В последний месяц нынешней весны одной из наиболее обсуждаемых тем в новостных лентах мировых СМИ стала очередная природная катастрофа, разразившаяся в Китае. 12 мая в 14:28 на территории уезда Вэньчуань юго-западной провинции Сычуань произошло землетрясение, поверхностная магнитуда которого, согласно местным сейсмологическим источникам, составила 8 баллов (геологическая служба США оценила его в 7,9 балла по шкале моментных магнитуд).
По данным на полдень 2 июня, число погибших в результате этого землетрясения превысило 69 тыс. человек, более 370 тыс. получили травмы различной тяжести, еще около 20 тыс. числятся пропавшими без вести. Всего пострадало более 45 млн. человек, порядка 15 млн. эвакуированы из мест проживания: в провинции Сычуань в результате землетрясения полностью разрушено 2,9 млн. жилых домов, еще 14 млн. получили серьезные повреждения. В течение 72 часов после основного землетрясения в прилегающих к эпицентру зонах зафиксировано 52 крупных афтершока (повторные толчки, происходящие после основного землетрясения в его очаговой области) с магнитудой от 4,4 до 6,0 балла.
Спустя почти две недели после первого землетрясения в провинции Сычуань произошло новое — с магнитудой 6,4 балла, — последствия которого, к счастью, были гораздо менее значительными: погиб один человек, еще 400 получили ранения, разрушено более 70 тыс. жилых домов.
Наконец, 27–28 мая в наиболее пострадавших от землетрясения районах было зарегистрировано еще два афтершока с магнитудой 5,0–5,9 балла, три — в диапазоне 4,0–4,9 балла и 238 — менее 3,9 балла.
Строительная халтура
Если руководствоваться формальными статистическими данными по величинам магнитуд, все эти многочисленные подземные толчки — включая даже главный 12 мая — отнюдь не представляли собой нечто неординарное по среднесейсмологическим меркам. Основными причинами столь масштабных трагических последствий сычуаньского землетрясения следует признать, во-первых, очень высокую плотность населения в этой провинции (только в ее административном центре Чэнду, четвертом по величине городе Китая, расположенном примерно в 100 км от эпицентра, проживают порядка десяти миллионов человек) и, во-вторых, чтоболее существенно, весьма низкую сейсмостойкость зданий в зоне эпицентра и в непосредственной близости от него.
При этом если высокую плотность населения, объективно говоря, едва ли можно отнести к разряду серьезных недоработок местных властей, то строительный фактор в немалой степени обязан своим происхождением именно преступной халатности провинциальных чиновников, отвечающих за контроль над соблюдением антисейсмических требований к возводимым жилым и нежилым объектам. По свидетельствам различных иностранных наблюдателей, побывавших в зоне землетрясения, конструкционная прочность значительного числа полностью или частично разрушенных зданий, мягко говоря, оставляла желать лучшего. Судя по отчетам непосредственно с места событий, особенно хлипкими оказались образовательные учреждения — типовые школы падали как карточные домики десятками, если не сотнями. Многие дети и подростки, застигнутые врасплох стихией во время школьных уроков, заживо погребены под обломками недолговечных строений. Так, в городе Дуцзянъяне, попавшем почти в эпицентр землетрясения, из-под школьных завалов извлекли столько детских тел, что местные похоронные службы были вынуждены пойти на их групповое кремирование.
Официальные китайские власти довольно оперативно отреагировали на поднявшуюся в стране и за рубежом волну критики в адрес недобросовестных строителей и проектировщиков домов, пообещав провести публичное расследование и сурово покарать всех виновных. Однако, судя по всему, массовое несоблюдение норм сейсмостойкого строительства в современном Китае отнюдь не ограничивается принявшей на себя главный удар стихии провинцией Сычуань. Подобное явление, по мнению независимых экспертов, происходило и происходит до сих пор во многих местах бурно развивающейся страны, где очень востребованы новые объекты недвижимости, — возводятся они зачастую абы как, а контролирующие строительный процесс инстанции смотрят на соответствие этих зданий сейсмостандартам сквозь пальцы.
Справедливости ради надо, конечно, значительную часть ответственности за майскую трагедиювозложить и на национальную сейсмологическую службу Китая, допустившую фатальные просчеты в своих долгосрочных оценках вероятности серьезной тектонической активности в пострадавшем регионе. Новые строительные коды, предусматривающие повышенные требования к объектам, строящимся в сейсмически опасных районах, были приняты в Китае к обязательному исполнению еще в начале 90-х годов прошлого века. Но, как отметил один из ведущих российских сейсмологов, главный научный сотрудник Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской академии наук (МИТП РАН), доктор физико-математических наук Владимир Кособоков, район последнего землетрясения на протяжении многих лет считался китайскими сейсмологами относительно безобидным: «Предыдущее событие по магнитуде примерно такого же класса там имело место три четверти века назад — в 1933 году, — причем его эпицентр находился в эшелоне опоясывающих Сычуань горных хребтов и основная сейсмическая волна до равнинной (густонаселенной) части провинции дошла значительно ослабленной (тогда, по официальным данным, погибло около десяти тысяч человек). Исходя из такой исторической статистики, традиционные карты сейсмического районирования рассматривали эту зону неоправданно оптимистически, и, соответственно, принятые для нее местные строительные коды были весьма либеральными — ее потенциальная сейсмическая опасность оценивалась максимум в шесть баллов».
В то же время, по словам Владимира Кособокова, у ряда сейсмологов пострадавший регион Китая уже давно числился в списке серьезных потенциальных кандидатов. «С одной стороны, это очень сложный для оценки, сильно раздробленный сейсмический район, периферия столкновения Индостана и Евразии. Причем эпицентр основного землетрясения 12 мая оказался как раз на границе между зоной полного отсутствия сейсмичности и зоной высокой сейсмической активности, что, очевидно, создавало дополнительные проблемы для корректного среднесрочного прогноза. С другой стороны, местная особая специфика рельефа (равнинная часть, протяженность которой составляет четыреста-пятьсот километров, буквально окольцована рядами высоких горных хребтов, очень длинных, но узких по ширине) давно привлекала к себе пристальное внимание ученых-сейсмологов, в частности, вашего покорного слуги. И еще в 1984 году мною была опубликована работа, в которой зона землетрясения 2008 года была специально обозначена большой черной точкой — по тогдашнему моему прогнозу, его магнитуда была оценена в 8,2 балла», — отмечает ученый. Кроме того, с 2002-го по 2007 год еще как минимум в трех научных статьях других авторов публиковались схожие предсказания о высокой вероятности скорого крупного землетрясения в регионе Сычуань-Юннань. Однако о сколько-нибудь конкретных сроках исполнения этих предсказаний речь нигде не шла.
Нас ждет полвека землетрясений
Стоит напомнить, что 26 декабря 2004 года за сто с лишним километров к западу от индонезийского острова Суматра произошло второе по силе за последние 100 лет землетрясение с магнитудой 9,0–9,3 балла (по некоторым оценкам, его моментная магнитуда соответствовала даже 9,5 балла), вызвавшее мощнейшее цунами. А спустя всего три месяца, 28 марта 2005-го, в 173 км к юго-востоку от декабрьского эпицентра был зафиксирован новый сильный толчок с магнитудой 8,7 балла, тоже внесенный учеными в условный список топ-10 столетия. Это был двойной удар, нанесенный разбушевавшимися недрами нашей планеты в зоне Сундского разлома — участка Индийского океана, где Индийская тектоническая плита «подкапывается» под Бирманскую. К сожалению, ни одна из использовавшихся к тому времени прогнозных моделей (в том числе и весьма успешно себя зарекомендовавший алгоритм М8 российских ученых из МИТП РАН, разработанный для прогноза сильнейших землетрясений мира с магнитудой 8 баллов выше) не смогла своевременно предсказать эти рекордные толчки.
После этих событий директор МИТП РАН, член-корреспондент РАН Александр Соловьев резюмировал, что на основании имеющейся у ученых исторической информации можно предположить наличие довольно устойчивого цикла сейсмической активности Земли с периодом примерно один раз в полвека: «К сожалению, у нас очень короткий временной отрезок серьезных инструментальных наблюдений, но по крайней мере, известно, что явная активизация имела место в конце XIX — начале XX века, затем была кучка крупных землетрясений в середине прошлого века (в частности, сильнейшее чилийское в 1960 году и аляскинское в 1964-м), и похожая картина вырисовывается сейчас».
В 2006 году 15 ноября в акватории Тихого океана на глубине 30 м в 75 км юго-восточнее острова Синушир Курильской гряды произошло очередное сильное землетрясение с магнитудой 8,2 балла (к счастью, жертв и разрушений удалось избежать). Сычуаньское в мае 2008-го стало следующим звеном этой цепочки крупных тектонических толчков нашей планеты нового цикла.
И хотя в последние два-три десятилетия в сфере среднесрочного прогнозирования землетрясений на базе сейсмологической информации достигнут определенный прогресс — экстраполирование данных предшествующих событий позволяет объявить тревогу по тому или иному региону с линейными размерами от нескольких сотен до тысячи километров на срок от нескольких месяцев до нескольких лет, — пока все эти упредительные выстрелы с неприятной периодичностью оказываются холостыми.
Российские сейсмологи из МИТП РАН признают, что в принципе дальнейшее сокращение временного лага в рамках традиционного (чисто сейсмологического) подхода вполне реально, и, возможно, в обозримой перспективе (лет через 10-15) удастся довести его до двух-трех месяцев, но для более качественных краткосрочных прогнозов, безусловно, необходимо привлекать измерения других геофизических полей. Так, в Японии уже долгое время чрезвычайной популярностью пользуются исследования по электромагнитным предвестникам, в частности, по различным аномалиям распространения радиоволн, возникающим незадолго до землетрясений. Японский ученый Йошио Кушида утверждает, что возникающие до землетрясения движения в земной коре воздействуют на заряженные частицы в атмосфере, позволяя принимать из дальних мест радиоволны, которые иначе были бы вне досягаемости. Другой известный японский геофизик, профессор Сейо Уеда (к слову, иностранный член РАН с 1994 года), на протяжении многих лет сильно увлекался оригинальным методом прогнозирования, придуманным греками Панайотисом Варотсосом, Кессаром Алексопулосом и Костасом Номикосом. Метод называется по первым буквам их фамилий ВАН/VAN и основывается на измерениях электро-теллурического поля — детектировании и интерпретировании электромагнитных сигналов, генерируемых пьезоэлектрическими процессами в земной коре. Уеда даже организовал в Японии национальную систему постоянных наблюдений как за магнитным, так и за электромагнитным полями, но к настоящему времени она японским правительством почти свернута, поскольку не дала сколько-нибудь внятных результатов.
По мнению Александра Соловьева, «у этого несейсмологического направления, безусловно, есть четкая физическая основа. Его приверженцы активно экспериментируют с различными образцами, и, действительно, что-то интересное периодически у них наклевывается. Однако главный вопрос заключается в том, насколько все эти аномалии выявляемы на уровне шума и насколько они могут оказаться полезными в практической сфере. Ведь наблюдаемых электромагнитных аномалий великое множество, и четко определить, какие из них действительно имеют отношение к тектонической активности, а какие нет, пока очень сложно. В общем, поиск различных электромагнитных предвестников — это прежде всего поиск механизмов краткосрочного предсказания землетрясений, и если в этой области что-то получится, то в дальнейшем мы будем пытаться эффективно комбинировать такие краткосрочные методы с нашими среднесрочными сейсмологическими. Но сами по себе они едва ли могут быть исчерпывающими— без данных по сейсмической активности мы в любом случае не обойдемся».
Казалось бы, делать сверхкраткосрочные прогнозы за несколько дней или часов до толчка ceteris paribus проще, чем «ловить предвестников» за недели или месяцы до события, однако до сих пор сколько-нибудь надежных механизмов подобных предсказаний тоже еще не найдено. Как рассказал Соловьев, к настоящему времени по различным несейсмологическим предвестникам накоплены буквально единичные примеры успешных краткосрочных прогнозов. Самый известный из них — прогноз китайских ученых по хайченскому землетрясению в 1975 году (его магнитуда была более семи баллов, а эпицентр находился в непосредственной близости от достаточно крупного города). «Незадолго до хайченского землетрясения было зафиксировано аномально большое число различных косвенных предвестников, один из них — массовый уход из своих убежищ змей и диких животных. После того как весь набор признаков был проанализирован соответствующими службами, городское руководство пришло к решению о скорейшей эвакуации населения. Было сделано специальное оповещение, и поскольку в Китае народ очень дисциплинированный и законопослушный, люди отреагировали на него достаточно оперативно. И вскоре, действительно, в Хайчене произошло землетрясение, разрушения были гигантскими, зато человеческие жертвы — минимальными», — комментирует ученый. Но вот год спустя в соседней китайской провинции Хэбэй случилось таншаньское землетрясение примерно такой же силы, предсказать которое ученым уже не удалось. Там число жертв измерялось сотнями тысяч: официальная, по всей видимости, сильно заниженная оценка таншаньской трагедии 1976 года, данная китайским сейсмологическим бюро лишь в 1988 году, — 240 тыс. погибших. Оно считается крупнейшим по этому печальному показателю землетрясением ХХ века.
Следите за маятником
По большому счету, хайченский хеппи энд 1975 года чуть ли не единственный успешный пример краткосрочного несейсмологического предсказания в современной истории. По мнению одного из ведущих российских разработчиков алгоритмов среднесрочного прогнозирования землетрясений, доктора физико-математических наук Петра Шебалина (коллеги Александра Соловьева и Владимира Кособокова по МИТП РАН), реальный прогноз заработает лишь тогда, когда ученые научатся эффективно соединять два совершенно разных способа интерпретации эмпирических данных — локальные наблюдения за различными предвестниками землетрясений в потенциально опасных районах и крупномасштабные оценки, основывающиеся на исторической информации (именно второй подход активно разрабатывается отечественными сейсмологами на протяжении последних нескольких десятилетий). «К сожалению, — признается ученый, — пока общих точек соприкосновения между первым и вторым подходами почти нет. Один из возможных способов приблизить их друг к другу — организация обширной сети мобильных наблюдательных пунктов по всему периметру предварительно выявленной тревожной зоны, то есть той территории, которая поддается среднесрочному прогнозированию по российской методике.»
Александр Соловьев отметил также, что «выполнение нашей части общей задачи — предоставление эффективных среднесрочных прогнозов — почти наверняка должно привести и к существенному улучшению эмпирических методов измерения и анализа данных по электромагнитным полям, тому же GPS и так далее. Причем по научным приборам, компьютерной технике большой прогресс можно предсказать и с закрытыми глазами. Однако сколько-нибудь успешные систематические результаты в сфере краткосрочного прогнозирования, то есть не отдельные, а регулярные удачные попадания в цель в ближайшие пятнадцать-двадцать лет я бы обещать поостерегся».
Вполне реальной текущей альтернативой коротким и сверхкоротким прогнозам можно считать системы мгновенного (динамического) реагирования на только что произошедшие землетрясения. Хорошим примером уже налаженной системы такого реагирования может служить сейсмически очень неблагополучная Япония. Базовый принцип работы японской системы основывается на том, что продольная (звуковая) сейсмическая Р-волна прибегает к месту наблюдения — если, конечно, оно находится на значительном удалении от эпицентра — гораздо быстрее, чем разрушительная волна сдвига, S-волна. И следовательно, у сейсмологов имеется некий запас времени, чтобы быстро обработать первичную информацию, прикинуть возможную магнитуду, примерное местоположение очага и оперативно известить о полученных данных руководство близлежащих населенных пунктов, органы управления транспортным сообщением и прочее. Другой механизм раннего оповещения, активно пропагандируемый в Японии, — массовая установка в общественных зданиях управляемых маятников, снимающих резонанс землетрясений.
Наконец, не следует забывать и о таком немаловажном факторе, как сейсмостойкое строительство (которым, как было упомянуто, преступно пренебрегли в китайской провинции Сычуань). Акцент на него на протяжении многих лет делается в той же Японии и Соединенных Штатах, прежде всего в наиболее сейсмонеблагополучной Калифорнии, где в последние годы неоднократно наблюдались очень сильные толчки, но серьезных человеческих жертв, а равно и значительного ущерба строениям и инфраструктуре, зафиксировано не было.
Землетрясения случайны. Обратное пока не доказано
Недавний пример, показывающий, как мало еще знают современные ученые о причинно-следственных связях землетрясений различной степени тяжести, — опубликованная 25 мая 2008 года в журнале Nature Geoscience статья группы американских сейсмологов, проанализировавших данные о пятнадцати крупнейших землетрясениях с магнитудой выше семи баллов за период с 1992-го по 2006 год.
Авторы Крис Панкоу (Университет Юты), Аарон Веласко, Стивен Эрнандес (Университет Техаса в Эль-Пасо) и Том Парсонс из геологической службы США (Менло-Парк, Калифорния) перелопатили информацию, полученную более чем с 500 сейсмических станций мира в течение пяти часов до и пяти часов после зарегистрированных 15 мощнейших толчков и пришли к выводу, что подавляющее большинство этих землетрясений вызвало не только афтершоки в близлежащих к эпицентрам регионах, но и серию более мелких сотрясений на значительном отдалении от непосредственных очагов. Так, землетрясение 2004 года на Суматре всего через несколько часов после основного толчка отозвалось слабыми всплесками на противоположном полушарии — в Эквадоре, Калифорнии и на Аляске. Аналогичные случаи сверхдальних дистанционных эффектов американские исследователи отметили еще у одиннадцати из проанализированных стихийных явлений.
Панкоу и ее коллеги подсчитали, что сразу после крупнейших землетрясений общая сейсмическая активность нашей планеты в среднем возрастала примерно в два раза по сравнению с фоновой, которая в спокойное время составляет порядка 600 мелких сейсмических событий каждые пять минут.
Как отметил в беседе с корреспондентом «Эксперта» Владимир Кособоков, на таких коротких временных отрезках подобный сравнительный анализ был осуществлен впервые в истории сейсмологии и полученные результаты следует признать очень важными. Однако тот факт, что по трем из пятнадцати событий заявляемый эффект обнаружен не был, ставит под серьезное сомнение достоверность сделанных выводов. Кроме того, по признанию ученого, «в принципе подобные эффекты неоднократно исследовались и раньше, в частности, так называемый метод удаленных афтершоков активно применял еще в 50-х годах прошлого векаизвестный советский сейсмолог Альберт Прозоров. Правда, в его работах основное внимание уделялось среднесрочным эффектам — слабым дистанционным откликам на землетрясения, отмеченным в течение года после основных толчков».
Что до геофизической природы подобных удаленных сейсмических эффектов, то авторы статьи в Nature Geoscience ограничились лишь достаточно условной гипотезой о возможном влиянии на эти явления двух особых типов поверхностных сейсмических волн: волн Лява (Love waves) и волн Рэлея (Rayleigh waves). Однако каким именно образом эти поверхностные волны могут вызывать удаленные мелкие землетрясения, Панкоу со товарищи объяснить не смогли. Вне поля зрения американских исследователей остался и ключевой вопрос современной сейсмологии: существует ли какая-либо взаимосвязь между крупнейшими землетрясениями или эти явления происходят независимо друг от друга? Гипотеза случайности землетрясений до сих пор считается ее мейнстримовским теоретическим постулатом, и хотя различные ученые предпринимали многочисленные попытки его оспорить, сколько-нибудь убедительных аргументов против еще никем не приведено.
Спустя почти две недели после первого землетрясения в провинции Сычуань произошло новое — с магнитудой 6,4 балла, — последствия которого, к счастью, были гораздо менее значительными: погиб один человек, еще 400 получили ранения, разрушено более 70 тыс. жилых домов.
Наконец, 27–28 мая в наиболее пострадавших от землетрясения районах было зарегистрировано еще два афтершока с магнитудой 5,0–5,9 балла, три — в диапазоне 4,0–4,9 балла и 238 — менее 3,9 балла.
Строительная халтура
Если руководствоваться формальными статистическими данными по величинам магнитуд, все эти многочисленные подземные толчки — включая даже главный 12 мая — отнюдь не представляли собой нечто неординарное по среднесейсмологическим меркам. Основными причинами столь масштабных трагических последствий сычуаньского землетрясения следует признать, во-первых, очень высокую плотность населения в этой провинции (только в ее административном центре Чэнду, четвертом по величине городе Китая, расположенном примерно в 100 км от эпицентра, проживают порядка десяти миллионов человек) и, во-вторых, чтоболее существенно, весьма низкую сейсмостойкость зданий в зоне эпицентра и в непосредственной близости от него.
При этом если высокую плотность населения, объективно говоря, едва ли можно отнести к разряду серьезных недоработок местных властей, то строительный фактор в немалой степени обязан своим происхождением именно преступной халатности провинциальных чиновников, отвечающих за контроль над соблюдением антисейсмических требований к возводимым жилым и нежилым объектам. По свидетельствам различных иностранных наблюдателей, побывавших в зоне землетрясения, конструкционная прочность значительного числа полностью или частично разрушенных зданий, мягко говоря, оставляла желать лучшего. Судя по отчетам непосредственно с места событий, особенно хлипкими оказались образовательные учреждения — типовые школы падали как карточные домики десятками, если не сотнями. Многие дети и подростки, застигнутые врасплох стихией во время школьных уроков, заживо погребены под обломками недолговечных строений. Так, в городе Дуцзянъяне, попавшем почти в эпицентр землетрясения, из-под школьных завалов извлекли столько детских тел, что местные похоронные службы были вынуждены пойти на их групповое кремирование.
Официальные китайские власти довольно оперативно отреагировали на поднявшуюся в стране и за рубежом волну критики в адрес недобросовестных строителей и проектировщиков домов, пообещав провести публичное расследование и сурово покарать всех виновных. Однако, судя по всему, массовое несоблюдение норм сейсмостойкого строительства в современном Китае отнюдь не ограничивается принявшей на себя главный удар стихии провинцией Сычуань. Подобное явление, по мнению независимых экспертов, происходило и происходит до сих пор во многих местах бурно развивающейся страны, где очень востребованы новые объекты недвижимости, — возводятся они зачастую абы как, а контролирующие строительный процесс инстанции смотрят на соответствие этих зданий сейсмостандартам сквозь пальцы.
Справедливости ради надо, конечно, значительную часть ответственности за майскую трагедиювозложить и на национальную сейсмологическую службу Китая, допустившую фатальные просчеты в своих долгосрочных оценках вероятности серьезной тектонической активности в пострадавшем регионе. Новые строительные коды, предусматривающие повышенные требования к объектам, строящимся в сейсмически опасных районах, были приняты в Китае к обязательному исполнению еще в начале 90-х годов прошлого века. Но, как отметил один из ведущих российских сейсмологов, главный научный сотрудник Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики Российской академии наук (МИТП РАН), доктор физико-математических наук Владимир Кособоков, район последнего землетрясения на протяжении многих лет считался китайскими сейсмологами относительно безобидным: «Предыдущее событие по магнитуде примерно такого же класса там имело место три четверти века назад — в 1933 году, — причем его эпицентр находился в эшелоне опоясывающих Сычуань горных хребтов и основная сейсмическая волна до равнинной (густонаселенной) части провинции дошла значительно ослабленной (тогда, по официальным данным, погибло около десяти тысяч человек). Исходя из такой исторической статистики, традиционные карты сейсмического районирования рассматривали эту зону неоправданно оптимистически, и, соответственно, принятые для нее местные строительные коды были весьма либеральными — ее потенциальная сейсмическая опасность оценивалась максимум в шесть баллов».
В то же время, по словам Владимира Кособокова, у ряда сейсмологов пострадавший регион Китая уже давно числился в списке серьезных потенциальных кандидатов. «С одной стороны, это очень сложный для оценки, сильно раздробленный сейсмический район, периферия столкновения Индостана и Евразии. Причем эпицентр основного землетрясения 12 мая оказался как раз на границе между зоной полного отсутствия сейсмичности и зоной высокой сейсмической активности, что, очевидно, создавало дополнительные проблемы для корректного среднесрочного прогноза. С другой стороны, местная особая специфика рельефа (равнинная часть, протяженность которой составляет четыреста-пятьсот километров, буквально окольцована рядами высоких горных хребтов, очень длинных, но узких по ширине) давно привлекала к себе пристальное внимание ученых-сейсмологов, в частности, вашего покорного слуги. И еще в 1984 году мною была опубликована работа, в которой зона землетрясения 2008 года была специально обозначена большой черной точкой — по тогдашнему моему прогнозу, его магнитуда была оценена в 8,2 балла», — отмечает ученый. Кроме того, с 2002-го по 2007 год еще как минимум в трех научных статьях других авторов публиковались схожие предсказания о высокой вероятности скорого крупного землетрясения в регионе Сычуань-Юннань. Однако о сколько-нибудь конкретных сроках исполнения этих предсказаний речь нигде не шла.
Нас ждет полвека землетрясений
Стоит напомнить, что 26 декабря 2004 года за сто с лишним километров к западу от индонезийского острова Суматра произошло второе по силе за последние 100 лет землетрясение с магнитудой 9,0–9,3 балла (по некоторым оценкам, его моментная магнитуда соответствовала даже 9,5 балла), вызвавшее мощнейшее цунами. А спустя всего три месяца, 28 марта 2005-го, в 173 км к юго-востоку от декабрьского эпицентра был зафиксирован новый сильный толчок с магнитудой 8,7 балла, тоже внесенный учеными в условный список топ-10 столетия. Это был двойной удар, нанесенный разбушевавшимися недрами нашей планеты в зоне Сундского разлома — участка Индийского океана, где Индийская тектоническая плита «подкапывается» под Бирманскую. К сожалению, ни одна из использовавшихся к тому времени прогнозных моделей (в том числе и весьма успешно себя зарекомендовавший алгоритм М8 российских ученых из МИТП РАН, разработанный для прогноза сильнейших землетрясений мира с магнитудой 8 баллов выше) не смогла своевременно предсказать эти рекордные толчки.
После этих событий директор МИТП РАН, член-корреспондент РАН Александр Соловьев резюмировал, что на основании имеющейся у ученых исторической информации можно предположить наличие довольно устойчивого цикла сейсмической активности Земли с периодом примерно один раз в полвека: «К сожалению, у нас очень короткий временной отрезок серьезных инструментальных наблюдений, но по крайней мере, известно, что явная активизация имела место в конце XIX — начале XX века, затем была кучка крупных землетрясений в середине прошлого века (в частности, сильнейшее чилийское в 1960 году и аляскинское в 1964-м), и похожая картина вырисовывается сейчас».
В 2006 году 15 ноября в акватории Тихого океана на глубине 30 м в 75 км юго-восточнее острова Синушир Курильской гряды произошло очередное сильное землетрясение с магнитудой 8,2 балла (к счастью, жертв и разрушений удалось избежать). Сычуаньское в мае 2008-го стало следующим звеном этой цепочки крупных тектонических толчков нашей планеты нового цикла.
И хотя в последние два-три десятилетия в сфере среднесрочного прогнозирования землетрясений на базе сейсмологической информации достигнут определенный прогресс — экстраполирование данных предшествующих событий позволяет объявить тревогу по тому или иному региону с линейными размерами от нескольких сотен до тысячи километров на срок от нескольких месяцев до нескольких лет, — пока все эти упредительные выстрелы с неприятной периодичностью оказываются холостыми.
Российские сейсмологи из МИТП РАН признают, что в принципе дальнейшее сокращение временного лага в рамках традиционного (чисто сейсмологического) подхода вполне реально, и, возможно, в обозримой перспективе (лет через 10-15) удастся довести его до двух-трех месяцев, но для более качественных краткосрочных прогнозов, безусловно, необходимо привлекать измерения других геофизических полей. Так, в Японии уже долгое время чрезвычайной популярностью пользуются исследования по электромагнитным предвестникам, в частности, по различным аномалиям распространения радиоволн, возникающим незадолго до землетрясений. Японский ученый Йошио Кушида утверждает, что возникающие до землетрясения движения в земной коре воздействуют на заряженные частицы в атмосфере, позволяя принимать из дальних мест радиоволны, которые иначе были бы вне досягаемости. Другой известный японский геофизик, профессор Сейо Уеда (к слову, иностранный член РАН с 1994 года), на протяжении многих лет сильно увлекался оригинальным методом прогнозирования, придуманным греками Панайотисом Варотсосом, Кессаром Алексопулосом и Костасом Номикосом. Метод называется по первым буквам их фамилий ВАН/VAN и основывается на измерениях электро-теллурического поля — детектировании и интерпретировании электромагнитных сигналов, генерируемых пьезоэлектрическими процессами в земной коре. Уеда даже организовал в Японии национальную систему постоянных наблюдений как за магнитным, так и за электромагнитным полями, но к настоящему времени она японским правительством почти свернута, поскольку не дала сколько-нибудь внятных результатов.
По мнению Александра Соловьева, «у этого несейсмологического направления, безусловно, есть четкая физическая основа. Его приверженцы активно экспериментируют с различными образцами, и, действительно, что-то интересное периодически у них наклевывается. Однако главный вопрос заключается в том, насколько все эти аномалии выявляемы на уровне шума и насколько они могут оказаться полезными в практической сфере. Ведь наблюдаемых электромагнитных аномалий великое множество, и четко определить, какие из них действительно имеют отношение к тектонической активности, а какие нет, пока очень сложно. В общем, поиск различных электромагнитных предвестников — это прежде всего поиск механизмов краткосрочного предсказания землетрясений, и если в этой области что-то получится, то в дальнейшем мы будем пытаться эффективно комбинировать такие краткосрочные методы с нашими среднесрочными сейсмологическими. Но сами по себе они едва ли могут быть исчерпывающими— без данных по сейсмической активности мы в любом случае не обойдемся».
Казалось бы, делать сверхкраткосрочные прогнозы за несколько дней или часов до толчка ceteris paribus проще, чем «ловить предвестников» за недели или месяцы до события, однако до сих пор сколько-нибудь надежных механизмов подобных предсказаний тоже еще не найдено. Как рассказал Соловьев, к настоящему времени по различным несейсмологическим предвестникам накоплены буквально единичные примеры успешных краткосрочных прогнозов. Самый известный из них — прогноз китайских ученых по хайченскому землетрясению в 1975 году (его магнитуда была более семи баллов, а эпицентр находился в непосредственной близости от достаточно крупного города). «Незадолго до хайченского землетрясения было зафиксировано аномально большое число различных косвенных предвестников, один из них — массовый уход из своих убежищ змей и диких животных. После того как весь набор признаков был проанализирован соответствующими службами, городское руководство пришло к решению о скорейшей эвакуации населения. Было сделано специальное оповещение, и поскольку в Китае народ очень дисциплинированный и законопослушный, люди отреагировали на него достаточно оперативно. И вскоре, действительно, в Хайчене произошло землетрясение, разрушения были гигантскими, зато человеческие жертвы — минимальными», — комментирует ученый. Но вот год спустя в соседней китайской провинции Хэбэй случилось таншаньское землетрясение примерно такой же силы, предсказать которое ученым уже не удалось. Там число жертв измерялось сотнями тысяч: официальная, по всей видимости, сильно заниженная оценка таншаньской трагедии 1976 года, данная китайским сейсмологическим бюро лишь в 1988 году, — 240 тыс. погибших. Оно считается крупнейшим по этому печальному показателю землетрясением ХХ века.
Следите за маятником
По большому счету, хайченский хеппи энд 1975 года чуть ли не единственный успешный пример краткосрочного несейсмологического предсказания в современной истории. По мнению одного из ведущих российских разработчиков алгоритмов среднесрочного прогнозирования землетрясений, доктора физико-математических наук Петра Шебалина (коллеги Александра Соловьева и Владимира Кособокова по МИТП РАН), реальный прогноз заработает лишь тогда, когда ученые научатся эффективно соединять два совершенно разных способа интерпретации эмпирических данных — локальные наблюдения за различными предвестниками землетрясений в потенциально опасных районах и крупномасштабные оценки, основывающиеся на исторической информации (именно второй подход активно разрабатывается отечественными сейсмологами на протяжении последних нескольких десятилетий). «К сожалению, — признается ученый, — пока общих точек соприкосновения между первым и вторым подходами почти нет. Один из возможных способов приблизить их друг к другу — организация обширной сети мобильных наблюдательных пунктов по всему периметру предварительно выявленной тревожной зоны, то есть той территории, которая поддается среднесрочному прогнозированию по российской методике.»
Александр Соловьев отметил также, что «выполнение нашей части общей задачи — предоставление эффективных среднесрочных прогнозов — почти наверняка должно привести и к существенному улучшению эмпирических методов измерения и анализа данных по электромагнитным полям, тому же GPS и так далее. Причем по научным приборам, компьютерной технике большой прогресс можно предсказать и с закрытыми глазами. Однако сколько-нибудь успешные систематические результаты в сфере краткосрочного прогнозирования, то есть не отдельные, а регулярные удачные попадания в цель в ближайшие пятнадцать-двадцать лет я бы обещать поостерегся».
Вполне реальной текущей альтернативой коротким и сверхкоротким прогнозам можно считать системы мгновенного (динамического) реагирования на только что произошедшие землетрясения. Хорошим примером уже налаженной системы такого реагирования может служить сейсмически очень неблагополучная Япония. Базовый принцип работы японской системы основывается на том, что продольная (звуковая) сейсмическая Р-волна прибегает к месту наблюдения — если, конечно, оно находится на значительном удалении от эпицентра — гораздо быстрее, чем разрушительная волна сдвига, S-волна. И следовательно, у сейсмологов имеется некий запас времени, чтобы быстро обработать первичную информацию, прикинуть возможную магнитуду, примерное местоположение очага и оперативно известить о полученных данных руководство близлежащих населенных пунктов, органы управления транспортным сообщением и прочее. Другой механизм раннего оповещения, активно пропагандируемый в Японии, — массовая установка в общественных зданиях управляемых маятников, снимающих резонанс землетрясений.
Наконец, не следует забывать и о таком немаловажном факторе, как сейсмостойкое строительство (которым, как было упомянуто, преступно пренебрегли в китайской провинции Сычуань). Акцент на него на протяжении многих лет делается в той же Японии и Соединенных Штатах, прежде всего в наиболее сейсмонеблагополучной Калифорнии, где в последние годы неоднократно наблюдались очень сильные толчки, но серьезных человеческих жертв, а равно и значительного ущерба строениям и инфраструктуре, зафиксировано не было.
Землетрясения случайны. Обратное пока не доказано
Недавний пример, показывающий, как мало еще знают современные ученые о причинно-следственных связях землетрясений различной степени тяжести, — опубликованная 25 мая 2008 года в журнале Nature Geoscience статья группы американских сейсмологов, проанализировавших данные о пятнадцати крупнейших землетрясениях с магнитудой выше семи баллов за период с 1992-го по 2006 год.
Авторы Крис Панкоу (Университет Юты), Аарон Веласко, Стивен Эрнандес (Университет Техаса в Эль-Пасо) и Том Парсонс из геологической службы США (Менло-Парк, Калифорния) перелопатили информацию, полученную более чем с 500 сейсмических станций мира в течение пяти часов до и пяти часов после зарегистрированных 15 мощнейших толчков и пришли к выводу, что подавляющее большинство этих землетрясений вызвало не только афтершоки в близлежащих к эпицентрам регионах, но и серию более мелких сотрясений на значительном отдалении от непосредственных очагов. Так, землетрясение 2004 года на Суматре всего через несколько часов после основного толчка отозвалось слабыми всплесками на противоположном полушарии — в Эквадоре, Калифорнии и на Аляске. Аналогичные случаи сверхдальних дистанционных эффектов американские исследователи отметили еще у одиннадцати из проанализированных стихийных явлений.
Панкоу и ее коллеги подсчитали, что сразу после крупнейших землетрясений общая сейсмическая активность нашей планеты в среднем возрастала примерно в два раза по сравнению с фоновой, которая в спокойное время составляет порядка 600 мелких сейсмических событий каждые пять минут.
Как отметил в беседе с корреспондентом «Эксперта» Владимир Кособоков, на таких коротких временных отрезках подобный сравнительный анализ был осуществлен впервые в истории сейсмологии и полученные результаты следует признать очень важными. Однако тот факт, что по трем из пятнадцати событий заявляемый эффект обнаружен не был, ставит под серьезное сомнение достоверность сделанных выводов. Кроме того, по признанию ученого, «в принципе подобные эффекты неоднократно исследовались и раньше, в частности, так называемый метод удаленных афтершоков активно применял еще в 50-х годах прошлого векаизвестный советский сейсмолог Альберт Прозоров. Правда, в его работах основное внимание уделялось среднесрочным эффектам — слабым дистанционным откликам на землетрясения, отмеченным в течение года после основных толчков».
Что до геофизической природы подобных удаленных сейсмических эффектов, то авторы статьи в Nature Geoscience ограничились лишь достаточно условной гипотезой о возможном влиянии на эти явления двух особых типов поверхностных сейсмических волн: волн Лява (Love waves) и волн Рэлея (Rayleigh waves). Однако каким именно образом эти поверхностные волны могут вызывать удаленные мелкие землетрясения, Панкоу со товарищи объяснить не смогли. Вне поля зрения американских исследователей остался и ключевой вопрос современной сейсмологии: существует ли какая-либо взаимосвязь между крупнейшими землетрясениями или эти явления происходят независимо друг от друга? Гипотеза случайности землетрясений до сих пор считается ее мейнстримовским теоретическим постулатом, и хотя различные ученые предпринимали многочисленные попытки его оспорить, сколько-нибудь убедительных аргументов против еще никем не приведено.
Обсуждения Нас ждет полвека землетрясений