Hvordan man forudsiger et jordskælv. Forsøg på at forudsige jordskælv

Hej alle! Velkommen til siderne på min blog om sikkerhed. Mit navn er Vladimir Raichev, og i dag besluttede jeg at fortælle dig, hvilke varsel om jordskælv der findes. Hvorfor, undrer jeg mig over, bliver så mange mennesker ofre for jordskælv? Kan de ikke forudsiges?

For nylig stillede mine elever mig dette spørgsmål. Spørgsmålet er selvfølgelig ikke ledigt, jeg selv finder det meget interessant. I en lærebog om livssikkerhed læste jeg, at der er flere typer jordskælvsprognoser:

Langsigtet. Simpel statistik, hvis du analyserer jordskælv på seismiske bælter, kan du identificere et bestemt mønster i forekomsten af jordskælv. Med en fejl på flere hundrede år, men vil dette virkelig hjælpe os?
Mellemlang sigt. Jordens sammensætning studeres (under jordskælv ændrer den sig) og med en fejl på flere årtier er det muligt at antage forekomsten af et jordskælv. Er det blevet nemmere? Det tror jeg ikke.
Kort. Denne type prognoser involverer sporing af seismisk aktivitet og giver dig mulighed for at fange begyndende vibrationer jordens overflade. Tror du, at denne prognose vil hjælpe os?

Imidlertid er udviklingen af dette problem ekstremt vanskelig. Måske oplever ingen videnskab sådanne vanskeligheder som seismologi. Hvis meteorologer, når de forudsiger vejret, direkte kan observere forholdene luftmasser: temperatur, luftfugtighed, vindhastighed, så er Jordens indre kun tilgængeligt for direkte observationer gennem boringer.

For det meste dybe brønde når ikke engang 10 kilometer, mens jordskælv opstår på 700 kilometers dybde. De processer, der er forbundet med forekomsten af jordskælv, kan nå endnu større dybder.

Skiftende kystlinjeposition som tegn på et forestående jordskælv

Ikke desto mindre fører forsøg på at identificere faktorer, der går forud for jordskælv, om end langsomt, stadig til positive resultater. Det ser ud til, at en ændring i kystlinjens position i forhold til havniveau kan tjene som en varsel om jordskælv.

Men i mange lande, under de samme forhold, blev jordskælv ikke observeret, og omvendt - når kystlinjens position var stabil, opstod der jordskælv. Dette forklares tilsyneladende af forskellen i Jordens geologiske strukturer.

Derfor kan denne funktion ikke være universel for jordskælvsprognoser. Men det skal bemærkes, at ændringen i højden kystlinje var drivkraften til at foretage særlige observationer af deformationer af jordskorpen ved hjælp af geodætiske undersøgelser og specielle instrumenter.

Ændringer i klippernes elektriske ledningsevne er en anden indikator for et begyndende jordskælv

Ændringer i udbredelseshastigheden af elastiske vibrationer, elektriske modstande og magnetiske egenskaber jordskorpen. Altså i områderne Centralasien når man studerer elektrisk ledningsevne klipper Det blev konstateret, at nogle jordskælv blev forudgået af en ændring i elektrisk ledningsevne.

Under kraftige jordskælv frigives enorm energi fra Jordens dybder. Det er svært at indrømme, at processen med akkumulering af enorm energi før brud på jordskorpen, det vil sige et jordskælv, forløber subtilt. Sandsynligvis vil observationer af disse processer med tiden, ved hjælp af mere avanceret geofysisk udstyr, gøre det muligt præcist at forudsige jordskælv.

Udvikling moderne teknologi, som nu gør det muligt at bruge laserstråler til mere nøjagtige geodætiske målinger, elektronisk computerteknologi til behandling af information fra seismologiske observationer og moderne ultrafølsomme instrumenter åbner store perspektiver for seismologi.

Radonfrigivelse og dyreadfærd er advarselstegn på kommende rystelser

Forskere har opdaget, at før rystelser ændrer indholdet af radongas i jordskorpen sig. Dette sker tilsyneladende på grund af komprimering af jordens klipper, som et resultat af hvilken gas fortrænges fra store dybder. Dette fænomen blev observeret ved gentagelse seismiske rystelser.

Kompressionen af jordiske klipper kan naturligvis forklare et andet fænomen, som i modsætning til de nævnte har givet anledning til mange legender. I Japan er små fisk af en vis sort blevet observeret at bevæge sig til overfladen af havet før et jordskælv.

Det menes, at dyr i nogle tilfælde fornemmer, hvordan jordskælv nærmer sig. Det er dog praktisk talt svært at bruge disse fænomener som varsel, fordi sammenligningen af dyrs adfærd i almindelige situationer og før et jordskælv begynder, når det allerede er sket. Dette giver nogle gange anledning til forskellige ubegrundede domme.

Arbejdet i forbindelse med eftersøgningen af jordskælvssignaler udføres i en række forskellige retninger. Det blev bemærket, at oprettelsen af store reservoirer ved vandkraftværker i nogle seismisk aktive zoner i USA og Spanien bidrager til en stigning i jordskælv.

En specielt oprettet international kommission til at studere store reservoirers indflydelse på seismisk aktivitet antydede, at indtrængning af vand i klipper reducerer deres styrke, hvilket kan forårsage et jordskælv.

Erfaring har vist, at arbejdet med at søge efter jordskælvsbudskaber kræver et tættere samarbejde mellem videnskabsfolk. Udviklingen af problemet med forudsigelse af jordskælv er trådt ind ny fase mere grundforskning baseret på moderne tekniske midler, og der er al mulig grund til at håbe, at det bliver løst.

Jeg anbefaler, at du læser mine artikler om jordskælv, for eksempel om Messina-jordskælvet i Italien, eller TOPPEN af de kraftigste jordskælv i menneskehedens historie.

Som du kan se, venner, er det en meget vanskelig opgave at forudsige et jordskælv, som ikke altid er muligt at udføre. Og med dette siger jeg farvel til dig. Glem ikke at abonnere på blognyhederne for at være blandt de første, der får at vide, hvornår nye artikler udkommer. Del denne artikel med dine venner på i sociale netværk, det er en lille ting for dig, men jeg er glad. Jeg ønsker dig alt det bedste, farvel.

For at tilføje nogle praktiske data til ovenstående svar om Gutenberg-Richter-forhold, er her en graf over den kumulative sandsynlighed for jordskælv i en bestemt provins i Japan baseret på observerede frekvenser over mange hundrede år:

Forholdet er signifikant log-lineært (ifølge G-R); hvis du accepterer, at forholdet vil understøtte højere størrelser, estimerer du sandsynligheden for en M10-hændelse på det sted hvert 30.000 år.

For at få et estimat for "hvor som helst i verden", skal du bruge kumulative data for alle. Et godt sted at starte er USGS-webstedet - de har en praktisk tabel med data, der går tilbage til 1900.

Hvis du tager disse data og plotter dem på en logaritmisk linjegraf, og derefter ekstrapolerer den lineære tilpasning, får du følgende graf:

Dette er ret skræmmende, fordi det siger, at chancen for et M10-jordskælv overalt i verden er 1 ud af 100 i et givet år. Bemærk, at jeg plottede dataene for størrelsen x til x.9 på lokationen x), hvilket undervurderer situationen en smule. Bemærk også, at i det ekstreme tilfælde af meget store jordskælv (8 og derover), ser dataene ud til, at de kan afvige fra en lige linje, men der er ikke nok data til at drage nogen sikre konklusioner om formen.

Der er et par flere forbehold. For det første kan det antages, at modellen kan ekstrapoleres: en bestemt fejl kan ikke designes til at lagre den nødvendige energi til en M10-begivenhed, da den altid vil frigive energi, før den når dertil (og der kan være en effekt "stressskygger" , som siger, at efter et stort jordskælv er sandsynligheden for endnu et stort midlertidigt reduceret, fordi spændingerne er blevet aflastet, så denne model kan kun bruges "over en lang periode" og afspejler ikke nøjagtigt risikoen for et jordskælv i det næste. fem år ).

Ikke desto mindre - én procent.

Et jordskælv med en styrke på 10 er faktisk muligt, men meget usandsynligt. Du kan se, at frekvensen af et jordskælv er bestemt af Gutenberg-Richter-loven:

$$ N = 10 ^ (a-bM) $$

hvor $ N $ er antallet af jordskælv $\ge M (størrelse) $ og $ a, b $ er konstanter. Som du kan se, jo større M er, jo mindre er N. $ a, b $ løses normalt statistisk gennem observationsdata og regression. Men for pålydende kan du nemt se, at store jordskælv bliver mindre og mindre hyppige på et eksponentielt niveau.

Hvad er et jordskælv med en styrke på 10? Mit gæt er subduktionszonen, da det er her de højeste jordskælv forekommer. Hvad er subduktionszonen? Ethvert gæt er lige så godt som mit, Chile eller Tonga, selvom det også er vigtigt at bemærke, at størrelsen af jordskælvet ofte er relateret til størrelsen af fejlen: Jeg tror ikke, der er en fejl, der er lang/stor nok til at generere en $M\ge10.0$ jordskælv på Jorden i øjeblikket.

Er jordskælv med en styrke på 10 mulige?

Mega-Quack idéen - et jordskælv på størrelsesordenen 10 eller større - er teoretisk muligt, meget usandsynligt. jordskælvets størrelse er til dels baseret på længden af forkastningerne - jo længere forkastningen er, jo større er jordskælvet. Den simple sandhed er, at der ikke er nogen kendte fejl, der er i stand til at generere et megaskælv på 10 eller derover ()

Hvor er jordskælv med styrke 10 mest sandsynligt?

Ni ud af ti største jordskælv De begivenheder, der vil finde sted i det sidste århundrede, var subduktionszonebegivenheder. Dette inkluderer det store chilenske jordskælv i 1960, som ved M 9,5 var det største jordskælv, der nogensinde er registreret, jordskælvet og tsunamien i Det Indiske Ocean i 2004 og Tōhoku-jordskælvet og tsunamien i 2011. ()

Hvad er den mest sandsynlige hyppighed af jordskælv med en styrke på 10?

Hvis de var mulige, givet det i skrevet historie ikke et eneste ord er skrevet ned, der er ingen mulighed for syndsforladelse uden stor usikkerhed. Historiske data er vildledende. For en forklaring, se: (1) "Dette er sandsynligvis en observationseffekt, der er ret almindelig inden for geovidenskab." (2) " "

Hvor store er jordskælv på magnitude 10?

Meget stor. At forstå dette lagkagediagram viser det samlede seismiske moment frigivet af jordskælv i perioden 1906-2005 med de største individuelle jordskælv (venstre) og jordskælvsklynger (højre). Det tynde bånd fra jordskælvet i San Francisco i 1906 er også vist til sammenligningsformål. M w angiver størrelsen af jordskælvet på instant-in-time skalaen.

Billedtekst: Global seismisk frigivelse fra 1906 til 2005 viser grafen, at næsten 25% af verdens jordskælvsenergi i et århundrede var koncentreret i det store chilenske jordskælv alene.

Det er bestemt muligt, men ikke særlig sandsynligt, som nævnt ovenfor. En usædvanlig lang subduktionszone, såsom Peru-Chile-graven, Aleutian-graven eller Japan-Kamchatka-graven, ville have ødelagt generelt at ringe til hende. Det skal med andre ord være et jordskælv, der rammer Rusland og Japan på samme tid, eller et jordskælv, der rammer Colombia, Ecuador, Peru og Chile på samme tid osv.

Derudover vil et Moment Magnitude 10-jordskælv ikke nødvendigvis være meget anderledes med hensyn til, hvor langt bygninger strækker sig fra f.eks. en 8 eller en 9. Rystelsen vil dog vare meget længere - omkring 30 minutter - og vil sprede sig over meget større område. Og så er der selvfølgelig tsunamier, der kan ramme landet mens rysten stadig fortsætter, hvilket i høj grad øger skaden et jordskælv kan forårsage.

I dag går videnskaben fremad med store skridt, og folk kan forudsige og forudsige mange ting på forhånd. naturfænomener herunder naturkatastrofer. Et jordskælv er en af de farligste manifestationer af vores planets natur, det kan forårsage enorm skade. Er det muligt at forudsige sådanne geologiske forstyrrelser i dag? Hvordan gør videnskabsmænd dette? Svarene på disse spørgsmål er af interesse for mange mennesker, primært dem, der bor i seismisk farlige områder.

Videnskaben har givet menneskeheden visse evner til at forudsige geologiske katastrofer, selvom forudsigelser ikke altid er 100% nøjagtige. Det er værd at tale om, hvordan de er lavet.

Hvad forårsager jordskælv?

Jordskælv er en konsekvens geologiske processer flyder i kappen og skorpen. Litosfæriske plader bevæger sig, og i normale situationer er denne bevægelse knap mærkbar. Men stress ophobes på skorpefejl på grund af ujævne bevægelser, hvilket i sidste ende forårsager jordskælv. Disse fænomener observeres ikke overalt, de er karakteristiske for geologisk turbulente steder ved jordskorpens samlinger. Det mest ustabile sted er den såkaldte "ildring", der strækker sig langs udkanten af Stillehavet. Den indrammer den største litosfæriske plade på planeten, hvorpå dette hav er placeret.

Relaterede materialer:

Hvordan har jordens overflade ændret sig?

Enhver, selv den mindste, bevægelse af en sådan masse af jordskorpen kan ikke forekomme smertefrit, så jordskælv forekommer konstant langs dens periferi. Der er også massiv vulkansk aktivitet der.

Forudsigelser af jordskælv i fortiden

Folk har længe søgt at forudsige naturkatastrofer. De første vellykkede skridt i denne retning blev taget for tusinder af år siden i geologisk turbulente områder. I Kina var gamle videnskabsmænd i stand til at skabe en usædvanlig vase, som blev fundet af moderne arkæologer under udgravninger. Keramiske drager sidder på kanten af vasen og holder hver en kugle i munden. Ved jordens mindste vibrationer, som var varsel om et forestående jordskælv, faldt bolde ud af dragernes mund - først og fremmest fra retningen af kilden til det fremtidige jordskælv. På denne måde kunne folk i tide finde ud af en forestående katastrofe, og endda om hvilken side kilden til katastrofen ville være placeret.

Japan havde også sin egen udvikling - dette land har altid været et turbulent sted. Her stolede man mere på naturobservationer. Før et jordskælv stiger bundfisk op til de øverste vandlag; Dette blev bemærket af fiskere, som hver gang i sådanne tilfælde skyndte sig hjem for at advare deres kære om den forestående katastrofe.

Relaterede materialer:

Hvorfor sker der jordskælv?

Interessant fakta : Havkat i japanske legender ses som en fisk, der symboliserer jord og stabilitet. Måske skyldes det netop, at fisken i en rolig geologisk situation svømmer fredeligt og langsomt i bunden, og før jordskælv begynder den at fare rundt og søge ly.

Det blev også bemærket, at ilden, der brænder på et lys eller en splint, går kraftigt ned før jordskælv, og lyset brænder meget hurtigt ud. Dette skyldes geomagnetiske ændringer, der opstår før en katastrofe. Også overalt bemærkede folk angsten for kæledyr og deres ønske om at forlade huset før en katastrofe. Baseret på disse og andre tegn lykkedes det ofte fortidens mennesker at redde sig selv, deres kære eller ejendom ved at forlade deres hjem og byer i tide.

Moderne metoder til forudsigelse af jordskælv

I dag bruges seismografer til at forhindre jordskælv. Disse enheder er særligt følsomme sensorer, der registrerer eventuelle vibrationer på jordens overflade. Da mikrochok først observeres før et jordskælv, giver enheden ret præcise forudsigelser. Han registrerer disse advarselsskilte og sender oplysningerne til videnskabsmænd, som advarer folk gennem medierne. I dag kan hver enkelt have sin egen lille seismograf til rådighed - der er individuelle seismiske monitorer til salg, som registrerer ændringer og sender dem inden for et netværk, som giver dig mulighed for at modtage advarsler og sende dem.

Der går ikke et år, uden at der sker et katastrofalt jordskælv et eller andet sted, der forårsager total ødelæggelse og ofre, hvis antal kan nå op på titusinder og hundredtusinder. Og så er der tsunamien – unormalt høje bølger, der opstår i havene efter jordskælv og skyller landsbyer og byer væk sammen med deres indbyggere på de lave kyster. Disse katastrofer er altid uventede, deres pludselighed og uforudsigelighed er skræmmende. Er moderne videnskab virkelig ude af stand til at forudse sådanne katastrofer? De forudser trods alt orkaner, tornadoer, vejrændringer, oversvømmelser, magnetiske storme, endda vulkanudbrud, men med jordskælv - fuldstændig fiasko. Og samfundet tror ofte, at videnskabsmændene har skylden. I Italien blev seks geofysikere og seismologer således stillet for retten for ikke at forudsige jordskælvet i L'Aquila i 2009, som kostede 300 mennesker livet.

Det ser ud til, at der er mange forskellige instrumentelle metoder, enheder, der registrerer de mindste deformationer af jordskorpen. Men jordskælvsprognosen slår fejl. Så hvad er aftalen? For at besvare dette spørgsmål, lad os først overveje, hvad et jordskælv er.

Jordens øverste skal - litosfæren, der består af en fast skorpe med en tykkelse på 5-10 km i havene og op til 70 km under bjergkæder - er opdelt i en række plader kaldet litosfæriske. Nedenfor er også den solide øvre kappe, eller rettere sagt, dens øverste del. Disse geosfærer består af forskellige sten, der har høj hårdhed. Men i tykkelsen af den øvre kappe i forskellige dybder er der et lag kaldet asthenospheric (fra græsk asthenos - svag), som har en lavere viskositet sammenlignet med ovenstående og underliggende kappeklipper. Det antages, at asthenosfæren er "smøremidlet", som litosfæriske plader og dele af den øvre kappe kan bevæge sig igennem.

Under bevægelse kolliderer pladerne nogle steder og danner enorme foldede bjergkæder, i andre splittes de tværtimod for at danne oceaner, hvis skorpe er tungere end kontinenternes skorpe og er i stand til at synke under dem. Disse pladeinteraktioner forårsager enorm stress i klipperne, komprimerer eller omvendt strækker dem. Når spændinger overstiger klippernes trækstyrke, gennemgår de meget hurtig, næsten øjeblikkelig forskydning og brud. Øjeblikket for denne forskydning udgør et jordskælv. Hvis vi vil forudsige det, skal vi give en prognose for sted, tid og mulig styrke.

Ethvert jordskælv er en proces, der finder sted med en vis begrænset hastighed, med dannelse og fornyelse af mange brud i forskellige skalaer, hvor hver af dem rives op med frigivelse og omfordeling af energi. Samtidig er det nødvendigt klart at forstå, at sten ikke er et kontinuerligt homogent massiv. Den har revner, strukturelt svækkede zoner, som reducerer dens samlede styrke betydeligt.

Udbredelseshastigheden af et brud eller brud når flere kilometer i sekundet, ødelæggelsesprocessen dækker et vist volumen af sten - kilden til jordskælvet. Dets centrum kaldes hypocenteret, og dets projektion på jordens overflade kaldes jordskælvets epicenter. Hypocentre er placeret i forskellige dybder. De dybeste er op til 700 km, men ofte meget mindre.

Intensiteten eller styrken af jordskælv, som er så vigtig for prognoser, er karakteriseret i punkter (et mål for ødelæggelse) på MSK-64-skalaen: fra 1 til 12, såvel som størrelsesordenen M, en dimensionsløs værdi foreslået af en professor ved Californian teknologisk Institut C. F. Richter, som afspejler mængden af frigivet total energi af elastiske vibrationer.

Hvad er en prognose?

For at vurdere muligheden og den praktiske nytte af jordskælvsprognoser er det nødvendigt klart at definere, hvilke krav det skal opfylde. Dette er ikke et gæt, ikke en triviel forudsigelse naturligvis regelmæssige arrangementer. En prognose defineres som en videnskabeligt baseret vurdering af et fænomens sted, tid og tilstand, hvis mønstre for forekomst, spredning og forandring er ukendte eller uklare.

Grundlæggende forudsigelighed af seismiske katastrofer lange år der var ingen tvivl. Troen på videnskabens grænseløse forudsigelsespotentiale blev understøttet af tilsyneladende ret overbevisende argumenter. Seismiske hændelser med frigivelse af enorm energi kan ikke forekomme i jordens tarme uden forberedelse. Det bør omfatte visse omstruktureringer af strukturen og geofysiske felter, jo større jo mere intenst det forventede jordskælv. Manifestationer af en sådan omstrukturering - unormale ændringer visse parametre i det geologiske miljø identificeres ved metoder til geologisk, geofysisk og geodætisk overvågning. Opgaven var derfor at have de nødvendige teknikker og udstyr, rettidigt registrere forekomsten og udviklingen af sådanne anomalier.

Det viste sig dog, at selv i områder, hvor der udføres kontinuerlige omhyggelige observationer - i Californien (USA), Japan - sker de kraftigste jordskælv uventet hver gang. Få pålidelige og præcis prognose empirisk er det ikke muligt. Årsagen til dette blev set i utilstrækkelig viden om mekanismen i den undersøgte proces.

Den seismiske proces blev således på forhånd anset for at være forudsigelig i princippet, hvis de mekanismer, beviser og nødvendige teknikker, uklare eller utilstrækkelige i dag, bliver forstået, suppleret og forbedret i fremtiden. Der er ingen grundlæggende uoverstigelige hindringer for prognoser. Postulater nedarvet fra klassisk videnskab ubegrænsede muligheder videnskabelig viden, forudsigelse af processer af interesse for os var indtil relativt for nylig de første principper for enhver naturvidenskabelig forskning. Hvordan forstås dette problem nu?

Det er helt indlysende, at selv uden særlig forskning er det muligt med sikkerhed at "forudsige", for eksempel, et stærkt jordskælv i den stærkt seismiske overgangszone fra det asiatiske kontinent til Stillehavet i de næste 1000 år. Det kan lige så "rimeligt" slås fast, at der i området ved Iturup Island i Kuril Ridge i morgen klokken 14:00 Moskva-tid vil være et jordskælv med en styrke på 5,5. Men prisen for sådanne prognoser er ringe. Den første af prognoserne er ret pålidelig, men ingen har brug for den på grund af dens ekstremt lave nøjagtighed; den anden er ret nøjagtig, men også ubrugelig, fordi dens pålidelighed er tæt på nul.

Heraf er det klart, at: a) på ethvert givet vidensniveau medfører en stigning i prognosens pålidelighed et fald i dens nøjagtighed og omvendt; b) hvis prognosenøjagtigheden af to parametre (for eksempel placeringen og størrelsen af et jordskælv) er utilstrækkelig, mister selv en nøjagtig forudsigelse af den tredje parameter (tid) praktisk betydning.

Således er hovedopgaven og største vanskelighed jordskælvsprognoser er, at forudsigelserne om dets placering, tid og energi eller intensitet ville tilfredsstille kravene til praksis både med hensyn til nøjagtighed og pålidelighed. Disse krav varierer dog ikke kun afhængigt af det opnåede vidensniveau om jordskælv, men også af de specifikke prognosemål, der er opfyldt. forskellige typer Vejrudsigt. Det er sædvanligt at fremhæve:

seismisk zoneinddeling (seismicitetsestimater i årtier - århundreder);
prognoser: langsigtet (i år - årtier), mellemlang sigt (i måneder - år), kortsigtet (i tiden 2-3 dage - timer, på plads 30-50 km) og nogle gange operationelle (i timer - minutter) ).

Den kortsigtede prognose er særlig relevant: det er denne, der er grundlaget for specifikke advarsler om den kommende katastrofe og for hastetiltag for at reducere skaderne fra den. Omkostningerne ved fejl her er meget høje. Disse fejl er af to typer:

En "falsk alarm" er, når det forudsagte kraftige jordskælv ikke forekommer efter at have taget alle forholdsregler for at minimere antallet af tilskadekomne og materielle tab.
"Mangler målet", da jordskælvet, der fandt sted, ikke blev forudsagt. Sådanne fejl er ekstremt almindelige: næsten alle katastrofale jordskælv er uventede.

I det første tilfælde kan skaden fra at forstyrre tusindvis af menneskers liv og arbejde være meget stor, i det andet er konsekvenserne ikke kun fyldt med materielle tab, men også med menneskelige tab. I begge tilfælde er seismologernes moralske ansvar for en forkert prognose meget højt. Dette tvinger dem til at være ekstremt forsigtige, når de udsteder (eller ikke udsteder) officielle advarsler til myndighederne om den forestående fare. Til gengæld indser myndighederne de enorme vanskeligheder og frygtelige konsekvenser af at standse et tætbefolket områdes funktion eller stor by i det mindste for en dag eller to har de på ingen måde travlt med at følge anbefalingerne fra adskillige "amatør" uofficielle prognosemænd, der erklærer 90% og endda 100% pålidelighed af deres forudsigelser.

Uvidenhedens høje pris

I mellemtiden er uforudsigeligheden af geokatastrofer meget dyr for menneskeheden. Som den russiske seismolog A.D. Zavyalov for eksempel bemærker, udgjorde jordskælv fra 1965 til 1999 13 % af det samlede naturkatastrofer i verden. Fra 1900 til 1999 var der 2.000 jordskælv med en styrke større end 7. I 65 af dem var M større end 8. Menneskelige tab fra jordskælv i det 20. århundrede beløb sig til 1,4 millioner mennesker. Af disse var der i de sidste 30 år, da antallet af ofre begyndte at blive beregnet mere nøjagtigt, 987 tusinde mennesker, det vil sige 32,9 tusinde mennesker om året. Blandt alle naturkatastrofer ligger jordskælv på tredjepladsen med hensyn til antallet af dødsfald (17 % af det samlede antal dødsfald). I Rusland, på 25% af landets område, hvor der er omkring 3.000 byer og byer, er 100 store vandkraft- og termiske kraftværker, fem atomkraftværker, seismiske stød med en intensitet på 7 eller mere mulige. De kraftigste jordskælv i det tyvende århundrede fandt sted i Kamchatka (4. november 1952, M = 9,0), på Aleuterne (9. marts 1957, M = 9,1), i Chile (22. maj 1960, M = 9,5), i Alaska (28. marts 1964, M = 9,2).

Listen over de seneste års kraftigste jordskælv er imponerende.

2004, 26. december. Sumatra-Andaman jordskælv, M = 9,3. Det kraftigste efterskælv (gentaget chok) med M = 7,5 opstod 3 timer 22 minutter efter hovedchokket. I de første 24 timer efter den blev der registreret omkring 220 nye jordskælv med M > 4,6. Tsunamien ramte kysten af Sri Lanka, Indien, Indonesien, Thailand, Malaysia; 230 tusinde mennesker døde. Tre måneder senere opstod et efterskælv med M = 8,6.

2005, 28. marts. Nias Island, tre kilometer fra Sumatra, jordskælv med M = 8,2. 1300 mennesker døde.

2005, 8. oktober. Pakistan, jordskælv med M = 7,6; 73 tusinde mennesker døde, mere tre mio blev efterladt hjemløse.

2006, 27. maj. Java-øen, jordskælv med M = 6,2; 6.618 mennesker døde, 647 tusinde blev hjemløse.

2008, 12. maj. Sichuan-provinsen, Kina, 92 km fra Chengdu, jordskælv M = 7,9; 87 tusinde mennesker blev dræbt, 370 tusinde blev såret, 5 millioner blev hjemløse.

2009, 6. april. Italien, jordskælv med M = 5,8 nær den historiske by L'Aquila; 300 mennesker blev ofre, 1,5 tusinde blev såret, mere end 50 tusinde blev hjemløse.

2010, 12. januar. Haiti Island, et par miles fra kysten, to jordskælv med M = 7,0 og 5,9 inden for et par minutter. Omkring 220 tusinde mennesker døde.

2011, 11. marts. Japan, to jordskælv: M = 9,0, epicenter 373 km nordøst for Tokyo; M = 7,1, epicenter 505 km nordøst for Tokyo. Katastrofal tsunami, mere end 13 tusinde mennesker døde, 15,5 tusinde forsvandt, ødelæggelse af atomkraftværket. 30 minutter efter hovedchokket - et efterskælv med M = 7,9, derefter endnu et stød med M = 7,7. I løbet af det første døgn efter jordskælvet blev der registreret omkring 160 stød med styrke fra 4,6 til 7,1, heraf 22 stød med M > 6. I løbet af det andet døgn var antallet af registrerede efterskælv med M > 4,6 omkring 130 (heraf 7). efterskælv med M > 6,0). I løbet af den tredje dag faldt dette tal til 86 (inklusive et stød med M = 6,0). På den 28. dag opstod et jordskælv med M = 7,1. Den 12. april blev der registreret 940 efterskælv med M > 4,6. Epicentrene for efterskælvene dækkede et område på omkring 650 km langt og omkring 350 km på tværs.

Alle de nævnte hændelser, uden undtagelse, viste sig at være uventede eller "forudsagte" ikke så definitivt og præcist, at der kunne træffes specifikke sikkerhedsforanstaltninger. I mellemtiden er udsagn om muligheden og endda gentagen implementering af en pålidelig kortsigtet prognose for specifikke jordskælv ikke ualmindelige både på siderne i videnskabelige publikationer og på internettet.

En fortælling om to prognoser

I området af byen Haicheng, Liaoning-provinsen (Kina), i begyndelsen af 70'erne af det sidste århundrede, blev der gentagne gange bemærket tegn på et muligt stærkt jordskælv: ændringer i skråningerne af jordens overflade, geomagnetisk felt, jord elektrisk modstand, vandstand i brønde og dyrs adfærd. I januar 1975 blev den forestående fare meldt ud. I begyndelsen af februar steg vandstanden i brøndene pludselig, og antallet af svage jordskælv steg meget. Om aftenen den 3. februar blev myndighederne underrettet af seismologer om en forestående katastrofe. Næste morgen var der et jordskælv med en styrke på 4,7. Klokken 14.00 blev det meddelt, at der var mulighed for endnu flere kraftigt slag. Beboere forlod deres hjem, og der blev truffet sikkerhedsforanstaltninger. 19:36 forårsagede et kraftigt stød (M = 7,3) omfattende ødelæggelser, men der var få tilskadekomne.

Dette er det eneste eksempel på en overraskende nøjagtig kortsigtet prognose for et ødelæggende jordskælv i tid, placering og (omtrent) intensitet. Andre, meget få prognoser, der gik i opfyldelse, var imidlertid utilstrækkeligt konkrete. Det vigtigste er antallet af begge uforudsete virkelige begivenheder, og falske alarmer forblev ekstremt høje. Dette betød, at der ikke var nogen pålidelig algoritme til stabil og præcis forudsigelse af seismiske katastrofer, og Haicheng-prognosen var højst sandsynligt blot et usædvanligt vellykket sammenfald af omstændigheder. Ja lidt mere end et år senere, i juli 1976, fandt et jordskælv med M = 7,9 sted 200-300 km øst for Beijing. Byen Tangshan blev fuldstændig ødelagt og dræbte 250 tusinde mennesker. Der var ingen specifikke varsler om katastrofen, og der blev ikke erklæret nogen alarm.

Efter dette, såvel som efter fiaskoen i et langsigtet eksperiment til at forudsige jordskælvet i Parkfield (USA, Californien) i midten af 80'erne af forrige århundrede, herskede skepsis over udsigterne til at løse problemet. Dette blev afspejlet i de fleste af rapporterne på mødet "Evaluation of Earthquake Forecast Projects" i London (1996), afholdt af Royal Astronomical Society og Joint Association of Geophysics, samt i diskussionen af seismologer fra forskellige lande om sider i bladet "Natur"(februar - april 1999).

Meget senere end Tangshan-jordskælvet var den russiske videnskabsmand A. A. Lyubushin, der analyserede geofysiske overvågningsdata fra disse år, i stand til at identificere en anomali, der gik forud for denne begivenhed (i den øverste graf i fig. 1 er den fremhævet af den højre lodrette linje). Den anomali, der svarer til denne katastrofe, er også til stede i den nederste, modificerede graf af signalet. Begge grafer indeholder andre anomalier, der ikke er meget værre end den nævnte, men som ikke falder sammen med jordskælv. Men ingen varsel om Haicheng-jordskælvet (til venstre lodret linje) blev ikke fundet i første omgang; anomalien blev først afsløret efter modifikation af grafen (fig. 1, nederst). Selvom det således var muligt at identificere forstadierne til Tangshan- og i mindre grad Haicheng-jordskælv efterfølgende i dette tilfælde, blev der ikke fundet en pålidelig forudsigelig identifikation af tegn på fremtidige destruktive begivenheder.

I dag analyserer man resultaterne af langsigtede, siden 1997, kontinuerlige optagelser af den mikroseismiske baggrund på japanske øer, A. Lyubushin opdagede, at selv seks måneder før det stærke jordskælv på øen. Hokkaido (M = 8,3; 25. september 2003) var der et fald i den tidsgennemsnitlige værdi af precursorsignalet, hvorefter signalet ikke vendte tilbage til dets tidligere niveau og stabiliserede sig på lave værdier. Siden midten af 2002 er dette blevet ledsaget af en stigning i synkroniseringen af værdierne af denne karakteristik på forskellige stationer. Fra katastrofeteoriens synspunkt er en sådan synkronisering et tegn på den nærme sig overgang af det undersøgte system til en kvalitativt ny tilstand, i dette tilfælde en indikation af en forestående katastrofe. Disse og efterfølgende resultater af behandlingen af de tilgængelige data førte til den antagelse, at begivenheden på øen. Selv om Hokkaido er stærk, er det blot et forskud til en endnu stærkere kommende katastrofe. Så i fig. Figur 2 viser to anomalier i prækursorsignalets adfærd - skarpe minima i 2002 og 2009. Da det første af dem blev efterfulgt af et jordskælv den 25. september 2003, kunne det andet minimum være en varsel om en endnu kraftigere begivenhed med M = 8,5-9. Dets sted blev angivet som "Japanske øer"; det blev mere præcist bestemt retrospektivt efter kendsgerningen. Tidspunktet for hændelsen blev først forudsagt (april 2010) til juli 2010, derefter fra juli 2010 for en ubestemt periode, hvilket udelukkede muligheden for at erklære en alarm. Det skete den 11. marts 2011, og at dømme efter Fig. 2, kunne det have været forventet tidligere og senere.

Denne prognose refererer til de mellemfristede, som tidligere har haft succes. Kortsigtede vellykkede prognoser er altid sjældne: det var ikke muligt at finde noget konsekvent effektivt sæt forløbere. Og nu er der ingen måde at vide på forhånd, i hvilke situationer de samme prækursorer vil være effektive som i A. Lyubushins prognose.

Erfaringer fra fortiden, tvivl og håb for fremtiden

Hvordan er det nuværende tilstand problemer med kortsigtet seismisk prognose? Udvalget af meninger er meget bredt.

I de sidste 50 år har forsøg på at forudsige placeringen og tidspunktet for stærke jordskælv inden for få dage været mislykkede. Det var ikke muligt at identificere forløberne for specifikke jordskælv. Lokale forstyrrelser af forskellige miljøparametre kan ikke være forløbere for individuelle jordskælv. Det er muligt, at en kortsigtet prognose med den nødvendige nøjagtighed generelt er urealistisk.

I september 2012, i løbet af den 33 Generalforsamling Den Europæiske Seismologiske Kommission (Moskva), generalsekretær International Association seismologi og fysik i Jordens indre P. Sukhadolk indrømmede, at banebrydende løsninger inden for seismologi ikke forventes i den nærmeste fremtid. Det blev bemærket, at ingen af de mere end 600 kendte forstadier og intet sæt af dem garanterer forudsigelsen af jordskælv, som forekommer uden forstadier. Det er ikke muligt med sikkerhed at angive stedet, tidspunktet og kraften i katastrofen. Forhåbninger er kun knyttet til forudsigelser, hvor kraftige jordskælv forekommer med en vis hyppighed.

Så er det muligt i fremtiden at øge både nøjagtigheden og pålideligheden af prognosen? Før du leder efter svaret, bør du forstå: hvorfor skulle jordskælv i virkeligheden være forudsigelige? Det antages traditionelt, at ethvert fænomen er forudsigeligt, hvis lignende begivenheder, der allerede har fundet sted, studeres tilstrækkeligt fuldt ud, detaljeret og nøjagtigt, og prognoser kan bygges analogt. Men fremtidige begivenheder finder sted under forhold, der ikke er identiske med de tidligere, og derfor vil helt sikkert adskille sig fra dem på en eller anden måde. Denne tilgang kan være effektiv, hvis der, som det antydes, er forskelle i betingelserne for oprindelsen og udviklingen af den proces, der undersøges, forskellige steder, i anden tid er små og ændrer sit resultat i forhold til størrelsen af sådanne forskelle, det vil sige også ubetydeligt. Når sådanne afvigelser gentages, tilfældige og har forskellige betydninger, ophæver de hinanden væsentligt, hvilket gør det muligt i sidste ende at opnå en ikke helt nøjagtig, men statistisk acceptabel prognose. Muligheden for en sådan forudsigelighed blev dog sat i tvivl i slutningen af det 20. århundrede.

Pendel og sandbunke

Det er kendt, at mange naturlige systemers opførsel beskrives ganske tilfredsstillende af ikke-lineære differentialligninger. Men deres beslutninger på et bestemt kritisk tidspunkt i evolutionen bliver ustabile og tvetydige - den teoretiske udviklingsbane forgrener sig. En eller anden af grenene realiseres uforudsigeligt under indflydelse af en af de mange små tilfældige udsving, der altid forekommer i ethvert system. Det ville kun være muligt at forudsige valget med præcis viden om de indledende betingelser. Men ikke-lineære systemer er meget følsomme over for deres mindste ændringer. På grund af dette fører valg af en sti sekventielt ved kun to eller tre forgreningspunkter (bifurkationer) til det faktum, at opførselen af løsninger til fuldstændig deterministiske ligninger viser sig at være kaotisk. Dette kommer til udtryk - selv med en gradvis stigning i værdierne af enhver parameter, for eksempel tryk - i selvorganiseringen af kollektive uregelmæssige, brat omarrangerende bevægelser og deformationer af systemelementer og deres aggregering. Et sådant regime, der paradoksalt nok kombinerer determinisme og kaos og defineres som deterministisk kaos, forskelligt fra fuldstændig uorden, er på ingen måde exceptionelt, og ikke kun af natur. Lad os give de enkleste eksempler.

Ved at klemme en fleksibel lineal strengt langs længdeaksen, vil vi ikke være i stand til at forudsige, i hvilken retning den vil bøje. Ved at svinge et gnidningsløst pendul så meget, at det når punktet af den øvre, ustabile ligevægtsposition, men ikke mere, vil vi ikke være i stand til at forudsige, om pendulet vil gå baglæns eller foretage en fuld omdrejning. Sender en billardbold i retning af en anden forudser vi omtrent den sidstnævntes bane, men efter dens kollisioner med den tredje, og endnu mere med den fjerde bold, vil vores forudsigelser vise sig at være meget unøjagtige og ustabile. Ved at øge en bunke sand med en ensartet tilføjelse, når en vis kritisk vinkel af dens hældning er nået, vil vi sammen med rullen af individuelle sandkorn se uforudsigelige lavine-lignende sammenbrud af spontant opståede sammenhopninger af korn. Dette er den deterministisk-kaotiske adfærd af et system i en tilstand af selvorganiseret kritikalitet. De enkelte sandkorns mekaniske adfærdsmønstre suppleres her med kvalitativt nye egenskaber, der er bestemt af de indre forbindelser af tilslaget af sandkorn som et system.

På en grundlæggende lignende måde dannes den diskontinuerlige struktur af stenmasser - fra den indledende spredte mikrorevnelse til væksten af individuelle revner, derefter til deres vekselvirkninger og indbyrdes forbindelser. Den hurtige vækst af en enkelt, tidligere uforudsigelig forstyrrelse blandt konkurrerende forstyrrer gør det til et stort seismogent brud. I denne proces forårsager hver enkelt handling af bruddannelse uforudsigelige omlægninger af strukturen og spændingstilstanden i massivet.

I ovenstående og andre lignende eksempler forudsiges hverken de endelige eller mellemliggende resultater af den ikke-lineære udvikling bestemt af de indledende betingelser. Dette skyldes ikke indflydelsen fra mange faktorer, der er svære at tage højde for, eller uvidenhed om lovene mekanisk bevægelse, men med umuligheden af at estimere startbetingelserne absolut nøjagtigt. Under disse omstændigheder skubber selv de mindste forskelle hurtigt indledende tætte udviklingsbaner så langt som muligt.

Den traditionelle strategi til at forudsige katastrofer kommer ned til at identificere en distinkt forløber-anomali, genereret for eksempel af koncentrationen af spændinger ved enderne, knæk og skæringspunkter af diskontinuiteter. For at blive et pålideligt tegn på et kommende stød skal en sådan anomali være enkelt og skille sig ud i kontrast mod den omgivende baggrund. Men det virkelige geomiljø er struktureret anderledes. Under belastning opfører den sig som en ru og selvlignende blok (fraktal). Det betyder, at en blok af ethvert skalaniveau indeholder relativt få blokke af mindre størrelser, og hver af dem indeholder det samme antal endnu mindre osv. I en sådan struktur kan der ikke være tydeligt isolerede anomalier på en homogen baggrund, den indeholder ikke -kontrasterende makro-, meso- og mikroanomalier.

Dette gør traditionel taktik til at løse problemet forgæves. Sporing af forberedelsen af seismiske katastrofer samtidigt på flere relativt tætte steder potentiel fare foci reducerer sandsynligheden for at gå glip af en begivenhed, men øger samtidig sandsynligheden for en falsk alarm, da de observerede anomalier ikke er isolerede og ikke kontrasteres i det omgivende rum. Det er muligt at forudse den deterministisk-kaotiske karakter af den ikke-lineære proces som helhed, dens individuelle stadier og scenarier for overgangen fra stadie til stadie. Men den nødvendige pålidelighed og nøjagtighed af kortsigtede prognoser for specifikke begivenheder forbliver uopnåelige. Den langvarige og næsten universelle tro på, at enhver uforudsigelighed kun er en konsekvens af utilstrækkelig viden, og at med en mere komplet og detaljeret undersøgelse vil et komplekst, kaotisk billede helt sikkert blive erstattet af et enklere, og prognosen vil blive pålidelig, vendt ude at være en illusion.

Jorden har én uheldig egenskab: den forsvinder nogle gange under ens fødder, og det skyldes ikke altid resultaterne af en munter fest i venlig cirkel. Jordrystelser får asfalt til at rejse sig, og huse styrter sammen. Hvad er der derhjemme?! — katastrofale jordskælv kan hæve eller ødelægge bjerge, udtørre søer og vende floder. I sådanne situationer har beboere i huse, bjerge og kyster kun én ting tilbage at gøre: forsøge at overleve bedst muligt.

Mennesker er blevet konfronteret med jordens himmelhvælvings vold omtrent siden det tidspunkt, hvor de steg ned på denne himmelhvælving fra træerne. Tilsyneladende går de første forsøg på at forklare karakteren af jordskælv tilbage til begyndelsen af den menneskelige æra, hvor underjordiske guder, dæmoner og andre pseudonymer for tektoniske bevægelser forekommer rigeligt. Efterhånden som vores forfædre fik permanent bolig med tilhørende fæstninger og hønsegårde, blev skaden ved at ryste jorden under dem større, og ønsket om at formilde Vulcan, eller i det mindste forudsige hans unåde, blev stærkere.

Imidlertid, forskellige lande i oldtiden blev de rystet af forskellige enheder. Den japanske version giver hovedrollen til gigantiske havkat, der lever under jorden, og som nogle gange bevæger sig. I marts 2011 førte endnu et fiskeoptøj til et kraftigt jordskælv og tsunami.

Ordning for tsunami-udbredelse i Stillehavet. Billedet viser i farver højden af divergeringen forskellige sider bølger genereret af et jordskælv nær Japan. Lad os huske på, at jordskælvet den 11. marts bragte en tsunamibølge ned på Japans kyst, hvilket førte til mindst 20 tusinde menneskers død, udbredt ødelæggelse og omdannelsen af ordet "Fukushima" til et synonym for Tjernobyl. At reagere på en tsunami kræver stor hastighed. Havbølgernes hastighed måles i kilometer i timen, og seismiske bølger måles i kilometer i sekundet. På grund af dette er der en tidsreserve på 10-15 minutter, hvor det er nødvendigt at underrette beboerne i det truede område.

Ustabilt firmament

Jordskorpen er i meget langsom, men kontinuerlig bevægelse. Kæmpe blokke presser mod hinanden og bliver deforme. Når spændingerne overstiger trækstyrken, bliver deformationen uelastisk - jordens faste stoffer knækker, og lagene forskydes langs forkastningen med elastisk rekyl. Denne teori blev først foreslået for næsten hundrede år siden af den amerikanske geofysiker Harry Reid, som studerede jordskælvet i 1906, der næsten fuldstændig ødelagde San Francisco. Siden da har videnskabsmænd foreslået mange teorier, der beskriver hændelsesforløbet på forskellige måder, men det grundlæggende princip forbliver i generelle oversigt Samme.

Havets dybde er variabel. Ankomsten af en tsunami er ofte forudgået af en tilbagetrækning af vand fra kysten. Elastiske deformationer af jordskorpen forud for et jordskælv efterlader vandet på plads, men bundens dybde i forhold til havniveauet ændrer sig ofte. Overvågning havdybde udføres af et netværk af specielle instrumenter - tidevandsmålere, installeret både på kysten og i en afstand fra kysten.

De mange forskellige versioner øger desværre ikke mængden af viden. Det er kendt, at kilden (i videnskabelige termer, hypocenteret) til et jordskælv er et udvidet område, hvor ødelæggelsen af sten sker med frigivelse af energi. Dens volumener er direkte relateret til størrelsen af hypocenteret - jo større det er, jo stærkere rystelsen. Udbrud ødelæggende jordskælv strække sig over ti og hundreder af kilometer. Kilden til Kamchatka-jordskælvet i 1952 havde således en længde på omkring 500 km, og Sumatran-jordskælvet, der forårsagede det værste i december 2004 moderne historie tsunami - mindst 1300 km.

Dimensionerne af hypocenteret afhænger ikke kun af de spændinger, der er akkumuleret i det, men også af klippernes fysiske styrke. Hvert enkelt lag, der befinder sig i ødelæggelseszonen, kan enten revne, øge omfanget af begivenheden eller overleve. Det endelige resultat viser sig i sidste ende at afhænge af mange faktorer, der er usynlige fra overfladen.

Tektonik i billeder. Kollisionen af litosfæriske plader fører til deres deformation og spændingsakkumulering.

Seismisk klima

Seismisk zoneinddeling af et territorium gør det muligt at forudsige styrken af mulige rystelser på et givet sted, selv uden at angive det nøjagtige sted og tidspunkt. Det resulterende kort kan sammenlignes med et klimakort, men i stedet for det atmosfæriske klima viser det et seismisk klima - en vurdering af den mulige styrke af et jordskælv et givet sted.

De første oplysninger er data om seismisk aktivitet i fortiden. Desværre går historien om instrumentelle observationer af seismiske processer lidt over hundrede år tilbage og i mange regioner endnu mindre. Indsamling af data fra historiske kilder: beskrivelser selv af gamle forfattere er normalt nok til at bestemme intensiteten af et jordskælv, da de tilsvarende skalaer er bygget på basis af hverdagens konsekvenser - ødelæggelse af bygninger, menneskers reaktion osv. Men dette er selvfølgelig ikke nok - menneskeheden er stadig for ung. Hvis i nogle region for sidste par Der har ikke været et jordskælv med en styrke på 10 i tusinder af år, men det betyder ikke, at det ikke vil ske der næste år. Farvel vi taler om om almindeligt lavt byggeri, kan en risiko for dette niveau tolereres, men placeringen af atomkraftværker, olierørledninger og andre potentielt farlige genstande kræver klart større præcision.