плавающими или возвышающимися над водой предметами. Промежуток времени до следующей волны использовать для выхода в более безопасное место.
Население, заблаговременно вышедшее или эвакуированное в безопасные места, должно оставаться там в течение 2 – 3 часов после первой волны, пока не пройдут все волны и не поступит сигнал о разрешении на возвращение.
При возвращении, перед входом в здание необходимо удостовериться в отсутствии угрозы обрушения из-за повреждения и подмыва, а также утечки газа и замыканий в электрических цепях.
|
