Цунами

Проведенные в последнее время предварительные исследования показывают, что цунами могут быть вызваны землетрясениями и значительно меньшей магнитуды (например, М>=5,0). Но они проявляются чаще всего в виде незначительного подтопления, которое можно обнаружить только с помощью соответствующих приборов. Очаги цунами обычно приурочены к эпицентральным областям землетрясений.

Известно, что наибольшее количество землетрясений происходит на Тихоокеанском побережье. Естественно предположить, что и цунами чаще всего случаются в Тихом океане. Приблизительные подсчеты показывают следующее распределение (в %) цунами в различных морях и океанах:

Тихий океан (в основном по периферии) 75

Атлантический океан 9

Индийский океан 3

Средиземное море 12

Прочие моря

В Советском Союзе воздействию цунами подвержены, по существу, только дальневосточные берега: Камчатка, Курильские и Командорские острова и, частично, Сахалин.

Итак, в результате каких процессов происходят цунами? Наблюдения показывают, что это главным образом: а) внезапное смещение участка поверхности моря или океана в вертикальном направлении (или близком к вертикальному) за счет аналогичного смещения вниз или вверх соответствующего участка морского дна; б) резкий сдвиг воды в горизонтальном (или близком к нему) направлении вследствие аналогичного смещения больших блоков земной коры с крутыми склонами вблизи глубоководных впадин; в) надводные или подводные обвалы и оползни; г) взрывы или крупные извержения подводных вулканов; д) вибрация дна и др.

При этом нужно иметь в виду, что цунами возникает только в случае быстрого, почти мгновенного свершения указанных процессов. Когда происходят мощные цунами, можно говорить по крайней мере о четырех условиях, им благоприятствующих: 1) очаг землетрясения располагается под дном моря, океана (бывает, правда редко, несовпадение очагов землетрясения и цунами) или в сравнительной близости от тех крупных блоков земной коры, которые, смещаясь вследствие землетрясения в горизонтальном направлении в сторону океана, соприкасаются непосредственно с большими водными толщами; 2) над эпицентральной областью землетрясения находится слой воды значительной мощности; 3) глубина очага землетрясения невелика (10–60 км); 4) землетрясение должно быть большой силы (или если речь пойдет об оползне или обвале, то масса пород, участвующих в образовании цунами, должна иметь достаточно большой объем).

Наибольшей разрушительной силой обладают, как правило, цунами с очагами в глубоководных зонах.

В открытом океане волны цунами невысоки (при самых сильных землетрясениях предположительно не превышают 2–3 м), имеют значительную (иногда достигающую 200–300 км) длину волны и скорость распространения, соизмеримую со скоростью современного пассажирского реактивного самолета.

Скорость движения волны определяется по формуле. Лагранжа: v = ?gH, где g — ускорение силы тяжести и Н — глубина бассейна в месте определения скорости.

При подходе к берегу в зависимости от прибрежного рельефа дна и конфигурации береговой линии цунами могут «вырастать» от 1–2 м высоты в открытом океане до нескольких десятков метров на берегу. Но, пожалуй, главное, с чем связано увеличение высоты волн, это — уменьшение глубины океана. Последнее может быть вычислено по формуле Эри — Грина:

h_м = h_г ⁴?H_г/H_м

где h_м — высота волны на мелководье глубиной H_м; — высота волны на глубине Н_г.

Преобразование и рост волны начинают заметно проявляться у границы материковой отмели (глубина 200 м а меньше) и происходят наиболее интенсивно с глубины 10–15 м. Попадая в мелководную прибрежную зону, волна деформируется — растет ее высота с одновременным увеличением крутизны переднего фронта. С приближением к берегу она начинает опрокидываться, создавая пенящийся, бурлящий, большой высоты водяной поток, который и производит разрушения на берегу.

Разрушительная сила волн цунами зависит от интенсивности породивших их землетрясений, расстояний от места возникновения до берега, протяженности очага цунами и первоначальной высоты волны, а также от особенностей рельефа дна на пути распространения волны и конфигурации береговой линии.

При очень крутых уклонах дна и прямолинейных берегах, а также на участках с достаточно высокими берегами цунами вырастает несильно и не причиняет сколько-нибудь значительных разрушений. Особую опасность представляют собой суживающиеся, с уменьшающимися глубинами бухты и проливы, в которых происходит значительное увеличение высоты, а стало быть, и разрушительное действие волн. При этом в случае низменного побережья волна захватывает большие участки суши, сметая все на своем пути. Крайнюю опасность представляют устья рек, по которым цунами может проникнуть в глубь территории на расстояние до нескольких километров. Уменьшается высота волн только в закрытых расширяющихся бухтах с узким входом.