Укрощение строптивого: как «приручить» цунами - Троицкий вариант — Наука

О цунами на Камчатке знают не понаслышке. Поэтому прогнозирование этого явления стало одним из главных вопросов, обсуждавшихся на научном мероприятии — спутнике V Конгресса молодых ученых 1, прошедшем с 28 сентября по 4 октября в Камчатском государственном университете им. Витуса Беринга. Группа под руководством ст. науч. сотр. лаборатории цунами Института океанологии РАН Ирины Владимировой обсудила методы прогнозирования цунами в районе Халактырского пляжа — одного из красивейших мест Камчатки, известного среди туристов своим черным вулканическим песком. Ученые предложили как новые высокотехнологичные методы, сигнализирующие о возникновении гигантских волн в Тихом океане, так и меры по повышению культуры безопасности среди тех, кто может оказаться в зоне действия цунами.

— Ирина Сергеевна, расскажите, какие регионы России наиболее подвержены угрозе цунами?

— Это весь Дальний Восток, Камчатка, Сахалин. И регионы, расположенные в окрестностях крупных водоемов, такие как Причерноморье и Прикаспий.

— Может ли возникать цунами в районах с низкой сейсмической активностью?

— В 85% случаев цунами происходят из-за землетрясений, но причиной могут быть и оползни, и обвалы. Самая высокая волна цунами в истории, 524 м, была зафиксирована в 1958 году в заливе Литуйя на юго-востоке Аляски. Тогда в результате землетрясения с гор сошел мощный оползень, и в залив обрушилось около 30 млн м³ камней и льда. Но такие явления — очень локальные. Как и, например, цунами, возникающие из-за падения метеоритов. Бывают и цунами, вызванные подводными вулканическими извержениями, и метеоцунами, когда волна в акватории формируется из-за перепада атмосферного давления.

Что касается гигантских волн, возникающих из-за оползней и обвалов, спрогнозировать их нельзя. Часто они вызываются теми же землетрясениями, извержениями вулканов, но могут произойти на некотором расстоянии от очага. Мы с коллегами работаем над датчиками, которые сигнализируют непосредственно об изменении давления на морском дне. Тогда уже не важен контакт с первопричиной, важно знать, идет волна или нет. Таким образом можно будет спрогнозировать любые цунами.

— За какой срок можно сделать прогноз цунами?

— Это зависит от характера самого землетрясения. Если оно произошло под водой и превышает определенную магнитуду, то это может быть условием для возникновения цунами, причем уже через несколько минут после начала очагового процесса, то есть смещения горных пород в очаге землетрясения.

Есть и такое понятие, как долгосрочное прогнозирование. Например, ученые знают, что Дальневосточное побережье подвергнется воздействию цунами в течение ближайших ста лет. Но нас интересует так называемый оперативный прогноз — чтобы спасти людей и защитить инфраструктуру.

В целом, природа нас продолжает удивлять. Во время работы на мероприятии-спутнике Конгресса молодых ученых в КамГУ им. Витуса Беринга я общалась с очевидцами, которые были на Халактырском пляже во время июльского землетрясения. Они рассказывали, что сначала пришла одна волна, она была не очень большой высоты, но прошла вглубь берега, за ней — вторая, существенно выше, но повезло, что она обрушилась на береговой линии, а не пошла вглубь полуострова. А вот в Северо-Курильске были четыре волны, самая мощная доходила до 5 м в высоту. В результате частично затопило прибрежную зону, была повреждена инфраструктура порта. То есть одно и то же сейсмическое событие имело совершенно разные по интенсивности последствия, которые невозможно было предсказать.

— Какие системы прогнозирования существуют в других странах? Есть ли передовой опыт, который нам можно перенять?

— В других странах всё довольно просто, действуют примерно такие же датчики давления, которые предлагаем и мы, так называемые системы DAS 2. Только они стоят на глубоководье, а мы предлагаем устанавливать на шельфе, это более региональный и автономный проект.

Также все опираются на данные сейсмологии, регистрируют смещение сейсмометрами. Мы планируем заниматься тем же самым. Но надо понимать, что и у зарубежных ученых, даже таких продвинутых в вопросах изучения и прогнозирования цунами, как коллеги из Японии, случаются промахи. Например, они предсказывали землетрясение и цунами 11 марта 2011 года, но ошиблись, потому что приняли за само землетрясение форшок 3, который был двумя днями ранее. И следующее землетрясение, то самое, магнитудой 9, стало для них неожиданностью. Тогда произошло такое цунами, к которому они оказались не готовы. Нужно понимать, что системы, которые есть и у нас, и у передовых стран, надо всё время совершенствовать, и не только перенимать опыт, но и предлагать что-то новое.

— Ваша группа работала над проблемой систем оповещения о цунами на Халактырском пляже. Какие системы предупреждения там уже установлены и что предложила ваша научная группа?

На данный момент систем предупреждения на пляже нет. Есть система «Рупор»: специалисты из центра предупреждения по телефону сообщают директору пляжа, он с помощниками обзванивает директоров кемпингов, и те объезжают отдыхающих.

В следующем году на пляж проведут электричество и Интернет. Это позволит улучшить ситуацию. Наша группа предложила несколько решений. Например, установить акселерометры. Эти приборы измеряют ускорение движения грунта во время землетрясения. Если оно превосходит некий барьер, то начинают раздаваться мощные звуковые сигналы — сирены оповещают отдыхающих на пляже, что берег нужно покинуть.

Также можно задействовать упомянутую выше систему подводных датчиков, которые меряют давление на морском дне. Если проходит волна цунами, давление меняется. Датчик посылает сигнал на связанный с ним буй, а тот отправляет сообщение на берег о том, что идет волна цунами. Эти датчики могут срабатывать и при цунами, вызванных землетрясениями, и при оползневых цунами, когда нет сейсмической активности.

Такие глубинные датчики должны стоять двумя рядами, для Халактырского пляжа — по шесть штук в ряд, так они смогут зарегистрировать волну, которая широким фронтом наступает на берег. Второй ряд нужен, чтобы подтвердить то, что зарегистрировал первый.

Мы предложили и еще одно решение — систему прогнозирования, основанную на спутниковых данных. Спутниковая геодезическая сеть на Камчатке уже есть. Преимущество спутников в том, что можно напрямую регистрировать все смещения земной поверхности и при помощи моделирования и машинного обучения более точно оценивать магнитуду, а на основе этих данных — решать, давать или нет сигнал о цунами.

Ну и самое простое, так называемое средство последней надежды — установить на Халактырском пляже стальные платформы высотой 3–5 м, заглубленные на 20–30 м. Они могут служить смотровыми площадками, а во время цунами позволят укрыться от волны, если она не превышает 5 м. Но лучше, конечно, при угрозе цунами быстро покинуть пляж и уйти на безопасное расстояние.

— Будут ли в задачах предупреждения цунами использоваться нейросети?

— Мы планируем использовать машинное обучение в системе предупреждения, основанной на данных наземных спутниковых геодезических станций, которые можно использовать в качестве сейсмометра. Машинное обучение поможет автоматизировать выделение резкого изменения положения станции.

Во время землетрясения вся земная поверхность начинает резко смещаться, и станции это регистрируют — происходит скачок в данных. При этом смещение — не мгновенное, а смазанное во времени, и машинное обучение нужно как раз для того, чтобы этот скачок успешно выделить и правильно оценить его величину, а потом смоделировать смещение в очаге землетрясения.

Всё усложняется тем, что разные землетрясения дают разную деформационную картину на поверхности, И чтобы сказать, будет цунами или нет, недостаточно знать, что у нас, например, землетрясение магнитудой больше 8.

— Какой может быть запас времени между угрозой цунами и самим цунами? Куда может добежать человек и где ему лучше укрыться?

— У человека нет ни секунды на раздумья, потому что волна добегает от очага землетрясения до берега примерно за двадцать минут. Услышали сирену или увидели, что вода начала подозрительно быстро отступать от берега, — нужно сразу бежать как можно дальше и как можно выше. Главное — найти возвышенность. И чем выше — тем лучше.

— Как развивать культуру безопасности среди жителей Камчатки и туристов?

— Наш опыт разговора с местными жителями показал, что люди часто относятся к угрозе цунами довольно легкомысленно. Например, во время оповещения [в июле 2025 года] больше машин ехали к пляжу, чем в обратную сторону. Люди хотели посмотреть и сфотографировать цунами, не осознавая, насколько это рискованно для жизни.

Надо, чтобы все понимали: первая волна — не самая опасная. Показательный случай был в Северо-Курильске в 1952 году, когда прошла волна цунами, и жители спустились с сопок, чтобы спасти свое имущество. И пришла вторая волна, которая была существенно выше и разрушительней предыдущей.

Поэтому и местных жителей, и туристов нужно просвещать. Мы предложили разработать курсы для школьников и взрослых, создать «Карточку туриста», которую при въезде на Камчатку все бы заполняли и проходили чек-лист, инструктаж по цунами в интересной, занимательной форме. А на базе кампуса КамГУ им. Витуса Беринга можно было бы создать интерактивный центр, Цунамиариум, где посетители смогут познакомиться с этим грозным природным явлением в безопасной обстановке и понять, как важно соблюдать правила безопасности во время отдыха в цунамигенном регионе.

Маргарита Тимофеева
Фото КамГУ им. Витуса Беринга

---

1 Конгресс молодых ученых — ежегодный научный форум, который в этом году пройдет 26–28 ноября в «Сириусе» (Сочи). В дополнение к нему организован ряд «мероприятий-спутников», одно из них — в Петропавловске-Камчатском.

2 Distributed acoustic sensing — распределенное акустическое зондирование. Технология, использующая в качестве датчиков оптоволоконные кабели.

3 Foreshock — предварительное землетрясение, происходящее до основного в том же районе и связанное с тем же разломом.