Цунами

Цунами — это длинные волны, возникающие в океанах и морях в результате мощного воздействия на всю толщу воды, чаще всего — подводных землетрясений, извержений вулканов, подводных оползней или падения крупных метеоритов. В отличие от ветровых волн, цунами обладают огромной длиной (до нескольких сотен километров) и энергией, которая практически не рассеивается при движении в глубокой воде. При выходе на мелководье и берег скорость волны резко падает, а высота многократно возрастает, что приводит к катастрофическим разрушениям и человеческим жертвам.

Причины возникновения

Цунами вызываются событиями, которые приводят к быстрому вертикальному смещению значительного объёма воды. Основные причины:

• Подводные землетрясения (около 85% всех цунами). Возникают при резком сдвиге участков океанического дна вдоль тектонических разломов. Магнитуда землетрясения должна быть, как правило, выше 7,0, а очаг располагаться на небольшой глубине (до 50 км под дном). Наиболее цунамигенные зоны — Тихоокеанское огненное кольцо, в том числе Курило-Камчатский жёлоб и Японские острова.
• Извержения вулканов (около 5%). Взрывные извержения, обрушение вулканических построек или вход раскалённой лавы в воду могут породить волны. Классический пример — извержение вулкана Кракатау в 1883 году, вызвавшее цунами высотой до 40 м.
• Подводные оползни и обвалы (около 5%). Крупные массы горных пород, соскальзывающие со склонов в воду, создают локальные, но иногда очень высокие волны. Такие цунами часто происходят в фьордах Норвегии и Аляски. В 1958 году в заливе Литуйя (Аляска) оползень породил волну высотой 524 м — рекордную за всю историю наблюдений.
• Падение космических тел (крайне редко). Падение крупного астероида или кометы в океан способно вызвать цунами огромной силы. Считается, что падение метеорита 66 млн лет назад на полуостров Юкатан породило цунами высотой более 100 м, уничтожившее прибрежные экосистемы.

Физика процесса

Глубоководная стадия

В открытом океане цунами ведёт себя принципиально иначе, чем ветровые волны. Длина волны цунами (расстояние между двумя соседними гребнями) может составлять от 50 до 800 км, а период (время между приходом двух гребней) — от 5 минут до 2 часов. Высота волны в глубокой воде (глубиной более 4–5 км) обычно не превышает 0,5–1 м, что делает её незаметной для судов.

Скорость распространения цунами в океане определяется формулой \( v = \sqrt{gH} \), где \( g \) — ускорение свободного падения, а \( H \) — глубина океана. При средней глубине 4 км скорость цунами составляет около 200 м/с (720 км/ч), что сопоставимо со скоростью реактивного самолёта.

Трансформация на мелководье

При приближении к берегу глубина уменьшается, и скорость волны падает. Однако энергия волны сохраняется, что приводит к резкому росту её высоты (явление называется «заплеск» или «нагон»). Процесс сопровождается:

• Укорочением длины волны — гребни сближаются.
• Увеличением крутизны — передний склон становится почти отвесным.
• Образованием «стены воды» — волна опрокидывается, обрушиваясь на берег.

Высота заплеска может достигать 30–50 м и более. Волна заходит вглубь суши на расстояние от нескольких сотен метров до 10–15 км, в зависимости от рельефа побережья.

Классификация

Цунами классифицируют по нескольким признакам:

• По удалённости источника от берега:
• Местные (локальные) — источник находится в пределах 100–200 км от побережья. Время подхода — от нескольких минут до часа. Наиболее опасны, так как не оставляют времени на эвакуацию.
• Дальние (трансокеанские) — источник удалён на тысячи километров. Волна может пересечь океан за 10–20 часов. Пример — цунами 1960 года у берегов Чили, достигшее Гавайских островов и Японии.
• По силе (по шкале Инамуры — Абе):
• 1–2 балла — слабое цунами (высота заплеска до 2 м), затопление узкой полосы пляжа.
• 3–4 балла — среднее (высота до 8 м), разрушение построек, гибель людей.
• 5 баллов и выше — катастрофическое (высота более 8 м), полное уничтожение прибрежной инфраструктуры, массовые жертвы.

Крупнейшие цунами в истории

Великое чилийское цунами (1960)

Землетрясение магнитудой 9,5 у берегов Чили (сильнейшее за всю историю наблюдений) вызвало серию волн высотой до 25 м. Погибло около 6 тыс. человек в Чили. Волна пересекла Тихий океан и обрушилась на Гавайи (61 погибший), Японию (138 погибших) и Филиппины.

Цунами в Индийском океане (2004)

Землетрясение магнитудой 9,1 у побережья Суматры (Индонезия) породило волны высотой до 30 м. Это стало самым смертоносным цунами в истории: погибло более 230 тыс. человек в 14 странах, включая Индонезию, Шри-Ланку, Индию и Таиланд. Волна дошла до восточного побережья Африки (Сомали).

Цунами в Японии (2011)

Землетрясение магнитудой 9,0 к востоку от острова Хонсю вызвало волны высотой до 40 м. Погибло около 20 тыс. человек. Волна привела к аварии на атомной электростанции «Фукусима-1» — крупнейшей ядерной катастрофе после Чернобыля.

Цунами на Камчатке и Курилах (1952)

Землетрясение магнитудой 9,0 у побережья Камчатки породило волны высотой до 18 м. Город Северо-Курильск был практически полностью уничтожен, погибло около 2,3 тыс. человек (по официальным данным). Это событие стало толчком к созданию в СССР системы предупреждения о цунами.

Системы предупреждения

Основная задача систем предупреждения — как можно быстрее определить параметры источника цунами и оповестить население. Ключевые элементы:

• Сейсмическая сеть — регистрирует землетрясения, определяет их магнитуду и координаты.
• Донные датчики давления (DART) — буи, расположенные в океане, фиксируют прохождение волны цунами в глубокой воде.
• Центры предупреждения — обрабатывают данные и выдают прогнозы. Крупнейшие — Тихоокеанский центр предупреждения о цунами (PTWC, Гавайи) и региональные центры в Японии, России, Индонезии.
• Оповещение населения — через сирены, SMS, телевидение, громкоговорители.

В России за предупреждение о цунами отвечает Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС). На Дальнем Востоке действуют три региональных центра: Камчатский, Сахалинский и Приморский.

Меры безопасности

При получении предупреждения о цунами или ощутимом землетрясении (особенно на побережье) необходимо:

1. Немедленно покинуть прибрежную зону и подняться на возвышенность (не менее 30–40 м над уровнем моря) или удалиться от берега на 3–4 км.
2. Не спускаться к берегу после первой волны — цунами часто приходит серией из 3–5 волн, причём вторая и третья могут быть выше первой.
3. Не возвращаться в зону бедствия до официального отбоя тревоги.
4. Знать пути эвакуации — на многих побережьях (в том числе в России — на Камчатке, Сахалине, Курилах) установлены знаки и указатели.

Интересные факты

• Слово «цунами» японского происхождения: «цу» (港口) — гавань, «нами» (波) — волна. Дословно — «волна в гавани».
• В 2012 году цунами высотой около 2 м, вызванное землетрясением у побережья Камчатки, было зафиксировано у берегов Гавайских островов через 10 часов после события.
• Самое высокое цунами в истории (524 м) произошло в заливе Литуйя (Аляска) в 1958 году. Волна была вызвана оползнем, сошедшим со склона горы. Несмотря на огромную высоту, жертв было всего 2 человека, так как район был малонаселён.
• В 2004 году в Таиланде цунами унёсло жизни около 5 тыс. человек, включая множество иностранных туристов. Это привело к созданию глобальной системы предупреждения о цунами в Индийском океане.

Источники

1. Левин Б. В., Носов М. А. Физика цунами и родственных явлений в океане. — М.: Янус-К, 2005. — 360 с.
2. Пелиновский Е. Н. Гидродинамика волн цунами. — Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1996. — 276 с.
3. Гусяков В. К., Чубаров Л. Б., Шокин Ю. И. Моделирование волн цунами. — Новосибирск: Наука, 1998. — 256 с.
4. Бондур В. Г., Гинзбург А. И. Цунами: причины, прогноз, последствия. — М.: Научный мир, 2012. — 432 с.
5. NOAA Center for Tsunami Research — официальные данные и архивы цунами (США).
6. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) — материалы по системе предупреждения о цунами в России.