Цунами

Цунами

Цуна́ми (яп. 津波, в переводе с японского — «волна в гавани») — это длинные волны, возникающие из-за сотрясения воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются сильные подводные землетрясения. В результате землетрясения распространяется несколько волн, и первая не всегда самая сильная. Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана.

В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью $\sqrt{g\cdot H}$, где $g$ - ускорение свободного падения, а $H$ глубина океана (так называемое приближение мелкой воды, когда длина волны существенно больше глубины). При средней глубине 4000 метров скорость распространения получается 200 м/с или 720 км/час. В открытом океане высота волны редко превышает один метр, а длина волны (расстояние между гребнями) достигает 500—1000 километров, и поэтому не опасны для судоходства. При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость уменьшается, а высота увеличивается. У берега цунами может достигать нескольких десятков метров. Наиболее высокие волны, до 30—40 метров, образуются у крутых берегов, в клинообразных бухтах и во всех местах, где может произойти фокусировка. Районы побережья с закрытыми бухтами являются менее опасными. Цунами обычно проявляется как серия волн, т.к. волны длинные, то между приходами волн может проходить более часа. Именно поэтому не стоит возвращаться на берег после ухода очередной волны, а стоит выждать несколько часов.

Причины образования цунами

• Подводное землетрясение (около 85 % всех цунами). При землетрясении под водой образуется вертикальная подвижка дна: часть дна опускается, а часть приподнимается. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, — среднему уровню моря, — и порождает серию волн. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Цунамигенным (то есть порождающим волну цунами) обычно является землетрясение с неглубоко расположенным очагом. Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения. Наиболее сильные цунами генерируются в зонах субдукции.

• Оползни. Цунами такого типа возникают часто (около 7 % всех цунами). 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 900 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 500 м. Подобного рода случаи весьма редки и, конечно, не рассматриваются в качестве эталона. Но намного чаще происходят подводные оползни в дельтах рек, которые не менее опасны. Землетрясение может быть причиной оползня и, например, в Индонезии, где очень велико шельфовое осадконакопление, оползневые цунами особенно опасны, так как случаются регулярно, вызывая локальные волны высотой более 20 метров.

• Вулканические извержения (около 5 % всех цунами). Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от извергнутого материал или даже кальдеру в результате чего возникает длинная волна. Классический пример — цунами, образовавшееся после извержения Кракатау в 1883 году. Огромные цунами от вулкана Кракатау наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5000 кораблей, погибло 36 тысяч человек.

• Человеческая деятельность. В наш век атомной энергии у человека в руках появилось средство вызывать по своему произволу сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946 году США произвели в морской лагуне глубиной 60 м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. тонн. Возникшая при этом волна на расстоянии 300 м от взрыва поднялась на высоту 28,6 м, а в 6,5 км от эпицентра ещё достигала 1,8 м. Но для дальнего распространения волны нужно вытеснить или поглотить некоторый объём воды, и цунами от подводных оползней и взрывов всегда несут локальный характер.

Тем не менее, если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, то не будет никаких теоретических препятствий к возникновению телецунами (например, сделав подобное в собственных территориальных водах в районе Камчатки, можно залить Гавайи и Калифорнию). В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.

• Падение метеорита или астероида может вызвать огромное цунами, так как, имея огромную скорость падения, данные тела имеют также колоссальную кинетическую энергию, которая будет передана воде, следствием чего и будет волна. Так, падение метеорита 65 млн лет назад тоже вызвало цунами, отложения которого найдены на территории штата Техас (о чём говорилось в фильме National Geographic).

• Ветер может вызывать большие волны (примерно до 20 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образования метео-цунами при резком изменении давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских островах и называется Риссага (en:Rissaga).

Признаки появления цунами

Цунами 26 декабря 2004

• Внезапный быстрый отход воды от берега на значительное расстояние и осушка дна, при этом смолкает шум прибоя. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, находящиеся на берегу, не знающие об опасности, могут остаться из любопытства или для сбора рыбы.

Тем не менее, этот признак не является необходимым.

• Землетрясение. Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще. В цунамиопасных регионах есть правило, что если ощущается землетрясение, то лучше уйти дальше от берега и при этом забраться на холм, таким образом заранее подготовиться к приходу волны.
• Необычный дрейф льда и других плавающих предметов, образование трещин в припае.
• Громадные взбросы у кромок неподвижного льда и рифов, образование толчеи, течений.

Почему цунами часто приводит к большим жертвам?

Цунами

Может быть непонятным, почему цунами высотой несколько метров оказалось катастрофическим, в то время, как волны той же высоты, возникшие во время шторма, к жертвам и разрушениям не приводят? Можно назвать несколько факторов, которые приводят к катастрофическим последствием:

• Высота волны у берега в случае цунами, вообще говоря, не является определяющим фактором. В зависимости от конфигурации дна возле берега, явление цунами может пройти вовсе без волны, в обычном понимании, а как серия стремительных приливов и отливов, что также может привести к жертвам и разрушениям.

• Во время шторма в движение приходит лишь приповерхностный слой воды, во время цунами - вся толща. И на берег при цунами выплёскиваются намного большие массы воды.

• Скорость волн цунами, даже у берега, превышает скорость ветровых волн. Кинетическая энергия у волн цунами больше.

• Цунами, как правило, порождает не одну, а несколько волн. Первая волна, не обязательно самая большая, смачивает поверхность, уменьшая сопротивление для последующих волн.

• При шторме волнение нарастает постепенно, люди обычно успевают отойти на безопасное расстояние до прихода больших волн. Цунами приходит внезапно.

• В переводе с японского, цунами - "волна, заливающая гавань". Сила цунами может возрасти в гавани - там, где ветровые волны ослабляются, а следовательно, жилые постройки могут стоять у самого берега.

• Отсутствие у населения элементарных знаний о возможной опасности. Так, во время цунами 2004 года, когда море отступило от берега, многие местные жители оставались на берегу - из любопытства или из желания собрать не успевшую уйти рыбу. Кроме того, после первой волны многие возвращались в свои дома - оценить ущерб, или пытаться найти близких, не зная о последующих волнах.

• Система оповещения о цунами, хоть и существует в природе, есть не везде, и работает не всегда.

Моделирование цунами

Чтобы представить себе, что такое цунами, не обязательно куда-либо ехать. Жителям Москвы достаточно летом посетить какое-либо подмосковное водохранилище, где ходит ракета.

Главное отличие цунами от всех прочих волн (ветровых, корабельных, от брошенного камня) - при цунами приходит в движение вся толща воды, а не её приповерхностный слой. Когда ракета на подводных крыльях тихонько подходит к причалу, где относительно мелко, подводное крыло полностью находится под водой, и в движение приходит вся масса воды, от дна до поверхности. Скорость волны, пораждаемой подводным крылом, больше скорости остальных корабельных волн, поэтому эта волна приходит к берегу первой. Эта волна очень невысокая, но очень длинная. Выглядит это так: вода из водохранилища как бы выплёскивается на пляж, на два-три метра, затем отступает, после чего идут обычные корабельные волны. Качественно первая волна и есть цунами. Явление частично сохраняется и в том случае, когда ракета едет далеко от берега, там, где глубоко.

Системы предупреждения цунами

Системы предупреждения цунами строятся главным образом на обработке сейсмической информации. Если землетрясение имеет магнитуду более 7.0 (в прессе это называют баллами по шкале Рихтера) и эпицентр расположен под водой, то подаётся предупреждение о цунами. В зависимости от региона и заселённости берегов условия выработки сигнала тревоги могут быть различными.

Вторая возможность предупреждения о цунами это предупреждение «по факту» — способ более надёжный, так как практически отсутствуют ложные тревоги, но часто такое предупреждение может быть выработано слишком поздно. Предупреждение по факту полезно для телецунами — глобальных цунами, оказывающих влияние на весь океан и приходящих на другие границы океана спустя несколько часов. Так индонезийское цунами в декабре 2004 года для Африки является телецунами. Классическим случаем являются Алеутские цунами — после сильного заплеска на Алеутах можно ожидать существенный заплеск на Гавайских островах. Для выявления волн цунами в открытом океане используются придонные датчики гидростатического давления. Система предупреждения, основаная на таких датчиках со спутниковой связью с приповерхностного буя, разработанная в США, называется DART (en:Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis). Обнаружив реальную волну тем или иным образом, можно достаточно точно определить время её прибытия в различные населённые пункты.

Существенным моментом системы предупреждения является распространение актуальной информации среди населения. Очень важно, чтобы население представляло, какую угрозу несёт с собой цунами. Японцы имеют множество образовательных программ по природным катастрофам, а в Индонезии население в основном было не знакомо с цунами, что и стало основной причиной большого количества жертв. Также важное значение имеет законодательная база по застройке прибрежной зоны.

См. также

• Землетрясение в Индийском океане в 2004 году
• Цунами в Северо-Курильске в 1952 году
• Tsunami Harddisk Detector

Литература

• Пелиновский Е.Н. Гидродинамика волн цунами / ИПФ РАН. Нижний Новгород, 1996. 276 с.
• Локальные цунами: предупреждение и уменьшение риска, сборник статей./ Под редакцией Левина Б.В., Носова М.А.- М.: Янус-К, 2002
• Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами и родственных явлений в океане. М.: Янус-К, 2005

Цунами в искусстве

• Группа «Цунами» (Москва). Образована в 1968 году Сергеем Климановым. В 1977 году группа стала лауреатом Первого всесоюзного фестиваля самодеятельного творчества. В 1978—1979 годах группа работала в Московской областной филармонии.
• «Цунами» — название альбома группы «Ночные снайперы» (2002).
• «Час Цунами» — название диско-фанк группы (Саратов) сайт

Ссылки

• http://www.tmn.fio.ru/works/40x/302/5.htm
• Землетрясения и цунами — учебное пособие — (содержание)
• http://www.ngdc.noaa.gov/seg/hazard/DARTData.shtml
• Причины возникновения цунами