Источник  Обрушившееся на береговую полосу 11 марта цунами причинило серьезнейший ущерб . Это хорошо видно с холма, возвышающегося над городом Кесеннума. Снимок сделан 16 марта. Фото: AFP/EAST NEWS

 Михаил Родкин

11 марта 2011 года в 5 часов 46 минут по Гринвичу (местное время — 14 часов 46 минут) восточнее острова Хонсю произошло мегаземлетрясение с магнитудой 9,0. Толчки такой силы — события планетарного масштаба. В результате произошел сдвиг земной оси: по разным оценкам, от 10 до 25 см, а большой участок острова Хонсю, расположенного напротив эпицентра землетрясения, сместился примерно на 2,5 м в сторону Тихого океана. Осложненное разрушительными волнами цунами и техногенными катастрофами, землетрясение стало национальной трагедией. Число жертв с учетом пропавших без вести может превысить 22 000 человек. Суммарный экономический ущерб в первые же дни оценен правительством Японии в более чем 200 миллиардов долларов, но оценки величины ущерба обычно существенно возрастают со временем. 

Основной материальный ущерб, как и человеческие жертвы, — следствие не собственно землетрясения, а последовавшего за ним мощного цунами. При этом наиболее существенный и долгосрочный ущерб связан с вызванной цунами катастрофой на АЭС «Фукусима-1». 

После таких разрушительных катастроф с новой силой поднимаются вопросы: можно ли было их предсказать, каковы инструменты такого прогноза, следует ли ожидать повторных сильных толчков? Прежде всего следует сказать, что подобное землетрясение было ожидаемо, пусть и не в данное время, а в долгосрочной перспективе, в расчете на которую и принимались решения по уровню защиты. Иначе событие такого масштаба могло бы повлечь куда большие жертвы. 

Япония расположена в высокосейсмичной области, и здесь регулярно происходят сильные толчки. Наиболее сильное из предшествующих нынешнему с магнитудой 8,8 случилось в 1910 году (правда, оно было «глубоким» и обошлось без заметного ущерба). Магнитуда трех сильнейших известных исторических землетрясений, первое из которых произошло в 869 году, оценивается в 8,6. Учитывая эти данные и то, что сейсмофокальная зона (система глубинных разломов на границе континентальных и океанических структур) в Японии разбита на отдельные сегменты, доминировало мнение, что для слишком сильного землетрясения в Японии просто «мало места» (в отличие, например, от Южной Америки, где единая погружающаяся плита протянулась на несколько тысяч километров). Однако иной вывод следовал из результатов статистического исследования международной группы специалистов (с участием автора данной статьи). Согласно этим результатам, в Японии возможны землетрясения магнитудой 9,0 (и даже более) с характерным периодом повторения более 1000 лет. Как теперь, увы, ясно, эти расчеты были правильны, и сейсмический потенциал Японии был недооценен. 

Но не эта недооценка возможных масштабов сейсмической катастрофы сыграла роковую роль. В Японии высоки традиции сейсмостойкого строительства, и все наиболее ответственные сооружения, такие как АЭС, вполне достойно выдержали удар. Однако больший масштаб землетрясения вызвал и большую по силе волну цунами, и именно эта волна привела к разрушению прибрежных городов и нарушению энергоснабжения АЭС в Фукусиме. 

Какие же уроки можно извлечь из случившейся в Японии катастрофы? Во-первых, в очередной раз приходится убеждаться, что существующие карты сейсмической опасности далеки от совершенства. Последнее напрямую касается и территории РФ, где самая тяжелая сейсмическая катастрофа 27 мая 1995 года, практически стершая с лица земли город Нефтегорск на Сахалине, произошла в области, считавшейся до того слабосейсмичной. Вряд ли стоит так уж полагаться и на полную асейсмичность районов расположения российских АЭС. В последние годы накопилось много свидетельств, что в Карелии и на Кольском полуострове ранее происходили весьма сильные землетрясения. Да, многие из них являлись следствием отступания ледового покрова и последовавшего затем подъема освободившейся ото льда земной коры. К настоящему времени этот процесс в основном завершился. Но кто поручится, что все связанные с ним сильные землетрясения уже в прошлом? Во всяком случае, по правилам МАГАТЭ, при оценке сейсмической опасности АЭС следует учитывать данные по палеосейсмичности. Но при таком подходе уровень сейсмической опасности обширных территорий Ленинградской области, Карелии и Кольского полуострова окажется теперь гораздо выше, чем на принятых сейчас картах сейсмического районирования. 

Оценки сейсмической опасности в основном базируются на данных по наблюденной сейсмичности. Но инструментальная наблюдательная сейсмология существует только с начала прошлого века, а период повторяемости сильнейших землетрясений может составлять тысячи лет. Поэтому каталоги инструментально зарегистрированных землетрясений не могут полно характеризовать сейсмический режим. Для оценки сейсмической опасности важны сведения о землетрясениях, произошедших на данной территории за последние сотни лет и даже тысячи лет. 

Существует и другая опасность. Сильные локальные воздействия возможны даже при довольно слабых событиях. Впрочем, слабые землетрясения, соответственно малому размеру их очага, излучают только высокочастотные волны, а эти волны относительно менее опасны для больших по размеру монолитных конструкций АЭС. 

Впрочем, катастрофы потому и катастрофы, что они не вполне ожидаемы, иначе они были бы плановыми мероприятиями. Само существование цивилизации с необходимостью предполагает риск катастроф. Так, уже с древнейших времен цивилизации, использовавшие плодородные земли по долинам рек, подвергались риску едва ли не полного уничтожения в результате эпизодических наводнений. 

Резкое уменьшение опасности от землетрясений возможно в результате надежного их предсказания, но эта задача до сих пор, к сожалению, не решена (см. «Вокруг света» № 6, 2008 год, статья «Прогноз непредсказуемых катастроф»). Дело сводится, скорее, к определению границ сейсмоопасных районов, чем к предсказанию конкретного времени и мощности толчка. Ряд российских сейсмологов предсказывали сильнейшее землетрясение в районе Японии, но полного прогноза (место , время , сила толчка) сделано не было.

Землетрясения и цунами

Когда землетрясение происходит в море, оно может сопровождаться быстрым изменением рельефа дна. При этом возникает волна, распространяющаяся от эпицентра во все стороны. При выходе волны на мелководье ее энергия концентрируется во все более тонком слое воды, поэтому высота волны резко возрастает. Максимальные цунами имели высоту в десятки метров и могли подниматься по руслам рек на десятки километров от морского берега. Обычно землетрясения порождают несколько волн, и самая первая редко бывает самой большой. При землетрясениях наблюдается также падение уровня моря (между приходами цунами). Часть жертв от мощного цунами при Андаманском землетрясении 2004 года была вызвана тем, что, когда море отступило, отдыхающие побежали собирать ракушки.

МИХАИЛ РОДКИН

Важной особенностью череды землетрясений, последовавших за Великим японским землетрясением 11 марта, является значительный промежуток в величине магнитуды между основным событием с магнитудой 9 и сильнейшим афтершоком с магнитудой 7,1. Обычно такой промежуток существенно меньше, чуть более единицы магнитуды. Большой промежуток указывает на повышенную вероятность повторного сильного события. В истории Земли известно довольно много таких парных событий, когда повторный сильный толчок происходил вскоре после первого землетрясения

Магнитуда и балльность

Понятия «балльность» и «магнитуда землетрясения» часто путают. Магнитуда характеризует энергию данного землетрясения (точнее, магнитуда линейно зависит от логарифма энергии землетрясения). Разница на единицу в магнитуде отвечает изменению сейсмической энергии землетрясений примерно в 32 раза.

Максимальное зарегистрированное землетрясение имело магнитуду 9,5, протяженность разлома при этом составила более 1000 км. Магнитуда не является характеристикой интенсивности сотрясений грунта в конкретном месте. Показателем интенсивности служит балльность, которая зависит от энергии землетрясения и от расстояния до очага (в частности, от глубины землетрясения).

По наиболее распространенной ныне 12-балльной шкале, максимальная балльность отвечает массовой гибели людей и животных, полному разрушению подавляющего большинства сооружений, значительным изменениям в рельефе местности (в Фукусиме было зарегистрировано 6,5 балла, но АЭС строят на прочных грунтах, и балльность была ниже, чем в окрестностях).