Hvordan forutsi et jordskjelv. Forsøk på å forutsi jordskjelv

Hei alle sammen! Velkommen til sidene på bloggen min om sikkerhet. Mitt navn er Vladimir Raichev, og i dag bestemte jeg meg for å fortelle deg hvilke varsler om jordskjelv som finnes. Hvorfor, lurer jeg på, blir så mange mennesker ofre for jordskjelv? Kan de ikke forutses?

Nylig stilte elevene mine meg dette spørsmålet. Spørsmålet er selvfølgelig ikke uaktuelt, selv synes jeg det er veldig interessant. I en lærebok om livssikkerhet leste jeg at det er flere typer jordskjelvvarsling:

Langsiktig. Enkel statistikk, hvis du analyserer jordskjelv på seismiske belter, kan du identifisere et visst mønster i forekomsten av jordskjelv. Med en feil på flere hundre år, men vil dette virkelig hjelpe oss?
Middels sikt. Jordsmonnets sammensetning studeres (under jordskjelv endres det) og med en feil på flere tiår kan det antas at et jordskjelv vil oppstå. Har det blitt lettere? Jeg tror ikke det.
Kort. Denne typen prognoser involverer sporing av seismisk aktivitet og lar deg fange begynnende vibrasjoner jordens overflate. Tror du denne prognosen vil hjelpe oss?

Utviklingen av dette problemet er imidlertid ekstremt vanskelig. Kanskje ingen vitenskap opplever slike vanskeligheter som seismologi. Hvis, når de varsler været, kan meteorologer direkte observere forholdene luftmasser: temperatur, fuktighet, vindhastighet, så er jordens innvoller tilgjengelig for direkte observasjoner bare gjennom borehull.

Det meste dype brønner når ikke engang 10 kilometer, mens jordskjelv oppstår på 700 kilometers dyp. Prosessene som er knyttet til forekomsten av jordskjelv kan nå enda større dybder.

Endring av kystlinjeposisjon som et tegn på et forestående jordskjelv

Likevel fører forsøk på å identifisere faktorer som går foran jordskjelv, selv om det sakte, fortsatt til positive resultater. Det ser ut til at en endring i posisjonen til kystlinjen i forhold til havnivå kan tjene som en forvarsel om jordskjelv.

Men i mange land, under de samme forholdene, ble ikke jordskjelv observert, og omvendt - når posisjonen til kystlinjen var stabil, skjedde det jordskjelv. Dette er tilsynelatende forklart av forskjellen i de geologiske strukturene på jorden.

Følgelig kan ikke denne funksjonen være universell for jordskjelvvarsel. Men det bør bemerkes at endringen i høyde kystlinje var drivkraften til å gjøre spesielle observasjoner av deformasjoner av jordskorpen ved hjelp av geodetiske undersøkelser og spesielle instrumenter.

Endringer i den elektriske ledningsevnen til bergarter er en annen indikator på et begynnende jordskjelv

Endringer i forplantningshastigheten av elastiske vibrasjoner, elektriske motstander og magnetiske egenskaper jordskorpen. Altså i områdene Sentral Asia når du studerer elektrisk ledningsevne steiner Det ble funnet at noen jordskjelv ble innledet av en endring i elektrisk ledningsevne.

Under sterke jordskjelv frigjøres enorm energi fra jordens dyp. Det er vanskelig å innrømme at prosessen med akkumulering av enorm energi før bruddet på jordskorpen, det vil si et jordskjelv, fortsetter subtilt. Sannsynligvis vil observasjoner av disse prosessene over tid, ved hjelp av mer avansert geofysisk utstyr, gjøre det mulig å forutsi jordskjelv nøyaktig.

Utvikling moderne teknologi, som nå gjør det mulig å bruke laserstråler for mer nøyaktige geodetiske målinger, elektronisk datateknologi for behandling av informasjon fra seismologiske observasjoner, og moderne ultrasensitive instrumenter åpner store muligheter for seismologi.

Radonutslipp og dyreadferd er advarselstegn på kommende skjelvinger

Forskere har oppdaget at før skjelvinger endres innholdet av radongass i jordskorpen. Dette skjer tilsynelatende på grunn av kompresjon av jordens bergarter, som et resultat av at gass fortrenges fra store dyp. Dette fenomenet ble observert ved gjentakelse seismiske skjelvinger.

Komprimeringen av jordiske bergarter kan åpenbart forklare et annet fenomen, som i motsetning til de som er oppført, har gitt opphav til mange legender. I Japan er det observert små fisk av en viss variasjon å bevege seg til overflaten av havet før et jordskjelv.

Det antas at dyr i noen tilfeller føler tilnærmingen til jordskjelv. Det er imidlertid praktisk talt vanskelig å bruke disse fenomenene som forvarsel, fordi sammenligningen av dyreatferd i vanlige situasjoner og før et jordskjelv begynner når det allerede har skjedd. Dette gir noen ganger opphav til ulike ubegrunnede dommer.

Arbeid knyttet til letingen etter jordskjelvvarslere utføres i en rekke retninger. Det ble bemerket at etableringen av store reservoarer ved vannkraftverk i noen seismisk aktive soner i USA og Spania bidrar til en økning i jordskjelv.

En spesialopprettet internasjonal kommisjon for å studere store reservoarers innflytelse på seismisk aktivitet antydet at inntrengning av vann i bergarter reduserer deres styrke, noe som kan forårsake et jordskjelv.

Erfaring har vist at arbeid med å lete etter jordskjelvvarslere krever tettere samarbeid mellom forskere. Utviklingen av problemet med jordskjelvprediksjon har inngått ny fase mer grunnforskning basert på moderne tekniske virkemidler, og det er all grunn til å håpe at det blir løst.

Jeg anbefaler at du leser artiklene mine om jordskjelv, for eksempel om Messina-skjelvet i Italia, eller TOPPEN av de kraftigste jordskjelvene i menneskehetens historie.

Som du kan se, venner, er å forutsi et jordskjelv en veldig vanskelig oppgave som ikke alltid er mulig å oppnå. Og med dette sier jeg farvel til deg. Ikke glem å abonnere på bloggnyhetene for å være blant de første som får vite når nye artikler slippes. Del denne artikkelen med vennene dine på i sosiale nettverk, det er en liten ting for deg, men jeg er fornøyd. Jeg ønsker deg alt godt, bye bye.

Ved å legge til noen praktiske data til svaret ovenfor om Gutenberg-Richter-forhold, er her en graf over den kumulative sannsynligheten for jordskjelv i en bestemt provins i Japan basert på observerte frekvenser over mange hundre år:

Forholdet er betydelig log-lineært (ifølge G-R); hvis du aksepterer at forholdet vil støtte høyere størrelser, estimerer du sannsynligheten for en M10-hendelse på det stedet hvert 30.000. år.

For å få et estimat for "hvor som helst i verden", trenger du kumulative data for alle. Et godt sted å starte er USGS-nettstedet - de har en hendig tabell med data som går tilbake til 1900.

Å ta disse dataene og plotte dem på en logaritmisk linjegraf, og deretter ekstrapolere den lineære tilpasningen, gir følgende graf:

Dette er ganske skummelt fordi det står at sjansen for et M10-jordskjelv hvor som helst i verden er 1 av 100 i et gitt år. Legg merke til at jeg plottet dataene for størrelsen x til x.9 på stedet x), noe som undervurderer situasjonen litt. Legg også merke til at i ekstreme tilfeller med veldig store jordskjelv (8 og over), ser dataene ut som de kan avvike fra en rett linje, men det er ikke nok data til å trekke noen sikre konklusjoner om formen.

Det er noen flere forbehold. For det første kan det antas at modellen kan ekstrapoleres: en bestemt feil kan ikke utformes for å lagre energien som trengs for en M10-hendelse, siden den alltid vil frigjøre energi før den kommer dit (og det kan være en effekt "stressskygger" , som sier at etter et stort jordskjelv er sannsynligheten for et nytt stort midlertidig redusert fordi påkjenningene er lettet, så denne modellen kan bare brukes "over en lang periode" og gjenspeiler ikke nøyaktig risikoen for et jordskjelv i neste fem år ).

Likevel – én prosent.

Et jordskjelv med styrke 10 er faktisk mulig, men svært usannsynlig. Du ser at frekvensen av et jordskjelv er bestemt av Gutenberg-Richter-loven:

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

der $ N $ er antall jordskjelv $\ge M (magnitude) $ og $ a, b $ er konstanter. Som du kan se, jo større M er, jo mindre er N. $ a, b $ løses vanligvis statistisk, gjennom observasjonsdata og regresjon. Men til pålydende kan du lett se at store jordskjelv blir mindre og mindre hyppige på et eksponentielt nivå.

Hva er et jordskjelv med styrke 10? Min gjetning er subduksjonssonen siden det er her de høyeste jordskjelvene oppstår. Hva er subduksjonssonen? Enhver gjetning er like god som min, Chile eller Tonga, selv om det også er viktig å merke seg at størrelsen på jordskjelvet ofte er relatert til størrelsen på feilen: Jeg tror ikke det er en feil som er lang/stor nok til å generere en $M\ge 10,0$ jordskjelv på jorden for tiden.

Er jordskjelv med styrke 10 mulig?

Mega-Quack-ideen - et jordskjelv med styrke 10 eller større - er teoretisk mulig, men svært usannsynlig. jordskjelvets størrelse er delvis basert på lengden på forkastningene - jo lengre forkastningen er, desto større er jordskjelvet. Den enkle sannheten er at det ikke er noen kjente feil som kan generere et megaskjelv på 10 eller større ()

Hvor er det mest sannsynlig jordskjelv med styrke 10?

Ni av ti største jordskjelv Hendelsene som vil skje i forrige århundre var subduksjonssonehendelser. Dette inkluderer det store chilenske jordskjelvet i 1960, som ved M 9,5 var det største jordskjelvet som noen gang er registrert, jordskjelvet og tsunamien i Det indiske hav i 2004 og Tōhoku-jordskjelvet og tsunamien i 2011. ()

Hva er den mest sannsynlige frekvensen av jordskjelv med styrke 10?

Hvis de var mulig, gitt det i skrevet historie ikke et eneste ord er skrevet ned, det er ingen mulighet for syndenes forlatelse uten stor usikkerhet. Historiske data er misvisende. For en forklaring, se: (1) "Dette er sannsynligvis en observasjonseffekt som er ganske vanlig i geovitenskap." (2) " "

Hvor store er jordskjelv med styrke 10?

Veldig stor. For å forstå dette Kake diagram viser det totale seismiske momentet frigjort av jordskjelv i perioden 1906–2005, med de største individuelle jordskjelvene (til venstre) og klyngene av jordskjelv (til høyre). Det tynne båndet fra jordskjelvet i San Francisco i 1906 er også vist for sammenligningsformål. M w angir størrelsen på jordskjelvet på instant-in-time skalaen.

TEKST: Global seismisk utgivelse fra 1906 til 2005, grafen viser at nesten 25 % av verdens jordskjelvenergi i løpet av et århundre var konsentrert i det store chilenske jordskjelvet alene.

Det er definitivt mulig, men ikke veldig sannsynlig, som nevnt ovenfor. En uvanlig lang subduksjonssone, som Peru-Chile-graven, Aleutian-graven eller Japan-Kamchatka-graven, ville ha ødelagt som regelå ringe henne. Det må med andre ord være et jordskjelv som rammer Russland og Japan samtidig, eller et jordskjelv som rammer Colombia, Ecuador, Peru og Chile samtidig osv.

I tillegg vil ikke et jordskjelv på Moment Magnitude 10 nødvendigvis være mye forskjellig når det gjelder hvor langt bygninger strekker seg fra for eksempel en 8 eller en 9. Rystelsen vil imidlertid vare mye lenger - rundt 30 minutter - og vil spre seg over mye større område. Og så er det selvfølgelig tsunamier som kan ramme landet mens ristingen fortsatt fortsetter, noe som i stor grad øker skadene et jordskjelv kan forårsake.

I dag går vitenskapen fremover med store skritt, og folk kan forutsi og forutsi mange ting på forhånd. naturfenomener, inkludert naturkatastrofer. Et jordskjelv er en av de farligste manifestasjonene av vår planets natur, det kan forårsake enorm skade. Er det mulig å forutsi slike geologiske forstyrrelser i dag? Hvordan gjør forskere dette? Svarene på disse spørsmålene er av interesse for mange mennesker, først og fremst de som bor i seismisk farlige områder.

Vitenskapen har gitt menneskeheten visse evner til å forutsi geologiske katastrofer, selv om spådommer ikke alltid er 100% nøyaktige. Det er verdt å snakke om hvordan de er laget.

Hva forårsaker jordskjelv?

Jordskjelv er en konsekvens geologiske prosesser flyter i mantelen og skorpen. Litosfæriske plater beveger seg, og i normale situasjoner er denne bevegelsen knapt merkbar. Imidlertid akkumuleres stress på skorpeforkastninger på grunn av ujevne bevegelser, som til slutt forårsaker jordskjelv. Disse fenomenene observeres ikke overalt, de er karakteristiske for geologisk turbulente steder ved kryssene i jordskorpen. Det mest ustabile stedet er den såkalte "ildringen", som strekker seg langs utkanten av Stillehavet. Den rammer inn den største litosfæriske platen på planeten, som dette havet ligger på.

Relatert materiale:

Hvordan har jordens overflate endret seg?

Enhver, selv den minste, bevegelse av en slik masse av jordskorpen kan ikke skje smertefritt, så jordskjelv oppstår konstant langs periferien. Det er også massiv vulkansk aktivitet der.

Forutsigelser om jordskjelv i fortiden

Folk har lenge forsøkt å forutsi naturkatastrofer. De første vellykkede skritt i denne retningen ble tatt for tusenvis av år siden i geologisk turbulente områder. I Kina var gamle forskere i stand til å lage en uvanlig vase, som ble funnet av moderne arkeologer under utgravninger. Keramiske drager sitter på kanten av vasen og holder hver sin ball i munnen. Ved de minste vibrasjoner på jorden, som varsler om et forestående jordskjelv, falt baller ut av munnen til dragene - først og fremst fra retningen av kilden til det fremtidige jordskjelvet. På denne måten kunne folk finne ut i tide om en forestående katastrofe, og til og med om hvilken side kilden til katastrofen ville ligge.

Japan hadde også sin egen utvikling - dette landet har alltid vært et turbulent sted. Her stolte folk mer på observasjoner av naturen. Før et jordskjelv stiger bunnfisken til de øvre vannlagene. Dette ble lagt merke til av fiskere, som hver gang i slike tilfeller skyndte seg hjem for å advare sine kjære om den forestående katastrofen.

Relatert materiale:

Hvorfor skjer jordskjelv?

Interessant fakta : Steinbit i japanske legender blir sett på som en fisk som symboliserer jord og stabilitet. Kanskje skyldes dette nettopp det faktum at fisken i en rolig geologisk situasjon svømmer fredelig og sakte på bunnen, og før jordskjelv begynner den å haste rundt og lete etter ly.

Det ble også bemerket at ilden som brenner på et stearinlys eller splint går kraftig ned før jordskjelv, og stearinlyset brenner ut veldig raskt. Dette skyldes geomagnetiske endringer som skjer før en katastrofe. Også overalt la folk merke til angsten for kjæledyr og deres ønske om å forlate huset før en katastrofe. Basert på disse og andre tegn klarte folk fra fortiden ofte å redde seg selv, sine kjære eller eiendom ved å forlate sine hjem og byer i tide.

Moderne metoder for jordskjelvprediksjon

I dag brukes seismografer for å forhindre jordskjelv. Disse enhetene er spesielt følsomme sensorer som registrerer eventuelle vibrasjoner på jordoverflaten. Siden mikrosjokk først observeres før et jordskjelv, gir enheten ganske nøyaktige spådommer. Han registrerer disse advarselsskiltene og overfører informasjonen til forskere, som advarer folk gjennom media. I dag kan hvert individ ha sin egen lille seismograf til disposisjon - det er individuelle seismiske monitorer til salgs som registrerer endringer og overfører dem innenfor et nettverk, som lar deg motta advarsler og sende dem.

Det går ikke et år uten at det skjer et katastrofalt jordskjelv et sted, som forårsaker total ødeleggelse og ofre, hvorav antallet kan nå flere titalls og hundretusener. Og så er det tsunamien – unormalt høye bølger som oppstår i havene etter jordskjelv og skyller bort landsbyer og byer sammen med deres innbyggere på de lave breddene. Disse katastrofene er alltid uventede; deres plutselige og uforutsigbarhet er skremmende. Er moderne vitenskap virkelig ikke i stand til å forutse slike katastrofer? Tross alt spår de orkaner, tornadoer, værforandringer, flom, magnetiske stormer, til og med vulkanutbrudd, men med jordskjelv - fullstendig fiasko. Og samfunnet tror ofte at forskerne har skylden. I Italia ble altså seks geofysikere og seismologer stilt for retten for ikke å forutsi jordskjelvet i L'Aquila i 2009, som tok livet av 300 mennesker.

Det ser ut til at det er mange forskjellige instrumentelle metoder, enheter som registrerer de minste deformasjonene av jordskorpen. Men jordskjelvvarselet slår feil. Så hva er greia? For å svare på dette spørsmålet, la oss først vurdere hva et jordskjelv er.

Jordens øverste skall - litosfæren, som består av en solid skorpe med en tykkelse på 5–10 km i havene og opptil 70 km under fjellkjeder - er delt inn i en rekke plater som kalles litosfæriske. Nedenfor er også den solide øvre mantelen, eller rettere sagt, dens øverste del. Disse geosfærene består av ulike bergarter som har høy hardhet. Men i tykkelsen av den øvre mantelen på forskjellige dyp er det et lag kalt asthenospheric (fra gresk asthenos - svak), som har en lavere viskositet sammenlignet med de ovennevnte og underliggende mantelbergartene. Det antas at astenosfæren er "smøremidlet" som litosfæriske plater og deler av den øvre mantelen kan bevege seg gjennom.

Under bevegelsen kolliderer platene noen steder og danner enorme foldede fjellkjeder, tvert imot deler de seg for å danne hav, hvis skorpe er tyngre enn jordskorpen og er i stand til å synke under dem. Disse plateinteraksjonene forårsaker enorm stress i bergarter, komprimerer eller omvendt strekker dem. Når spenninger overstiger strekkstyrken til bergarter, gjennomgår de en veldig rask, nesten øyeblikkelig forskyvning og brudd. Øyeblikket for denne forskyvningen utgjør et jordskjelv. Skal vi forutsi det, må vi gi en prognose for sted, tid og mulig styrke.

Ethvert jordskjelv er en prosess som skjer med en viss begrenset hastighet, med dannelse og fornyelse av mange brudd i forskjellig skala, som rives opp av hver av dem med frigjøring og omfordeling av energi. Samtidig er det nødvendig å tydelig forstå at bergarter ikke er et kontinuerlig homogent massiv. Den har sprekker, strukturelt svekkede soner, som reduserer dens totale styrke betydelig.

Utbredelseshastigheten til et brudd eller brudd når flere kilometer per sekund, ødeleggelsesprosessen dekker et visst volum av steiner - kilden til jordskjelvet. Senteret kalles hyposenteret, og dets projeksjon på jordoverflaten kalles jordskjelvets episenter. Hyposentre er lokalisert på forskjellige dyp. De dypeste er opptil 700 km, men ofte mye mindre.

Intensiteten, eller styrken, til jordskjelv, som er så viktig for prognoser, er karakterisert i punkter (et mål på ødeleggelse) på MSK-64-skalaen: fra 1 til 12, samt styrke M, en dimensjonsløs verdi foreslått av en professor ved Californian Teknologisk institutt C. F. Richter, som reflekterer mengden frigjort total energi av elastiske vibrasjoner.

Hva er en prognose?

For å vurdere muligheten og den praktiske nytten av jordskjelvvarsling, er det nødvendig å tydelig definere hvilke krav den skal oppfylle. Dette er ikke en gjetning, ikke en triviell spådom åpenbart vanlige arrangementer. En prognose er definert som en vitenskapelig basert vurdering av sted, tid og tilstand for et fenomen, hvis mønstre for forekomst, spredning og endring er ukjente eller uklare.

Grunnleggende forutsigbarhet av seismiske katastrofer lange år det var ingen tvil. Troen på vitenskapens grenseløse prediktive potensial ble støttet av tilsynelatende ganske overbevisende argumenter. Seismiske hendelser med frigjøring av enorm energi kan ikke forekomme i jordens tarmer uten forberedelse. Det bør inkludere visse restruktureringer av strukturen og geofysiske felt, jo større jo mer intenst det forventede jordskjelvet. Manifestasjoner av slik omstrukturering - unormale endringer visse parametere for det geologiske miljøet identifiseres ved metoder for geologisk, geofysisk og geodetisk overvåking. Oppgaven var derfor å ha de nødvendige teknikkene og utstyret, i tide å registrere forekomsten og utviklingen av slike uregelmessigheter.

Det viste seg imidlertid at selv i områder hvor det utføres kontinuerlige nøye observasjoner - i California (USA), Japan - skjer de sterkeste jordskjelvene uventet hver gang. Få pålitelig og nøyaktig prognose empirisk er det ikke mulig. Årsaken til dette ble sett i utilstrekkelig kunnskap om mekanismen til prosessen som ble undersøkt.

Dermed ble den seismiske prosessen på forhånd ansett som prinsipielt forutsigbar dersom mekanismer, bevis og nødvendige teknikker, uklare eller utilstrekkelige i dag, blir forstått, supplert og forbedret i fremtiden. Det er ingen grunnleggende uoverstigelige hindringer for prognoser. Postulater arvet fra klassisk vitenskap ubegrensede muligheter vitenskapelig kunnskap, prediksjon av prosesser av interesse for oss var, inntil relativt nylig, de første prinsippene for enhver naturvitenskapelig forskning. Hvordan forstås dette problemet nå?

Det er ganske åpenbart at selv uten spesiell forskning er det mulig å trygt "forutsi", for eksempel, et sterkt jordskjelv i den svært seismiske overgangssonen fra det asiatiske kontinentet til Stillehavet i løpet av de neste 1000 årene. Det kan like «rimelig» sies at et jordskjelv med en styrke på 5,5 vil inntreffe i området Iturup Island i Kuril Ridge i morgen klokken 14:00 Moskva-tid. Men prisen for slike prognoser er småpenger. Den første av prognosene er ganske pålitelig, men ingen trenger den på grunn av den ekstremt lave nøyaktigheten; den andre er ganske nøyaktig, men også ubrukelig, fordi påliteligheten er nær null.

Fra dette er det klart at: a) på et gitt kunnskapsnivå innebærer en økning i prognosens pålitelighet en reduksjon i nøyaktigheten, og omvendt; b) hvis prognosenøyaktigheten til to parametere (for eksempel plasseringen og størrelsen på et jordskjelv) er utilstrekkelig, mister selv en nøyaktig prediksjon av den tredje parameteren (tid) praktisk betydning.

Dermed er hovedoppgaven og hovedvanskeligheten Jordskjelvvarsling er at spådommene om plassering, tid og energi eller intensitet vil tilfredsstille kravene til praksis både når det gjelder nøyaktighet og pålitelighet. Disse kravene varierer imidlertid ikke bare avhengig av oppnådd kunnskapsnivå om jordskjelv, men også av de spesifikke prognosemålene som er oppfylt. forskjellige typer prognose. Det er vanlig å fremheve:

seismisk sonering (seismisitetsestimater i flere tiår - århundrer);
prognoser: langsiktig (i år - tiår), mellomlang sikt (i måneder - år), kortsiktig (i tiden 2-3 dager - timer, på plass 30-50 km) og noen ganger operative (i timer - minutter ).

Den kortsiktige prognosen er spesielt relevant: det er dette som er grunnlaget for spesifikke advarsler om den kommende katastrofen og for hastetiltak for å redusere skadene fra den. Kostnaden for feil her er svært høy. Disse feilene er av to typer:

En "falsk alarm" er når, etter å ha tatt alle tiltak for å minimere antall skader og materielle tap, det forutsagte kraftige jordskjelvet ikke inntreffer.
"Manglet målet" da jordskjelvet som fant sted ikke ble spådd. Slike feil er ekstremt vanlige: nesten alle katastrofale jordskjelv er uventede.

I det første tilfellet kan skaden fra å forstyrre livsrytmen og arbeidet til tusenvis av mennesker være veldig stor, i det andre er konsekvensene fulle av ikke bare materielle tap, men også menneskelige tap. I begge tilfeller er det moralske ansvaret til seismologer for en feil prognose svært høyt. Dette tvinger dem til å være ekstremt forsiktige når de utsteder (eller ikke utsteder) offisielle advarsler til myndighetene om den forestående faren. I sin tur innser myndighetene de enorme vanskelighetene og de forferdelige konsekvensene av å stoppe funksjonen til et tettbefolket område eller stor by i det minste for en dag eller to har de på ingen måte hastverk med å følge anbefalingene fra mange "amatør" uoffisielle prognosemakere som erklærer 90% og til og med 100% pålitelighet av spådommene deres.

Den høye prisen på uvitenhet

I mellomtiden er uforutsigbarheten til geokatastrofer svært kostbar for menneskeheten. Som den russiske seismologen A.D. Zavyalov bemerker, utgjorde for eksempel jordskjelv fra 1965 til 1999 13 % av det totale naturkatastrofer i verden. Fra 1900 til 1999 var det 2000 jordskjelv med en styrke større enn 7. I 65 av dem var M større enn 8. Menneskelige tap fra jordskjelv på 1900-tallet utgjorde 1,4 millioner mennesker. Av disse, i løpet av de siste 30 årene, da antallet ofre begynte å bli beregnet mer nøyaktig, var det 987 tusen mennesker, det vil si 32,9 tusen mennesker per år. Blant alle naturkatastrofer er jordskjelv på tredjeplass når det gjelder antall dødsfall (17 % av det totale antallet dødsfall). I Russland, på 25 % av området, hvor rundt 3000 byer og tettsteder, 100 store vannkraft- og termiske kraftverk og fem kjernekraftverk er lokalisert, er seismiske sjokk med en intensitet på 7 eller mer mulig. De sterkeste jordskjelvene i det tjuende århundre skjedde i Kamchatka (4. november 1952, M = 9,0), på Aleutian Islands (9. mars 1957, M = 9,1), i Chile (22. mai 1960, M = 9,5 ), i Alaska (28. mars 1964, M = 9,2).

Listen over de sterkeste jordskjelvene de siste årene er imponerende.

2004, 26. desember. Sumatra-Andaman jordskjelv, M = 9,3. Det sterkeste etterskjelvet (gjentatt sjokk) med M = 7,5 inntraff 3 timer 22 minutter etter hovedsjokket. I løpet av de første 24 timene etter den ble det registrert om lag 220 nye jordskjelv med M > 4,6. Tsunamien rammet kysten av Sri Lanka, India, Indonesia, Thailand, Malaysia; 230 tusen mennesker døde. Tre måneder senere oppsto et etterskjelv med M = 8,6.

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

2005, 8. oktober. Pakistan, jordskjelv med M = 7,6; 73 tusen mennesker døde, mer tre millioner ble forlatt hjemløse.

2006, 27. mai. Java Island, jordskjelv med M = 6,2; 6 618 mennesker døde, 647 tusen ble hjemløse.

2008, 12. mai. Sichuan-provinsen, Kina, 92 km fra Chengdu, jordskjelv M = 7,9; 87 tusen mennesker ble drept, 370 tusen ble såret, 5 millioner ble hjemløse.

2009, 6. april. Italia, jordskjelv med M = 5,8 nær den historiske byen L'Aquila; 300 mennesker ble ofre, 1,5 tusen ble skadet, mer enn 50 tusen ble hjemløse.

2010, 12. januar. Haiti Island, noen mil utenfor kysten, to jordskjelv med M = 7,0 og 5,9 i løpet av få minutter. Omtrent 220 tusen mennesker døde.

2011, 11. mars. Japan, to jordskjelv: M = 9,0, episenter 373 km nordøst for Tokyo; M = 7,1, episenter 505 km nordøst for Tokyo. Katastrofal tsunami, mer enn 13 tusen mennesker døde, 15,5 tusen ble savnet, ødeleggelse av atomkraftverket. 30 minutter etter hovedsjokket - et etterskjelv med M = 7,9, deretter et nytt sjokk med M = 7,7. I løpet av det første døgnet etter jordskjelvet ble det registrert ca 160 sjokk med styrke fra 4,6 til 7,1, hvorav 22 sjokk med M > 6. I løpet av det andre døgnet var antall registrerte etterskjelv med M > 4,6 ca 130 (hvorav 7 etterskjelv med M > 6,0). I løpet av den tredje dagen falt dette tallet til 86 (inkludert ett sjokk med M = 6,0). Den 28. dagen skjedde et jordskjelv med M = 7,1. Innen 12. april ble det registrert 940 etterskjelv med M > 4,6. Episentrene til etterskjelvene dekket et område som var omtrent 650 km langt og omtrent 350 km på tvers.

Alle de oppførte hendelsene, uten unntak, viste seg å være uventede eller "forutsagt" ikke så definitivt og nøyaktig at spesifikke sikkerhetstiltak kunne tas. I mellomtiden er uttalelser om muligheten og til og med gjentatt implementering av en pålitelig kortsiktig prognose for spesifikke jordskjelv ikke uvanlig både på sidene til vitenskapelige publikasjoner og på Internett.

En fortelling om to prognoser

I området til byen Haicheng, Liaoning-provinsen (Kina), på begynnelsen av 70-tallet av forrige århundre, ble det gjentatte ganger registrert tegn på et mulig sterkt jordskjelv: endringer i skråningene på jordoverflaten, geomagnetisk felt, jordsmonn. motstand, vannstand i brønner og dyreadferd. I januar 1975 ble den forestående faren kunngjort. I begynnelsen av februar steg vannstanden i brønnene plutselig, og antallet svake jordskjelv økte kraftig. Om kvelden 3. februar ble myndighetene varslet av seismologer om en forestående katastrofe. Neste morgen var det et jordskjelv med en styrke på 4,7. Klokken 14.00 ble det kjent at det var mulighet for enda flere kraftig slag. Beboere forlot hjemmene sine og sikkerhetstiltak ble iverksatt. Klokken 19:36 forårsaket et kraftig sjokk (M = 7,3) omfattende ødeleggelser, men det var få skader.

Dette er det eneste eksemplet på en overraskende nøyaktig korttidsprognose for et destruktivt jordskjelv i tid, plassering og (omtrent) intensitet. Andre, svært få prognoser som gikk i oppfyllelse var imidlertid utilstrekkelig klare. Det viktigste er antallet av begge uforutsagt virkelige hendelser, og falske alarmer forble ekstremt høye. Dette betydde at det ikke fantes noen pålitelig algoritme for stabil og nøyaktig prediksjon av seismiske katastrofer, og Haicheng-prognosen var mest sannsynlig bare et uvanlig vellykket sammentreff av omstendigheter. Ja litt mer enn ett år senere, i juli 1976, skjedde et jordskjelv med M = 7,9 200–300 km øst for Beijing. Byen Tangshan ble fullstendig ødelagt og drepte 250 tusen mennesker. Det var ingen spesifikke varsler om katastrofen, og ingen alarm ble erklært.

Etter dette, så vel som etter feilen i et langsiktig eksperiment for å forutsi jordskjelvet i Parkfield (USA, California) på midten av 80-tallet av forrige århundre, hersket det skepsis til utsiktene for å løse problemet. Dette ble reflektert i de fleste rapportene på møtet «Evaluation of Earthquake Forecast Projects» i London (1996), holdt av Royal Astronomical Society og Joint Association of Geophysics, samt i diskusjonen av seismologer fra forskjellige land om sidene i journalen "Natur"(februar – april 1999).

Mye senere enn jordskjelvet i Tangshan, var den russiske forskeren A. A. Lyubushin, som analyserte geofysiske overvåkingsdata fra disse årene, i stand til å identifisere en anomali som gikk forut for denne hendelsen (i den øvre grafen i fig. 1 er den fremhevet av den høyre vertikale linjen). Anomalien som tilsvarer denne katastrofen er også til stede i den nedre, modifiserte grafen til signalet. Begge grafene inneholder andre anomalier som ikke er mye verre enn den som er nevnt, men som ikke faller sammen med noen jordskjelv. Men ingen varsler om jordskjelvet i Haicheng (til venstre vertikal linje) ble ikke funnet i utgangspunktet; anomalien ble avslørt først etter modifikasjon av grafen (fig. 1, nederst). Selv om det var mulig å identifisere forløperne til Tangshan- og i mindre grad Haicheng-jordskjelvene i etterkant i dette tilfellet, ble det ikke funnet en pålitelig prediktiv identifikasjon av tegn på fremtidige destruktive hendelser.

I dag analyserer man resultatene av langsiktige, siden 1997, kontinuerlige opptak av den mikroseismiske bakgrunnen på japanske øyer, A. Lyubushin oppdaget at selv seks måneder før det sterke jordskjelvet på øya. Hokkaido (M = 8,3; 25. september 2003) var det en nedgang i den gjennomsnittlige tidsverdien til forløpersignalet, hvoretter signalet ikke gikk tilbake til sitt forrige nivå og stabiliserte seg på lave verdier. Siden midten av 2002 har dette blitt ledsaget av en økning i synkroniseringen av verdiene til denne karakteristikken på forskjellige stasjoner. Fra katastrofeteoriens ståsted er slik synkronisering et tegn på den nærmer seg overgangen til systemet som studeres til en kvalitativt ny tilstand, i dette tilfellet en indikasjon på en forestående katastrofe. Disse og påfølgende resultater av behandlingen av tilgjengelige data førte til antakelsen om at hendelsen på øya. Selv om Hokkaido er sterk, er det bare et forskudd til en enda kraftigere kommende katastrofe. Så i fig. Figur 2 viser to anomalier i oppførselen til forløpersignalet - skarpe minima i 2002 og 2009. Siden det første av dem ble etterfulgt av et jordskjelv 25. september 2003, kan det andre minimum være en forvarsel om en enda kraftigere hendelse med M = 8,5–9. Stedet ble angitt som "Japanske øyer"; det ble mer nøyaktig bestemt i ettertid, i ettertid. Tidspunktet for hendelsen ble først forutsagt (april 2010) for juli 2010, deretter fra juli 2010 for en ubestemt periode, noe som utelukket muligheten for å erklære en alarm. Det skjedde 11. mars 2011, og etter fig. 2, kunne det vært forventet tidligere og senere.

Denne prognosen refererer til de mellomlangsiktige, som har vært vellykkede tidligere. Kortsiktige vellykkede prognoser er alltid sjeldne: det var ikke mulig å finne noe konsekvent effektivt sett med forløpere. Og nå er det ingen måte å vite på forhånd i hvilke situasjoner de samme forløperne vil være effektive som i A. Lyubushins prognose.

Lærdom fra fortiden, tvil og håp for fremtiden

Hvordan er det nåværende situasjon problemer med kortsiktig seismisk prognose? Utvalget av meninger er veldig bredt.

I løpet av de siste 50 årene har forsøk på å forutsi stedet og tidspunktet for sterke jordskjelv i løpet av få dager vært mislykkede. Det var ikke mulig å identifisere forløperne til spesifikke jordskjelv. Lokale forstyrrelser av ulike miljøparametere kan ikke være forløpere til individuelle jordskjelv. Det er mulig at en kortsiktig prognose med den nødvendige nøyaktigheten generelt er urealistisk.

I september 2012, i løpet av den 33 Generalforsamling Den europeiske seismologiske kommisjonen (Moskva), generalsekretær Internasjonal forening seismologi og fysikk i jordens indre P. Sukhadolk innrømmet at banebrytende løsninger innen seismologi ikke forventes i nær fremtid. Det ble bemerket at ingen av de mer enn 600 kjente forløperne og intet sett av dem garanterer forutsigelsen av jordskjelv, som oppstår uten forløpere. Det er ikke mulig å trygt indikere stedet, tiden og kraften til katastrofen. Håp er kun knyttet til spådommer der sterke jordskjelv oppstår med en viss frekvens.

Så er det mulig i fremtiden å øke både nøyaktigheten og påliteligheten til prognosen? Før du leter etter svaret, bør du forstå: hvorfor skal jordskjelv være forutsigbare? Det er tradisjonelt antatt at ethvert fenomen er forutsigbart hvis lignende hendelser som allerede har skjedd, studeres tilstrekkelig fullstendig, detaljert og nøyaktig, og prognoser kan bygges analogt. Men fremtidige hendelser finner sted under forhold som ikke er identiske med de forrige, og vil derfor helt sikkert skille seg fra dem på en eller annen måte. Denne tilnærmingen kan være effektiv hvis det, som antydet, er forskjeller i betingelsene for opprinnelsen og utviklingen av prosessen som studeres på forskjellige steder, i annen tid er små og endrer resultatet i forhold til størrelsen på slike forskjeller, det vil si også ubetydelig. Når slike avvik gjentas, tilfeldige og har forskjellige betydninger, opphever de i hovedsak hverandre, noe som gjør det mulig til slutt å få en ikke helt nøyaktig, men statistisk akseptabel prognose. Muligheten for en slik forutsigbarhet ble imidlertid satt i tvil på slutten av 1900-tallet.

Pendel og sandhaug

Det er kjent at oppførselen til mange naturlige systemer beskrives ganske tilfredsstillende av ikke-lineære differensialligninger. Men deres beslutninger på et visst kritisk punkt i evolusjonen blir ustabile og tvetydige - den teoretiske utviklingsbanen forgrener seg. En eller annen av grenene realiseres uforutsigbart under påvirkning av en av de mange små tilfeldige svingningene som alltid forekommer i ethvert system. Det ville være mulig å forutsi valget bare med presis kunnskap om startforholdene. Men ikke-lineære systemer er veldig følsomme for deres minste endringer. På grunn av dette fører valg av en bane sekvensielt ved bare to eller tre forgreningspunkter (bifurkasjoner) til det faktum at oppførselen til løsninger på fullstendig deterministiske ligninger viser seg å være kaotisk. Dette kommer til uttrykk - selv med en gradvis økning i verdiene til enhver parameter, for eksempel trykk - i selvorganiseringen av kollektive uregelmessige, brått omorganiserede bevegelser og deformasjoner av systemelementer og deres aggregering. Et slikt regime, som paradoksalt nok kombinerer determinisme og kaos og defineres som deterministisk kaos, forskjellig fra fullstendig uorden, er på ingen måte eksepsjonelt, og ikke bare i naturen. La oss gi de enkleste eksemplene.

Ved å klemme en fleksibel linjal strengt langs lengdeaksen, vil vi ikke kunne forutsi i hvilken retning den vil bøye seg. Å svinge en friksjonsfri pendel så mye at den når punktet til den øvre, ustabile likevektsposisjonen, men ikke mer, vil vi ikke kunne forutsi om pendelen vil gå bakover eller gjøre en hel omdreining. Sender en biljardball i retning av en annen, forutser vi omtrent banen til sistnevnte, men etter dens kollisjoner med den tredje, og enda mer med den fjerde ballen, vil våre spådommer vise seg å være svært unøyaktige og ustabile. Ved å øke en haug med sand med en ensartet tilsetning, når en viss kritisk vinkel på skråningen er nådd, vil vi, sammen med rullingen av individuelle sandkorn, se uforutsigbare skredlignende kollapser av spontant oppståtte aggregasjoner av korn. Dette er den deterministisk-kaotiske oppførselen til et system i en tilstand av selvorganisert kritikalitet. Mønstrene for mekanisk oppførsel til individuelle sandkorn er her supplert med kvalitativt nye funksjoner bestemt av de interne forbindelsene til aggregatet av sandkorn som et system.

På en fundamentalt liknende måte dannes den diskontinuerlige strukturen til steinmasser - fra den innledende spredte mikrosprekken til veksten av individuelle sprekker, deretter til deres interaksjoner og sammenkoblinger. Den raske veksten av en enkelt, tidligere uforutsigbar forstyrrelse blant konkurrerende forstyrrelser gjør det til et stort seismogent brudd. I denne prosessen forårsaker hver enkelt handling av brudddannelse uforutsigbare omorganiseringer av strukturen og spenningstilstanden i massivet.

I de ovennevnte og andre lignende eksempler er verken de endelige eller mellomliggende resultatene av den ikke-lineære utviklingen bestemt av startbetingelsene forutsagt. Dette skyldes ikke påvirkning av mange faktorer som er vanskelige å ta hensyn til, eller uvitenhet om lovene mekanisk bevegelse, men med umuligheten av å estimere startforholdene helt nøyaktig. Under disse omstendighetene skyver selv de minste forskjellene raskt like utviklingsbaner til å begynne med så langt fra hverandre som ønsket.

Den tradisjonelle strategien for å forutsi katastrofer kommer ned til å identifisere en distinkt forløperanomali, generert for eksempel av konsentrasjonen av spenninger ved endene, knekkene og skjæringspunktene av diskontinuiteter. For å bli et pålitelig tegn på et nærmer seg sjokk, må en slik anomali være singel og skille seg ut i kontrast mot den omkringliggende bakgrunnen. Men det virkelige geomiljøet er strukturert annerledes. Under belastning oppfører den seg som en grov og selvliknende blokk (fraktal). Dette betyr at en blokk av et hvilket som helst skalanivå inneholder relativt få blokker av mindre størrelser, og hver av dem inneholder samme antall enda mindre, etc. I en slik struktur kan det ikke være tydelig isolerte anomalier på en homogen bakgrunn - kontrasterende makro-, meso- og mikroanomalier.

Dette gjør tradisjonelle taktikker for å løse problemet fåfengt. Sporing av forberedelse av seismiske katastrofer samtidig på flere relativt nærliggende steder potensiell fare foci reduserer sannsynligheten for å gå glipp av en hendelse, men øker samtidig sannsynligheten for en falsk alarm, siden de observerte anomaliene ikke er isolert og ikke kontrasteres i det omkringliggende rommet. Det er mulig å forutse den deterministisk-kaotiske karakteren til den ikke-lineære prosessen som helhet, dens individuelle stadier og scenarier for overgangen fra stadium til stadium. Men den nødvendige påliteligheten og nøyaktigheten til kortsiktige prognoser for spesifikke hendelser forblir uoppnåelige. Den langvarige og nesten universelle troen på at enhver uforutsigbarhet bare er en konsekvens av utilstrekkelig kunnskap og at med en mer fullstendig og detaljert studie vil et komplekst, kaotisk bilde helt sikkert bli erstattet av et enklere, og prognosen vil bli pålitelig, snudd. ut å være en illusjon.

Jorden har en uheldig egenskap: den forsvinner noen ganger under føttene på en, og dette er ikke alltid forbundet med resultatene av en munter fest i vennlig sirkel. Bakkeskjelvinger gjør at asfalten står på ende og hus kollapser. Hva er det hjemme?! — Katastrofale jordskjelv kan løfte eller ødelegge fjell, tørke ut innsjøer og snu elver. I slike situasjoner har beboere i hus, fjell og kyster bare én ting igjen å gjøre: prøve å overleve best mulig.

Mennesker har blitt konfrontert med volden fra jordens himmelhvelving omtrent siden den gang de steg ned på denne himmelhvelvingen fra trærne. Tilsynelatende går de første forsøkene på å forklare naturen til jordskjelv tilbake til begynnelsen av den menneskelige epoken, der underjordiske guder, demoner og andre pseudonymer av tektoniske bevegelser vises rikelig. Etter hvert som våre forfedre skaffet seg permanent bolig med tilhørende festninger og hønsegårder, ble skaden ved å riste bakken under dem større, og ønsket om å blidgjøre Vulcan, eller i det minste forutsi hans unåde, ble sterkere.

Derimot, forskjellige land i gamle tider ble de rystet av forskjellige enheter. Den japanske versjonen gir hovedrollen til gigantiske steinbit som lever under jorden, som noen ganger beveger seg. I mars 2011 førte nok et fiskeopprør til et kraftig jordskjelv og tsunami.

Plan for tsunamiutbredelse i Stillehavet. Bildet viser i farger høyden på divergeringen forskjellige sider bølger generert av et jordskjelv nær Japan. La oss huske at jordskjelvet 11. mars brakte ned en tsunamibølge på kysten av Japan, noe som førte til døden til minst 20 tusen mennesker, omfattende ødeleggelse og transformasjonen av ordet "Fukushima" til et synonym for Tsjernobyl. Å reagere på en tsunami krever stor fart. Hastigheten til havbølger måles i kilometer i timen, og seismiske bølger måles i kilometer per sekund. På grunn av dette er det en tidsreserve på 10-15 minutter, hvor det er nødvendig å varsle beboerne i det truede området.

Ustabilt firmament

Jordskorpen er i veldig sakte, men kontinuerlig bevegelse. Store blokker presser seg mot hverandre og blir deformerte. Når spenningene overstiger strekkfastheten, blir deformasjonen uelastisk - jordens faste stoffer brytes, og lagene forskyves langs forkastningen med elastisk rekyl. Denne teorien ble først foreslått for nesten hundre år siden av den amerikanske geofysikeren Harry Reid, som studerte jordskjelvet i 1906 som nesten fullstendig ødela San Francisco. Siden den gang har forskere foreslått mange teorier som beskriver hendelsesforløpet på forskjellige måter, men det grunnleggende prinsippet forblir i generell disposisjon Samme.

Havdybden er variabel. Ankomsten av en tsunami innledes ofte av en retrett av vann fra kysten. Elastiske deformasjoner av jordskorpen før et jordskjelv etterlater vann på plass, men bunnens dybde i forhold til havnivået endres ofte. Overvåkning havdyp utføres av et nettverk av spesielle instrumenter - tidevannsmålere, installert både på kysten og i avstand fra kysten.

Variasjonen av versjoner øker dessverre ikke kunnskapsvolumet. Det er kjent at kilden (i vitenskapelige termer, hyposenteret) til et jordskjelv er et utvidet område der ødeleggelsen av bergarter skjer med frigjøring av energi. Volumene er direkte relatert til størrelsen på hyposenteret - jo større det er, desto sterkere er risting. Utbrudd ødeleggende jordskjelv strekke seg over titalls og hundrevis av kilometer. Dermed hadde kilden til jordskjelvet i Kamchatka i 1952 en lengde på rundt 500 km, og jordskjelvet på Sumatran, som forårsaket det verste i desember 2004 moderne historie tsunami - minst 1300 km.

Dimensjonene til hyposenteret avhenger ikke bare av spenningene som er akkumulert i det, men også av den fysiske styrken til bergartene. Hvert enkelt lag som befinner seg i ødeleggelsessonen kan enten sprekke, øke omfanget av hendelsen eller overleve. Det endelige resultatet viser seg til slutt å avhenge av mange faktorer som er usynlige fra overflaten.

Tektonikk i bilder. Kollisjonen av litosfæriske plater fører til deformasjon og spenningsakkumulering.

Seismisk klima

Seismisk sonering av et territorium gjør det mulig å forutsi styrken av mulige skjelvinger på et gitt sted, selv uten å angi nøyaktig sted og tidspunkt. Det resulterende kartet kan sammenlignes med et klimakart, men i stedet for det atmosfæriske klimaet viser det et seismisk klima - en vurdering av den mulige styrken til et jordskjelv på et gitt sted.

Den første informasjonen er data om seismisk aktivitet i fortiden. Dessverre går historien til instrumentelle observasjoner av seismiske prosesser litt over hundre år tilbake i tid, og i mange regioner enda mindre. Samler inn data fra historiske kilder: beskrivelser selv av eldgamle forfattere er vanligvis nok til å bestemme intensiteten til et jordskjelv, siden de tilsvarende skalaene er bygget på grunnlag av hverdagslige konsekvenser - ødeleggelse av bygninger, reaksjonen til mennesker, etc. Men dette er selvfølgelig ikke nok - menneskeheten er fortsatt for ung. Hvis i noen region for siste par Det har ikke vært et jordskjelv med styrke 10 på tusenvis av år, men det betyr ikke at det ikke vil skje der neste år. Ha det vi snakker om om vanlig lavbygg kan en risiko for dette nivået tolereres, men plassering av kjernekraftverk, oljerørledninger og andre potensielt farlige gjenstander krever helt klart større presisjon.