Цунами: что это такое, механизм формирования, самые разрушительные цунами

Урок 18Цунами и их характеристика

Цунами

Цунами

Цунами относятся к наиболее опасным гидрологическим явлениям природного происхождения.

Цунами — это разновидность морских волн. Слово «цунами» пришло из японского языка и означает «большая волна».

Морские волны — это колебательные движения водной среды морей и океанов, вызываемые силой ветров, приливами и отливами, подводными землетрясениями и извержениями вулканов. Цунами не связаны с ветрами, штормами и ураганами. Цунами возникают и при тихой погоде, потому что зарождаются они на дне океана (моря) в результате геологических изменений в литосфере. Причинами возникновения цунами могут служить резкие сдвиги дна при сильных землетрясениях, крупных подводных оползнях и извержениях вулканов.

Цунами — это морские гравитационные волны большой длины, возникающие в результате вертикального сдвига значительных участков морского дна.

В большинстве случаев причиной возникновения цунами являются подводные землетрясения, происходящие под дном океана или вблизи его побережья. Цунами могут зарождаться и при извержениях подводных вулканов. Однако цунами возникают лишь после тех землетрясений, которые связаны с быстрым образованием на дне океана сбросов, обвалов и оползней. Сброс представляет собой быстрое смещение блоков донных пород земной коры и даёт толчок, который приводит в движение огромные массы воды. Это смещение толкает воду и вызывает образование цунами.

Цунами, как и всякая морская волна, характеризуется высотой, длиной и скоростью перемещения формы волны.

Высота морской волны — это расстояние по вертикали между гребнем волны и её подошвой.

Длина волны — это расстояние по горизонтали между двумя вершинами (гребнями) смежных волн. Скорость перемещения формы волны — это линейная скорость горизонтального перемещения какого-либо элемента волны, например гребня.

Высота волны цунами над очагом её возникновения в океане составляет 1 — 5 м. Длина волны может составлять 150 — 300 км. Скорость распространения цунами колеблется в пределах от 50 до 1000 км/ч.

Длина волны цунами, её высота и скорость распространения зависят от глубины океана. Чем больше глубина океана, тем больше длина волны и скорость её распространения, тем меньше высота волны. Так, скорость распространения цунами при пересечении вод Тихого океана, где средняя глубина около 4 км, составляет 650—800 км/ч, а при распространении вдоль глубоководных мест в океане может достигать 1000 км/ч. При подходе цунами к берегу, где глубина уменьшается до 100 м, скорость распространения цунами падает до 100 км/ч. С уменьшением глубины уменьшается длина волны, а вот высота волны цунами при выходе на мелководье резко возрастает и может достигать от 10 до 50 м.

Таким образом, цунами при подходе к берегу и, особенно, при вхождении в суживающиеся бухты замедляют скорость своего движения, а вот высота их резко возрастает. В результате на побережье могут обрушиться гигантские водяные валы высотой 10 — 15 м, а иногда и до 30 — 50 м. Ущерб, причиняемый цунами, может во много раз превосходить последствия землетрясений, которые их вызвали.

Где чаще всего на Земле случаются цунами?

Чаще всего цунами обрушиваются на берега Тихого океана (75%), что связано с высокой вулканической активностью этого бассейна. За последнее тысячелетие тихоокеанское побережье подвергалось ударам цунами около 1000 раз, в то время как на побережьях Атлантического и Индийского океанов цунами наблюдались лишь несколько десятков раз.

В России наиболее подвержены возникновению цунами восточное побережье Камчатки и Курильских островов, остров Сахалин и побережье Тихого океана.

Имея большую скорость перемещения и огромную массу (в 1 м3 воды 1 т массы), цунами обладает колоссальной разрушительной силой. Набегая на встречные береговые препятствия, волна обрушивает на них всю свою энергию, поднимаясь над ними громадной водяной стеной, давит, разрушает и уничтожает всё, что попадается на пути. Разрушительная сила цунами прямо пропорциональна скорости выхода волны на берег.

Кацусика ХокусайБольшая волна в Канагаве1823 — 1831

Следующая страница Интенсивность цунами

Разрушительная сила цунами

Цунами достигло побережья Тайланда примерно через 2 часа после начала землетрясения в океане. Подземные толчки, произошедшие в море, на суше на ощущались, поэтому никто ничего не заподозрил. На западном побережье Тайланда жизнь текла как в обычный день: все люди занимались своими обычными повседневными делами, туристы, как обычно, отдыхали на пляжах.

Уже потом люди вспоминали необычные явления, происходившие незадолго до появления цунами, но на которые никто не обратил тогда внимания: внезапно вода в море резко ушла от берега на большое расстояние, птицы и животные исчезли. Заинтересованные люди ходили по обнажившемуся морскому дну и собирали рыбок и раковины.

Первыми удар цунами в Тайланде приняли Симиланские острова. Это популярное место среди дайверов, куда приезжают любители морских погружений со всего света. Следующим был остров Као Лак. На него обрушился мощнейший удар, который смел все отели, гестхаусы и бунгало на берегу.

Среди погибших на острове был внук короля Тайланда Пумипона Адульядетта, что говорит о том, что даже власти королевства не были предупреждены об опасности.

Приближающуюся 15-метровую волну заметить было невозможно, поскольку на ее вершине не было белого гребня и она сливалась с морским горизонтом. Когда же ее заметили, то спастись было уже нельзя. Волна была настолько мощна и несла в себе столько воды, что пронеслась по суше на несколько сотен метров, а на некоторых участках — до двух километров.

Стена воды сметала все на своем пути: дома, дороги, столбы, деревья, машины. От ее ужасающей разрушительной силы спасения не было никому. Стерев с земли все, она замерла на мгновенье, но лишь затем, чтобы с такой же силой вернуться назад в океан. Все, что она сломала, теперь неслось в открытое море.

Бешеные бурлящие потоки уносили с собой куски зданий, крыши, автобусы, искореженные машины, вырванные деревья. Общая численность погибших в Тайланде — 9000 человек, 2/3 из которых были иностранными туристами.

Что делать при наступлении цунами.

Цунамиопасными считаются участки  вдоль берега моря, морских заливов, гаваней, высота которых не превышает 15 метров над уровнем моря. А если ожидаются цунами местного характера — то  участки с высотой менее 30 метров.

Находясь в таких районах следует заранее продумать последовательность своих действий при наступлении опасности.

Надо позаботиться о том, чтобы документы, необходимый минимум вещей и продуктов всегда были под рукой.

Следует оговорить с членами семьи место встречи после бедствия, обдумать пути эвакуации  из опасной прибрежной зоны или наметить места для спасения при невозможности эвакуации. Это могут быть местные возвышенности или высокие капитальные строения. Двигаться к ним надо кратчайшим путем, избегая низменных мест. Безопасным считается расстояние 2-3 км. от берега.

Помните, что при наблюдении предвестников цунами, подземных толчков или поступлении предупреждений о местных цунами время для спасения может измеряться минутами.

Возникновение отдаленных цунами фиксируется системами предупреждения и прогноз сообщается по радио и телевидению. Таким сообщениям предшествуют звуки сирен.

Количество, высоту волн, а также интервал между ними прогнозировать невозможно. Поэтому после каждой волны к берегу в течении 2х-3х часов приближаться опасно. Промежуток между волнами целесообразно использовать для подыскания наиболее безопасного места.

Любое землетрясение, ощущаемое на берегу моря, следует считать цунамиопасным.

Нельзя приближаться к берегу чтобы посмотреть на цунами. Считается, что если вы увидели волну и находитесь на низменном месте — спасаться уже поздно.

Соблюдение этих простейших правил поведения, знание предвестников цунами могло-бы уменьшить количество жертв цунами в Индийском океане в 2004 году. Ведь по словам очевидцев (это видно и на отснятых видео) многие люди  такой предвестник цунами как отлив перед приходом волны использовали для прогулок по морскому дну и сбора морских животных. (фото)

При правильном поведении количество спасшихся людей могло-бы достигнуть десятков тысяч.

Знание причин возникновения цунами, а также путей уменьшения ущерба от последствий цунами однажды может помочь вам спасти свою жизнь, жизнь ваших близких и имущество.

Цунами видео. ( Япония, Фукусима, 2011 г. Землетрясение магнитудой 6,6 по шкале Рихтера )

Причины возникновения цунами

Распространение цунами по Индийскому океану, образовавшееся из-за землетрясение в Индийском океане в 26 декабря 2004 года

• Подводное землетрясение (около 85 % всех цунами). При землетрясении под водой происходит взаимное смещение дна по вертикали: 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. Землетрясение, вызывающее цунами обычно является с неглубоко расположенным очагом.Проблема распознавания цунамигенности землетрясения до сих пор не решена, и службы предупреждения ориентируются на магнитуду землетрясения.
• Оползни. Цунами такого типа возникают чаще, чем это оценивали в XX веке (около 7 % всех цунами). Зачастую землетрясение вызывает оползень, и он же генерирует волну.Чаще всего оползни, вызывающе цунами, происходят 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 материала или даже кальдеру, в результате чего возникает длинная волна. 
• Человеческая деятельность. В век атомной энергии у человека в руках появилось средство способное вызывать 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, поэтому волны от подводных оползней и взрывов всегда имеют локальный характер. Если одновременно произвести взрыв нескольких водородных бомб на дне океана, вдоль какой-либо линии, возможно образование более высокой волны, за счёт кумулятивного эффекта, но не попадающее в категорию цунами в силу того, что для формирования цунами требуется сдвиг всей толщи воды, тогда как взрыв формирует только поверхностные волны. Компьютерное моделирование таких экспериментов проводились и доказало отсутствие каких-либо существенных результатов по сравнению с более доступными видами вооружений.В настоящее время любые подводные испытания атомного оружия запрещены серией международных договоров.
• Падение крупного метеорита диаметром в сотни метров создаст чрезвычайно высокую волну, однако круговая волна от точечного источника быстро потеряет свою энергию и скорее всего не нанесет суше существенного вреда. Цунами от крупного метеорита может быть опасным в том случае, если метеорит упадет в пределах 10-20 километров от береговой линии.
• Ветер может вызывать большие волны (до 21 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образование метеоцунами при резком изменении атмосферного давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления. Такое явление наблюдается на Балеарских островах и называется риссага (Rissaga).

Классификация цунами

• образованное подводными землетрясениями;
• образованное береговыми землетрясениями;
• образованное извержениями подводных и островных вулканов;
• образованное оползнями на морском дне.

• 1 балл – волны не вызывают опасений и регистрируются только приборами;
• 2 балла – происходит подтопление берега;
• 3 балла – высота волн до двух метров, относится к средней интенсивности. Способно незначительно разрушить сооружения береговой линии, выбросить на сушу лёгкие суда;
• 4 балла – высота волн до трёх метров, считается сильным. Разрушениям средней степени подвергаются постройки, возможна гибель людей. Небольшие суда выбрасывает на берег, затем смывает в море;
• 5 баллов – высота волн от 8 до 23 метров, очень сильное. Фиксируются человеческие жертвы, разрушения зданий, степень которых зависит от удалённости прибрежной линии. На суше оказываются даже крупные суда;
• 6 баллов – волны-убийцы. Последствия катаклизма – большие людские потери, полностью затопленная прибрежная территория.

• 1 группа – погибшие отсутствуют;
• 2 группа — до 50 человек;
• 3 группа – 50 –100 человек;
• 4 группа – 100–1000 жертв;
• 5 группа – больше 1000 погибших.

6.

1998, землетрясение Папуа-Новой Гвинеи и цунами
Землетрясение в 7 баллов ударило по северному побережью Папуа-Новой Гвинеи 17-го июля 1998, само по себе не вызвав сильного цунами. Однако, землетрясение вызвало большой подводный оползень, который в свою очередь произвел волны в 15 метров высотой. Когда цунами поразил побережье, он повлек по крайней мере 2,183 смертельных случая, 500 пропавших, и сделал приблизительно 10,000 жителей бездомными. Многочисленные деревни были сильно повреждены, в то время как другие, такие как Ароп и Варапу, были полностью уничтожены. Единственным положительным моментом было то, что это дало ученым ценное понимание угрозы подводных оползней и неожиданных цунами, которые они могут вызвать, что позволит спасти жизни в будущем.

Наиболее крупные цунами

XX век

5.11.1952 Северо-Курильск.

Вызвано мощным землетрясением (оценка магнитуды по разным источникам колеблется от 8,3 до 9), которое произошло в Тихом океане в 130 километрах от побережья Камчатки. Три волны высотой до 15—18 метров (по разным источникам) уничтожили город Северо-Курильск и нанесли ущерб ряду прочих населённых пунктов. По официальным данным, погибло более двух тысяч человек.

9.03.1957 Аляска.

Вызвано землетрясением с магнитудой 9,1, произошедшим на Андреяновских островах (Аляска), которое вызвало две волны, со средней высотой волн 15 и 8 метров соответственно. Кроме того в результате землетрясения проснулся вулкан Всевидова, расположенный на острове Умнак и не извергавшийся около 200 лет. В катастрофе погибло более 300 человек.

9.07.1958, залив Литуйя, (юго-запад Аляски).

Землетрясение, произошедшее севернее залива (на разломе Фэруэтер), инициировало сильные оползни на склоне расположенной над бухтой Литуйя горы (около 30 миллионов кубических метров земли, камней и льда). Вся эта масса завалила северную часть бухты и вызвала огромную волну рекордной высоты более 500 метров, движущуюся со скоростью 160 км/ч. Максимальная высота, на которой были зафиксированы разрушения, вызванные волной, составляла 524 метра над уровнем моря (или 1720 футов).

28.03.1964, Аляска, (США).

Крупнейшее на Аляске землетрясение (магнитудой 9,2), произошедшее в проливе Принца Уильяма, вызвало цунами из нескольких волн, с наибольшей зафиксированной высотой (в момент появления) — 67 метров. В результате катастрофы (в основном, из-за цунами) по разным оценкам погибло от 120 до 150 человек.

17.07.1998, Папуа-Новая Гвинея.

Землетрясение с магнитудой 7,1, произошедшее на северо-западном побережье острова Новая Гвинея, вызвало мощный подводный оползень, породивший цунами, в результате которого погибло более 2000 человек.

XXI век

Распространение цунами по Индийскому океану

6 сентября 2004 года, побережье Японии

В 110 км от побережья полуострова Кии и в 130 км от побережья префектуры Коти произошли два сильных землетрясения (магнитудой до 6,8 и 7,3 соответственно), вызвавших цунами, с высотой волн до одного метра. Пострадало несколько десятков человек.

26 декабря 2004, Юго-Восточная Азия.

В 00:58 произошло мощнейшее землетрясение — второе по мощности из всех зарегистрированных (магнитудой 9,3), вызвавшее самое смертоносное из всех известных цунами. От цунами пострадали страны Азии (Индонезия — 180 тыс. человек, Шри-Ланка — 31—39 тыс. человек, Таиланд — более 5 тыс. человек и др.) и африканская Сомали. Общее количество погибших превысило 235 тыс. человек.

2 апреля 2007, Соломоновы острова.

Вызвано землетрясением магнитудой 8, произошедшим в южной части Тихого океана. Волны в несколько метров высотой достигли и Новой Гвинеи. Жертвами цунами стали 52 человека.

11 марта 2011, Япония.

Сильнейшее землетрясение магнитудой 9,0 с эпицентром, находящимся в 373 км северо-восточнее Токио, вызвало цунами с высотой волны, превышавшей 7 метров. По полученным данным, гипоцентр землетрясения находился на глубине 32 км к востоку от северной части острова Хонсю, и простирался на расстояние около 500 км, что видно из карты афтершоков. Кроме того, землетрясение и последовавшее за ним цунами стали причиной аварии на АЭС Фукусима I.

По состоянию на 2 июля 2011 года официальное число погибших в результате землетрясения и цунами в Японии составляет 15 524 человек, 7 130 человек числятся пропавшими без вести, 5 393 человек ранены.

Суперцунами

Некоторыми специалистами высказывается мнение, что главной причиной, вызывающей особенно сильные, так называемые суперцунами, — это падение на поверхность планеты небесных тел. По их мнению, прослеживается закономерность в резких климатических изменениях на границе плейстоцена и голоцена и падением крупных метеоритов на земную поверхность и в акваторию океанов. В их исследованиях представлены геологические, археологические и исторические свидетельства трёх крупнейших климатических катастроф, возможно происходивших на Земле около 12 900 лет тому назад, 4300—4500 лет тому назад и в 536—540 годах нашей эры. Для изучения проблемы космогенных цунами была создана международная научная группа Holocene Impact Working Group.

Причины цунами

Первое научное описание этой необузданной стихии дал испанский историк, натуралист и географ Хосе де Акоста в 1586 г. в Лиме (Перу), когда там после сильного землетрясения на сушу вырвались волны высотой 25 м.

В большинстве случаев (около 85%) причиной образования цунами (что по-японски значит «большая вода, заливающая бухту») становятся подводные землетрясения с вертикальными подвижками дна, когда одна часть его приподнимается, а другая опускается. Поверхность воды при этом начинает колебаться по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню и образуя серию волн. Порождающими цунами считаются землетрясения с неглубоко расположенным очагом.

Схема возникновения и распространения цунами

Значительно реже цунами вызывают мощные оползни (около 7% случаев). Так, 9 июля 1958 г. в бухте Литуйя случился оползень, вызванный землетрясением на Аляске. Колоссальные массы льда и породы рухнули в море с высоты 1100 м, породив чудовищную волну, достигшую на противоположном берегу бухты высоты 524 м! Этот случай, конечно, уникален. Но, к примеру, в Индонезии, где достаточно велико шельфовое осадконакопление, вызванные оползнями цунами — вовсе не редкость.

Еще примерно 5% всех цунами возникает в результате вулканических извержений. Причем порождает их не только сам взрыв, но и заполнение водой кальдеры (воронки, образовавшейся после обрушения вершины вулкана) либо полостей, которые возникли после извержения магмы. Классический пример цунами вулканического происхождения — волны, образовавшиеся после мощнейшего взрыва Кракатау в 1883 г. Цунами различной высоты были зафиксированы в гаванях всего мира. Они погубили свыше 36 тыс. человек, смыв в море 295 городов и селений и потопив около 5 тыс. кораблей. Взрывная волна, по оценкам ученых, обогнула планету от 7 до 11 раз, а осколки взорвавшегося вулкана разлетелись на 500 км вокруг.

Исследования американских ученых из Принстонского университета и Университета Чикаго позволяют предположить, что еще одной причиной возникновения цунами может стать опрокидывание айсбергов.

По мнению ученых, когда от дрейфующих у берегов Антарктиды и Гренландии айсбергов откалываются куски, они приобретают вертикально вытянутую форму и могут легко переворачиваться, рождая цунами. Исследователи рассчитали, что падение айсберга может вызвать цунами, эквивалентное волнам, порожденным землетрясением магнитудой 5-6. Высота подобных цунами, по их подсчетам, достигает 1% от общей высоты айсберга. При высоте айсбергов Антарктиды, колеблющейся от 400 м до 1 км, высота цунами может достигать 4-10 м, что сопоставимо с параметрами мощных цунами в Индийском океане в 2006 и 2011 гг. у берегов Японии.

Одной из причин возникновения цунами может стать опрокидывание крупных вертикальных айсбергов

Ученые уверены, что в условиях глобального потепления климата на планете айсберги начнут раскалываться на части и угроза подобных цунами станет вполне реальной. Подобные случаи уже были зафиксированы во фьордах на побережье Гренландии, где гигантские волны разрушили несколько портов.

Классификация

При классификации цунами учёные учитывают достаточное число факторов их возникновения, среди которых – метеорологические катаклизмы, взрывы и даже отливы и приливы, при этом в список вносят низкие накаты волн высотой около 10 см.
По силе вала

Силу вала измеряют, учитывая его максимальную высоту, а также то, насколько катастрофические последствия он вызвал и, согласно международной шкале IIDA, выделяют 15 категорий, от -5 до +10 (чем больше жертв, тем выше категория).

По интенсивности

По интенсивности «волны-убийцы» разделяют на шесть баллов, которые дают возможность дать характеристику последствиям стихии:

1. Волны, имеющие категорию один балл до того малы, что их фиксируют лишь приборы (об их наличии большинство даже не догадывается).
2. Двухбалльные волны способны незначительно затопить берег, поэтому от колебания обыкновенных волн их способны отличить лишь специалисты.
3. Волны, которые относят к трехбалльным, обладают достаточной силой для того, чтобы выбросить на побережье небольшие лодки.
4. Четырехбалльные волны могут не только прибить к берегу крупные морские судна, но и выбросить их на побережье.
5. Пятитибалльные волны приобретают уже масштабы катастрофы. Они способны разрушить невысокие строения, деревянные постройки, и привести к человеческим жертвам.
6. Что касается шестибалльных волн, то нахлынувшие на побережье волны полностью опустошают его вместе с прилегающими землями.

По количеству жертв

По числу смертельных случаев выделяют пять групп этого опасного явления. К первой относятся ситуации, когда смертельные исходы зафиксированы не были. Ко второй – волны, повлёкшие за собой гибель до пятидесяти человек. Валы, относящиеся к третьей категории, вызывают смерть от пятидесяти до ста человек. К четвёртой категории принадлежат «волны-убийцы», погубившие от ста до тысячи человек.

Последствия цунами, относящиеся к пятой категории — катастрофичны, поскольку влекут за собой смерть более тысячи человек. Обычно такие катастрофы характерны для акватории самого глубокого в мире океана, Тихого, но нередко происходят и в других точках планеты. Это относится к катастрофам 2004 года возле Индонезии и 2011 года в Японии (25 тыс. погибших). Были в истории зафиксированы «волны-убийцы» и на территории Европы, например, в середине XVIII столетия тридцатиметровый вал обрушился на побережье Португалии (во время этой катастрофы погибло от 30 до 60 тысяч человек).

Экономический ущерб

Что касается экономического ущерба, то его измеряют в американских долларах и подсчитывают, учитывая затраты, которые надо выделить на восстановление разрушенной инфраструктуры (утраченное имущество и разрушенные дома не учитываются, потому как относятся к социальным расходам страны).

По размерам убытков экономисты выделяют пять групп. К первой категории относят волны, не причинившие особого вреда, ко второй – с потерями до 1 миллиона долларов, к третьей – до 5 миллионов долларов, к четвёртой – до 25 миллионов долларов.

Ущерб от волн, относящийся к пятой группе, превышает 25 миллионов. Например, убытки от двух сильнейших стихийных бедствий, произошедших в 2004 году возле Индонезии и в 2011 – в Японии, составили около 250 миллиардов долларов. Стоит учитывать и экологический фактор, поскольку волны, повлёкшие за собой гибель 25 тысяч человек, повредили в Японии атомную станцию, вызвав аварию.