В результате мощного землетрясения в Турции и Сирии погибли тысячи людей. Вот восемь вещей, которые нужно знать об этих сейсмических событиях.
Умайр Ирфан
Мощное землетрясение магнитудой 7,8 произошло на территории Турции и Сирии. Еще одно землетрясение магнитудой 7,7 потрясло регион несколькими часами позже. В результате землетрясений погибло более 19 000 человек и было разрушено более 6 600 зданий в регионе.
Драматические видеоролики в социальных сетях запечатлели рушащиеся здания и разбросанные обломки. Президент Турции Реджеп Тайип Эрдоган заявил, что это самая страшная катастрофа в его стране за последние десятилетия.
Турции, однако, такие землетрясения не чужды. Две крупные линии разломов пересекают страну и регулярно вызывают толчки. По данным Геологической службы США, за последние сутки в Турции произошло более 60 землетрясений магнитудой более 2,5. «Регион, где произошло землетрясение 6 февраля, является сейсмически активным» — сообщила Геологическая служба США.
Более сильные землетрясения происходят реже, но все же регулярно. В ноябре прошлого года в Турции произошло землетрясение магнитудой 5,9. В 2020 году землетрясение магнитудой 7,0 потрясло Эгейское море между Турцией и Грецией.
Землетрясение произошло из-за того, что два участка земной коры сдвинулись друг относительно друга в горизонтальном направлении по линии разлома — это явление известно как разлом ударно-надвигового типа.
В 2000 году Турция пересмотрела многие строительные нормы и правила, чтобы противостоять подземным толчкам, но многие старые здания оставались уязвимыми и обрушились во время последних землетрясений. «Те здания, которые обрушились, построены до 2000 года», — заявил Аль-Джазире Мустафа Эрдик, профессор обсерватории Кандилли и Института исследования землетрясений Университета Богазичи в Стамбуле.
В свете недавних катастроф предлагаем вашему вниманию краткую информацию о землетрясениях, а также некоторые последние научные данные об их измерении и прогнозировании.
1. Что вызывает землетрясения
Землетрясение происходит, когда массивные блоки земной коры внезапно смещаются друг относительно друга. Эти блоки, называемые тектоническими плитами, лежат поверх мантии Земли — слоя, который в течение миллионов лет ведет себя как очень медленно движущаяся жидкость.
Это означает, что тектонические плиты со временем толкают друг друга. Они также могут надвигаться друг на друга — это явление называется субдукцией. Места на планете, где одна плита встречается с другой, наиболее подвержены землетрясениям. Конкретные поверхности, по которым частицы земли скользят друг по другу, называются разломами. При движении плит давление на их границах возрастает, а трение удерживает их на месте. Когда первое превышает второе, земля сотрясается, поскольку накопленная энергия рассеивается.
Ученые хорошо знают эти виды землетрясений, к которым относятся землетрясения, происходящие по разлому Сан-Андреас в Калифорнии и Восточно-Анатолийскому разлому в Турции. Однако землетрясения могут происходить и внутри тектонических плит, поскольку давление по их краям вызывает деформации в центре. Эти риски труднее обнаружить и измерить.
«Наше понимание этих внутриплитных землетрясений не так хорошо» — говорит профессор геофизики Стэнфордского университета Грег Бероза. Землетрясение в пределах тектонической плиты имеет меньше признаков, чем те, которые происходят на линиях разломов, добавил он.
2. Шкала Рихтера больше не является единственной измерительной мерой
Шкала Рихтера, разработанная Чарльзом Рихтером в 1935 году для измерения землетрясений в Южной Калифорнии, вышла из моды.
В ней используется логарифмическая, а не линейная шкала, чтобы учесть тот факт, что существует огромная разница между мельчайшими толчками и сотрясающими башню землетрясениями. По логарифмической шкале землетрясение магнитудой 7 в 10 раз сильнее, чем магнитудой 6, и в 100 раз сильнее, чем магнитудой 5.
Шкала Рихтера фактически измеряет пиковую амплитуду сейсмических волн, что делает ее косвенной оценкой самого землетрясения. Так, если землетрясение подобно камню, брошенному в пруд, то шкала Рихтера измеряет высоту самой большой волны, а не размер камня или масштаб ряби.
А в случае землетрясения волна проходит не через однородную среду, как вода, а через твердую породу, которая бывает разных форм, размеров, плотности и расположения. Твердая порода также поддерживает несколько видов волн. (Некоторые геологические структуры могут гасить сильные землетрясения, в то время как другие могут усиливать более слабые толчки).
Хотя шкала Рихтера, откалиброванная для Южной Калифорнии, была полезна для сравнения землетрясений в то время, она дает неполную картину рисков и теряет точность для более сильных событий. Она также не учитывает некоторые нюансы других сейсмоопасных регионов мира, и не слишком полезна для людей, пытающихся построить сооружения, способные противостоять землетрясениям.
«Мы не можем использовать ее в наших проектных расчетах», — говорит Стивен Маккейб, руководитель группы по сейсмостойкому строительству в Национальном институте стандартов и технологий. «Мы работаем со смещениями».
Смещение, или то, насколько сильно движется земля, является одним из альтернативных способов описания землетрясений. Другой способ — шкала моментных магнитуд. Она учитывает несколько типов сейсмических волн, опираясь на более точные приборы и более совершенные вычисления, чтобы обеспечить надежный измерительный инструмент для сравнения сейсмических событий.
Когда вы слышите в новостях о магнитуде землетрясения — например, о недавнем землетрясении в Турции магнитудой 7,8, — обычно используется шкала моментной магнитуды.
Но это все еще косвенный показатель силы землетрясения. А при наличии только косвенных измерений может потребоваться до года, чтобы расшифровать масштаб события, например, землетрясения в Индийском океане в 2004 году, говорит Марин Денолле, исследователь землетрясений из Гарвардского университета.
«Мы предпочитаем использовать пиковое ускорение грунта, — сказала она. Это метрика, которая измеряет, как изменяется скорость и направление движения грунта, и оказалась наиболее полезной для инженеров».
Итак, да, шкалы землетрясений со временем стали намного сложнее и специфичнее. Но это также помогло ученым и инженерам проводить гораздо более точные измерения, что имеет большое значение для планирования.
3. Мы не можем предвидеть их настолько хорошо
Предсказание землетрясений — щекотливый вопрос для ученых, отчасти потому, что это уже давно стало игрой мошенников и псевдоученых, утверждающих, что они могут предсказывать землетрясения. (Их заявления, конечно же, не выдерживают никакой проверки).
У ученых есть хорошее представление о том, где могут произойти землетрясения. Используя исторические записи и геологические измерения, они могут выделить потенциальные сейсмические горячие точки и виды толчков, с которыми они сталкиваются. (Вы можете посмотреть интерактивную карту линий разломов Геологической службы США и интерактивную карту сейсмических событий NOAA).
Что касается того, когда произойдут землетрясения, то здесь все еще неясно.
«Многие сейсмологи работали над этой проблемой в течение многих десятилетий. Мы не предсказываем землетрясения в краткосрочной перспективе», — говорит Бероза. «Для этого нам нужно знать разную информацию, которой у нас нет».
Трудно определить, когда произойдет землетрясение, поскольку силы, вызывающие его, действуют медленно на обширной территории, но быстро рассеиваются в узком регионе. Удивительно то, что силы, накапливающиеся на континентах в течение миллионов лет, могут разрушить города за считанные минуты.
Прогнозирование землетрясений требует проведения измерений с высоким разрешением глубоко под землей в течение десятилетий, если не дольше, в сочетании со сложным моделированием. И даже в этом случае вряд ли удастся получить часовой прогноз. Таким образом, в конечном счете, в игру вступает слишком много переменных, а инструментов для их полноценного анализа слишком мало.
Некоторые исследования показывают, что форшоки могут предшествовать более крупным землетрясениям, но их трудно отличить от сотен мелких землетрясений, которые происходят регулярно.
В более коротких временных масштабах тексты и твиты могут опережать сейсмические волны. Например, во время землетрясения Тохоку в Японии в 2011 году предупреждения, переданные из эпицентра, достигли Токио на расстоянии 232 миль, что позволило жителям выиграть около минуты времени.
Во многих странах сейчас создаются системы предупреждения, использующие современные электронные средства связи для обнаружения толчков и передачи предупреждений раньше, чем сотрясается земля, что позволяет выиграть несколько драгоценных минут для поиска убежища.
Между тем, после сильного землетрясения афтершоки часто сотрясают пострадавший регион. «Если у нас только что произошло сильное землетрясение, мы знаем, что вскоре будут более мелкие», — говорит Денолле.
Когда речь идет о прогнозировании, исследователи, понятно, хотят быть уверенными в том, что они не переобещают и не недодадут, особенно когда на карту поставлены тысячи жизней и миллиарды долларов ущерба. Но даже такая осторожность имеет свои последствия.
В 2012 году шесть итальянских ученых были приговорены к шести годам тюремного заключения за то, что уверенно сказали, что риск сильного землетрясения в городе Аквила был низким после того, как в 2009 году в регионе произошло небольшая серия землетрясений. Через шесть дней после того, как ученые собрались для оценки риска, произошло сильное землетрясение, унесшее жизни 309 человек. Впоследствии эти приговоры были отменены, и это испытание стало примером того, как ученые доносят до общественности информацию о неопределенности и риске.
4. К сожалению, ваши домашние животные не могут предсказывать землетрясения
Сообщения о странном поведении животных перед землетрясениями появились еще в Древней Греции. Но полезная закономерность остается неуловимой. Пернатые и мохнатые прогнозисты появляются каждый раз, когда происходит землетрясение и есть милое животное, которое можно сфотографировать, но это явление в значительной степени является предвзятостью подтверждения. Животные постоянно совершают странные (по нашим меркам) поступки, и мы не придаем им никакого значения, пока не произойдет землетрясение.
«В любой конкретный день сотни домашних животных будут делать то, чего они никогда не делали раньше и никогда не делали потом» — говорит Бероза. Итог: не ждите, пока странное поведение животных станет сигналом о приближении землетрясения.
5. Некоторые землетрясения определенно рукотворные
Гигантское распространение гидроразрыва пласта по всей территории США привело к эпидемии землетрясений. К толчкам приводит не сам процесс гидроразрыва сланцевой породы, а закачка миллионов галлонов сточных вод под землю.
Ученые говорят, что закачиваемая вода облегчает скольжение пород друг по другу. «Когда вы закачиваете жидкость, вы смазываете разломы» — сказал Денолле.
Геологическая служба США называет это «индуцированными землетрясениями» и сообщает, что в Оклахоме число землетрясений выросло до 2500 в 2014 году, 4000 в 2015 году и 2500 в 2016 году.
«Снижение в 2016 году может быть частично связано с ограничениями на закачку, введенными властями штата» — говорится в релизе USGS. «Из землетрясений, произошедших в прошлом году, 21 было магнитудой более 4,0 и три — магнитудой более 5,0».
Это больше, чем в среднем два землетрясения магнитудой 2,7 и выше в год в период с 1980 по 2000 год. («Естественные» землетрясения, с другой стороны, не становятся более частыми, по словам Берозы).
Люди вызывают землетрясения и другим способом: быстрая заборка воды из подземных резервуаров, как было показано, также вызывает землетрясения в таких городах, как Джакарта, сказал Денолле.
6. Изменение климата может оказать крошечное влияние на землетрясения
В целом, ученые не зафиксировали никакого влияния изменения климата на землетрясения. Но они не исключают такой возможности.
По мере роста средних температур массивные ледяные щиты тают, перемещая миллиарды тонн воды с открытых участков суши в океан и позволяя сухопутным массам восстанавливаться. Это глобальное изменение баланса может иметь сейсмические последствия, но сигналы еще не появились.
«Что может произойти, так это таяние достаточного количества льда, которое может разгрузить кору» — отметил Бероза, но добавил, что доказательств этому нет, как и того, в каких частях света появится сигнал. Денолле согласилась, что это может быть механизмом, но если изменение климата и окажет какое-то влияние на землетрясения, то, по ее мнению, оно будет очень незначительным.
7. Мы стали лучше понимать риски землетрясений и спасать жизни людей
Около 90 процентов землетрясений в мире происходит в Огненном кольце — регионе вокруг Тихого океана, проходящем через такие места, как Филиппины, Япония, Аляска, Калифорния, Мексика и Чили. В этом кольце также находится три четверти всех действующих вулканов.
Мексика представляет собой особенно интересный пример. Страна расположена на вершине трех тектонических плит, что делает ее сейсмически активной. В 1985 году в столице страны произошло землетрясение, унесшее жизни более 10 000 человек. Денолле отметил, что геология региона такова, что толчки из близлежащих районов направляются в сторону Мехико, что делает любую сейсмическую активность угрозой.
Мексиканская столица построена на месте древнего города ацтеков Теночтитлан — острове посреди озера. Сухое дно озера, на котором теперь основан современный мегаполис, усиливает толчки от землетрясений.
Землетрясение 1985 года произошло ближе к поверхности, и порожденные им сейсмические волны имели относительно большой промежуток времени между пиками и долинами. Эта низкочастотная вибрация заставляет небоскребы раскачиваться, по словам Денолле. «Недавние землетрясения были более глубокими, поэтому их частота была выше» — говорит она.
Самым большим фактором в предотвращении смертей от землетрясений являются строительные нормы и правила. Проектирование зданий таким образом, чтобы они двигались вместе с землей, оставаясь при этом устойчивыми, может спасти тысячи жизней, но внедрение этих норм в жизнь может быть дорогостоящим и часто становится политическим вопросом.
«В конечном счете, эта информация должна быть внедрена, и вы вполне можете внедрить ее в новом строительстве», — сказал МакКейб. «Более сложная проблема — это существующие здания и старый фонд».
Страны, подверженные землетрясениям, хорошо знают об этом: Япония регулярно обновляет свои строительные нормы и правила, чтобы противостоять землетрясениям. Пересмотренные стандарты отчасти способствовали строительному буму в Японии, несмотря на сокращение численности населения.
Мексика также повысила стандарты для нового строительства. Законы, принятые после землетрясения 1985 года, обязывают строителей учитывать мягкий грунт дна озера в столице и допускать определенную степень подвижек.
Тем временем в Иране было разработано несколько версий национальных строительных стандартов по сейсмостойкости. А на Аляске уже много лет разрабатываются стратегии смягчения ущерба от землетрясений и планы реагирования.
Но нормы не всегда соблюдаются, а новые правила распространяются только на новые здания. Школа, которая обрушилась во время землетрясения в Мехико в 2017 году, очевидно, была старым зданием, которое не было сейсмостойким. А поскольку недавние землетрясения в Мексике сотрясали землю по-другому, даже некоторые здания, уцелевшие после землетрясения 1985 года, обрушились после толчков 2017 года.
В таких странах, как Иран, существует большая пропасть между тем, как строятся здания в городах и в сельской местности. Более четверти населения страны живет в сельской местности, где дома строятся из традиционных материалов, таких как глинобитные кирпичи и камень, а не из железобетона и стали. Во многом поэтому так высок процент жертв при землетрясениях в отдаленных районах страны.
Наибольшему риску подвергаются страны, в которых не было сильных землетрясений на памяти людей, и поэтому они не подготовились к ним, или у них нет ресурсов для этого. Отсутствие единых строительных норм и правил привело к гибели более 150 000 человек в результате землетрясения магнитудой 7,0 в 2010 году на Гаити.
8. Когда-нибудь большое землетрясение случится и в Соединенных Штатах
То, о чем вы постоянно слышите, действительно реально.
В 2015 году журнал New Yorker получил Пулитцеровскую премию за репортаж о возможном мощном землетрясении, которое потрясет Тихоокеанский северо-запад – «худшем стихийном бедствии в истории Северной Америки», которое затронет 7 миллионов человек и охватит регион площадью 140 000 квадратных миль.
Потенциальное землетрясение может достичь магнитуды от 8,7 до 9,2, что больше, чем самое сильное ожидаемое землетрясение на разломе Сан-Андреас, которое, по прогнозам ученых, достигнет магнитуды 8,2.
Крупные землетрясения также ожидаются в Японии, Новой Зеландии и других частях Огненного кольца. Мы не знаем, когда эти землетрясения потрясут нас; у нас есть только приблизительная оценка среднего времени между ними, которое меняется от региона к региону.
«Мы обсуждаем этот сценарий (землетрясения в США) уже несколько десятилетий» — сказал Бероза. «Это может произойти в любой момент».
«Это угроза», — повторил Денолле. «Мы забываем об этой угрозе, потому что у нас уже давно не было землетрясений». «Давно» — это более 300 лет.
Так что если Калифорния уже давно готовится к сильным землетрясениям с помощью строительных норм и правил и планирования стихийных бедствий, то Тихоокеанский Северо-Запад может быть застигнут врасплох, хотя автор статьи в New Yorker Кэтрин Шульц предоставила руководство по подготовке.
Оригинал: VOX
