Zemětřesení. Nebezpečné a bezpečné oblasti Ruska

Je možné předpovědět zemětřesení? V průběhu minulých staletí bylo navrženo mnoho metod předpovědi, od zohlednění povětrnostních podmínek typických pro zemětřesení až po pozorování polohy nebeských těles a zvláštností v chování zvířat. Většina pokusů předpovědět zemětřesení byla neúspěšná.

Od počátku 60. let 20. století nabral vědecký výzkum předpovědí zemětřesení nebývalého rozsahu, zejména v Japonsku, SSSR, Číně a USA. Jejich cílem je učinit předpovědi zemětřesení alespoň tak spolehlivé jako předpovědi počasí. Nejznámější je předpověď času a místa výskytu ničivého zemětřesení, zejména krátkodobá předpověď. Existuje však i jiný typ předpovědi zemětřesení: posouzení intenzity seismických otřesů očekávaných v každé jednotlivé oblasti. Tento faktor hraje hlavní roli při výběru míst pro výstavbu důležitých staveb, jako jsou přehrady, nemocnice, jaderné reaktory, a je nakonec nejdůležitější při snižování seismických rizik. V této kapitole se podíváme na vědecký přístup k předpovědi času a místa zemětřesení a v kapitole 11 popíšeme metody předpovídání silných zemních vibrací.

Jak je uvedeno v kap. 1, studium povahy seizmicity na Zemi v historickém časovém období umožnilo předpovědět ta místa, kde se v budoucnu mohou vyskytnout destruktivní zemské události.

Třes. Kronika minulých zemětřesení však neumožňuje předpovědět přesný čas příští katastrofy. Dokonce i v Číně, kde za posledních 2 700 let došlo k 500 až 1 000 ničivých zemětřesení, statistická analýza neodhalila jasnou periodicitu největších zemětřesení, ale ukázala, že velké katastrofy lze oddělit dlouhými obdobími seismického ticha.

V Japonsku, kde existuje i dlouhodobá statistika zemětřesení (obr. 1), probíhají intenzivní výzkumy předpovědí zemětřesení již od roku 1962, ale zatím nepřinášejí žádný úspěch. (Nicméně je třeba mít na paměti, že v posledních letech nedošlo na japonských ostrovech k žádnému většímu ničivému zemětřesení, i když bylo zaznamenáno mnoho slabých otřesů.) Japonský program spojující úsilí stovek seismologů, geofyziků a geodetů přinesl vedl k získání velkého množství různorodých informací a umožnil upozornit na existenci mnoha příznaků blížícího se zemětřesení. Jedním z nejpozoruhodnějších předchůdců zemětřesení mezi dosud studovanými jevy zaznamenané na západním pobřeží japonského ostrova Honšú. Geodetické měření tam provedené ukázalo (viz grafy na obr. 2), že v okolí města Niigata docházelo k nepřetržitému vzestupu a poklesu pobřeží po dobu asi 60 let. Koncem 50. let se rychlost tohoto procesu snížila; Poté při zemětřesení v Niigatě 16. června 1964 byl v severní části této oblasti (poblíž epicentra) zaznamenán prudký pokles o více než 20 cm . 2, bylo zjištěno až po zemětřesení.
Ale pokud by se znovu objevily takové velké změny nadmořské výšky, bude to nepochybně sloužit jako určitá opatrnost. Později byla v Japonsku provedena speciální studie historických cyklů zemětřesení v okolí Tokia a také lokální měření deformace moderní kůry a frekvence zemětřesení. Výsledky vedly některé japonské seismology k domněnce, že opakování velkého zemětřesení Kanto (1923) se v současné době neočekává, ale že nelze vyloučit zemětřesení v sousedních oblastech.

Od začátku tohoto století, ne-li dříve, byly učiněny předpoklady o různých typech „spouštěcích mechanismů“, které jsou schopné způsobit počáteční pohyb u zdroje zemětřesení. Mezi nejzávažnější předpoklady patří role nepříznivých povětrnostních podmínek, sopečných erupcí a gravitační síly Měsíce, Slunce a planet). K nalezení takových účinků bylo analyzováno mnoho katalogů zemětřesení,

včetně velmi obsáhlých seznamů pro Kalifornii, ale nebyly získány žádné definitivní výsledky. Například bylo navrženo, že protože každých 179 let se planety ocitnou přibližně v jedné linii, výsledná další přitažlivost způsobí prudký nárůst seismicity. Další takové planetární zarovnání se očekává v roce 1982. Zlom San Andreas v jižní Kalifornii nevyvolal ničivé seismické otřesy od zemětřesení ve Fort Tejonu v roce 1857, takže dopad tohoto „planetárního“ spouštěče na zmíněný zlom v roce 1982 by mohl být považován za zvláště pravděpodobně. Naštěstí pro Kalifornii je tento argument vážně chybný. Za prvé, světové katalogy zemětřesení ukazují, že v minulých epizodách takového uspořádání planet: v letech 1803, 1624 a 1445 nebylo pozorováno žádné zvýšení seismické aktivity. Za druhé, další přitažlivost relativně malých nebo vzdálených planet je zanedbatelná ve srovnání s interakcí mezi Zemí a Sluncem. To znamená, že kromě 179letého období musíme uvažovat i o možnosti mnoha dalších periodicit spojených se společným působením největších nebeských těles.

K poskytnutí spolehlivé předpovědi, jako je předpovídání fází měsíce nebo výsledku chemické reakce, je obvykle nezbytný silný teoretický základ. Bohužel v současné době stále neexistuje přesně formulovaná teorie vzniku zemětřesení. Na základě našich současných, i když omezených znalostí o tom, kde a kdy dochází k seismickým otřesům, však můžeme učinit hrubé předpovědi o tom, kdy lze na jakémkoli známém zlomu očekávat další největší zemětřesení. Opravdu, po zemětřesení v roce 1906 G.F. Reed pomocí teorie pružného zpětného rázu (popsané v kapitole 4) uvedl, že k dalšímu velkému zemětřesení v oblasti San Francisca dojde asi za sto let.

Stručně řečeno, jeho argumenty se scvrkávaly na následující. Geodetická měření provedená na zlomu San Andreas před zemětřesením v roce 1906 ukázala, že relativní posunutí na opačných stranách zlomu dosáhlo hodnoty 3,2 m za 50 let poté, co na tomto zlomu došlo 18. dubna 1906 k elastickému zpětnému rázu, maximální relativní posunutí bylo asi 6,5 m Po aritmetickém výpočtu dostaneme: (6,5:3,2)-50 = 100. V důsledku toho musí uplynout 100 let, než dojde k dalšímu nejsilnějšímu zemětřesení. V tomto výpočtu musíme vycházet z poměrně slabého předpokladu, že regionální deformace probíhá rovnoměrně a že vlastnosti zlomu, který existoval před zemětřesením v roce 1906, se tímto zemětřesením nezměnily. Obezřetnost také vyžaduje, abychom zvážili, že podél zlomu San Andreas v nadcházejících stoletích nemusí dojít k dalšímu zemětřesení o síle 8,25, ale k sérii otřesů mírnějšího rozsahu.

V současné době probíhá mnoho experimentálních prací, studují se různé jevy (uvedené v další části), které se mohou ukázat jako předzvěsti, „příznaky“ blížícího se zemětřesení. Přestože pokusy o komplexní řešení problému vypadají docela působivě, nedávají mnoho důvodů k optimismu: předpovědní systém pravděpodobně nebude v blízké budoucnosti prakticky zaveden ve většině částí světa. Navíc metody, které se nyní zdají nejslibnější, vyžadují velmi složité vybavení a velké úsilí vědců. Vybudování sítí předpovědních stanic ve všech oblastech s vysokým seismickým rizikem by bylo extrémně nákladné.

S předpovědí zemětřesení je navíc neodmyslitelně spojeno jedno velké dilema. Předpokládejme, že údaje ze seismologických měření naznačují, že v určité oblasti během určitého časového období dojde k zemětřesení o určité síle. Je třeba předpokládat, že tato oblast byla dříve považována za seismickou, jinak by se na ní takové studie neprováděly. Z toho vyplývá, že pokud k zemětřesení skutečně dojde během stanoveného období, může se ukázat jako pouhá náhoda a nebude to pádným důkazem, že metody použité pro předpověď jsou správné a nepovedou v budoucnu k chybám. A samozřejmě, pokud se udělá konkrétní předpověď a nic se nestane, bude to považováno za důkaz, že metoda je nespolehlivá.

Nedávno došlo v Kalifornii k nárůstu předpovědí zemětřesení, což mělo za následek vytvoření vědeckého panelu v roce 1975, který měl zhodnotit spolehlivost předpovědí pro státní agenturu pro řízení mimořádných událostí, a tedy i pro guvernéra státu. Rada hraje důležitou, nikoli však rozhodující roli při určování skutečného významu určitých údajů a vyjádření jednotlivců nebo skupin (obvykle vyjádření seismologa nebo seismologů pracujících ve vládní nebo univerzitní laboratoři). Doporučení rady neřeší načasování ani obsah výstrah před veřejným nebezpečím vydávaných státními orgány. Od roku 1978 se tato rada pouze dvakrát musela zabývat otázkami souvisejícími se zemětřeseními, která se očekávají v Kalifornii.

Bylo rozhodnuto, že každá prognóza, kterou je třeba vzít v úvahu, by měla obsahovat čtyři hlavní prvky: 1) dobu, během níž k události dojde, 2) místo, kde k události dojde, 3) limity velikosti, 4) odhad pravděpodobnosti výskytu náhodná náhoda, tzn. že k zemětřesení dojde bez souvislosti s jevy, které byly podrobeny speciálnímu studiu.

Význam takové rady nespočívá pouze v tom, že plní úkol orgánů odpovědných za zajištění minimálních ztrát při zemětřesení, ale také v tom, že opatrnost, kterou taková rada uplatňuje, je užitečná pro vědce provádějící předpovědi, protože poskytuje nezávislé ověření. V širším společenském měřítku taková vědecká porota pomáhá vymýtit nepodložené předpovědi všemožných jasnovidců a někdy i bezskrupulózních lidí toužících po slávě – byť dočasné – nebo o peněžním zisku.

Sociální a ekonomické důsledky předpovědí zemětřesení jsou předmětem protichůdných výkladů. Jak seismologický výzkum postupuje v různých zemích, je pravděpodobné, že bude učiněno mnoho předpovědí o zemětřesení, která se očekávají v pravděpodobných zdrojových zónách. Například Čína již vydala mnoho takových předpovědí a podíváme se na ně později v této kapitole.

V západních zemích byly studovány negativní i pozitivní důsledky prognózy. Pokud by se například v Kalifornii podařilo s jistotou předpovědět čas velkého ničivého zemětřesení zhruba rok před očekávaným datem a následně jej průběžně zpřesňovat, pak by počet obětí a dokonce i výše materiálních škod z tohoto zemětřesení byly výrazně omezena, ale byly by narušeny vztahy s veřejností v oblasti pleisto-seist a místní ekonomika by se zhroutila. Nejdůležitější sociální a ekonomické důsledky takové prognózy jsou ilustrovány v dodatku 6 dále v této kapitole. Samozřejmě bez praktického testování vypadají takové odhady velmi spekulativně; Celkové důsledky budou velmi složité, protože reakce veřejného, veřejného a soukromého sektoru mohou být zcela odlišné. Pokud se například po vědecké prognóze a oficiálním varování prudce zvýší poptávka veřejnosti po pojištění proti zemětřesení, podkope to jeho dostupnost a bude mít dočasný, ale mimořádně vážný dopad na hodnotu nemovitostí, pozemků a staveb, na hodnotu vkladů. a zaměstnání. Populace, vědci a vládní úředníci mají o všech těchto problémech stále velmi mlhavou představu.

23. července došlo v Íránu ke čtvrtému zemětřesení za den a počet obětí dosáhl 287. O den dříve byly v Chile zaznamenány otřesy o síle 5,2 stupně. Celkově za 7 měsíců roku 2018 došlo na Zemi k 6881 zemětřesením, která si vyžádala 227 lidských životů. Proč se ale vědci nikdy nenaučili předpovídat tato kataklyzmata? Realista na to přišel.

Jak se určují seismické zóny?

Litosférické desky jsou v neustálém pohybu. Srážkou a roztahováním zvyšují napětí v horninách, což vede k jejich rychlému roztržení – zemětřesení. Zdroj (hypocentrum) zemětřesení se nachází v útrobách země a epicentrum je jeho projekce na povrch.

Síla zemětřesení se měří na stupnici ničení v bodech (od 1 do 12), stejně jako veličina - bezrozměrná veličina, která odráží uvolněnou energii elastických vibrací (od 1 do 9,5 na Richterově stupnici).

Nejjednodušší cestou pro vědu je identifikace seismicky nebezpečných zón a dlouhodobé předpovídání zemětřesení na příštích 10-15 let. Za tímto účelem vědci analyzují cyklickou aktivaci seismotektonického procesu: není důvod se domnívat, že v příštích několika stech letech se Země začne chovat jinak než v podobném časovém období v minulosti.

Je možné předvídat zemětřesení

Ne, alespoň s dostatečnou přesností, aby bylo možné naplánovat evakuační programy. A ačkoli se většina zemětřesení vyskytuje na předvídatelných místech podél dobře známých geologických zlomů, spolehlivost krátkodobých předpovědí zůstává nedostatečná.

„Máme modely, které ukazují, že v jižní Kalifornii je riziko zemětřesení o síle 7,5 a více v příštích 30 letech 38 %. Pokud se tyto modely použijí k výpočtu pravděpodobnosti zemětřesení v nadcházejícím týdnu, pravděpodobnost klesne na zhruba 0,02 %,“ komentuje Thomas Jordan, ředitel Centra pro zemětřesení v jižní Kalifornii.

Toto riziko je poměrně malé, ale stále ne nulové, a protože zlom San Andreas prochází státem Kalifornie, místní školy pravidelně provádějí cvičení, aby se připravily na velké zemětřesení.

Proč je tak těžké předpovědět velká zemětřesení?

Spolehlivé předpovědi vyžadují identifikaci signálů, které by naznačovaly nadcházející velké zemětřesení. Takové signály by měly být charakteristické pouze pro velká zemětřesení: slabé a mírné otřesy o síle do 5 mohou vést k kývání zavěšených předmětů, chrastění skla nebo padání omítky, což nevyžaduje evakuaci obyvatelstva. V 5–10 % případů se však takové otřesy ukáží jako předpovědi, které předcházejí silnějším zemětřesením. Podle statistik je předšoková aktivita charakteristická pro 40 % středních a 70 % velkých zemětřesení.

Seismologům se stále nepodařilo identifikovat konkrétní události, které se pravidelně vyskytují pouze před velkými zemětřeseními.

Dnes je studována široká škála potenciálních prediktorů zemětřesení, od zvýšených koncentrací radonu v ovzduší a neobvyklého chování zvířat až po deformace zemského povrchu a změny hladin podzemních vod. Ale tyto anomálie jsou obecné: každá z nich se může objevit i před nejslabšími otřesy.

Proč nejsou lidé evakuováni při sebemenším riziku velkého zemětřesení?

Hlavním důvodem je vysoká pravděpodobnost falešného poplachu. Tak v roce 1975 v Haicheng (Čína) seismologové zaznamenali rostoucí frekvenci slabých zemětřesení a vyhlásili všeobecný poplach na 4. února ve 14 hodin. Po 5 hodinách a 36 minutách došlo ve městě k zemětřesení o síle více než 7, mnoho budov bylo zničeno, ale díky včasné evakuaci došlo ke kataklyzmatu prakticky bez obětí.

Bohužel, takové úspěšné předpovědi se v budoucnu nemohly opakovat: seismologové předpovídali několik velkých zemětřesení, která se nekonala, a uzavření podniků a evakuace obyvatelstva měly za následek pouze ekonomické ztráty.

Jak fungují systémy včasného varování před zemětřesením?

Japonsko má dnes nejlepší systém včasného varování před zemětřesením. Země je doslova „obsypána“ stanicemi, které pomocí citlivých zařízení zaznamenávají seismické vlny, identifikují potenciální předpovědi a předávají informace Meteorologické agentuře, která je obratem přenáší do televize, internetu a mobilních telefonů občanů. V době, kdy dorazí druhá seismická vlna, je tedy obyvatelstvo již varováno před epicentrem zemětřesení, jeho magnitudou a časem přiblížení druhé vlny.

Navzdory technologickému pokroku se dokonce japonský varovný systém po přírodní katastrofě vypne. Ale dokud vědci důkladně neprostudují fyzikální procesy spojené se zemětřesením, nelze počítat s více. Obyvatelé seismicky aktivních zón mohou jen doufat, že seismometry budou citlivější a satelitní pozorování pomůže urychlit předpovědi.

Po přidání některých praktických údajů k výše uvedené odpovědi o vztazích Gutenberg-Richter je zde graf kumulativní pravděpodobnosti zemětřesení v konkrétní provincii v Japonsku na základě pozorovaných frekvencí během mnoha stovek let:

Vztah je výrazně log-lineární (podle G-R); pokud připustíte, že poměr bude podporovat vyšší veličiny, odhadnete pravděpodobnost události M10 v tomto místě každých 30 000 let.

Chcete-li získat odhad pro „kdekoli na světě“, budete potřebovat kumulativní data pro všechny. Dobrým místem pro začátek je webová stránka USGS – mají praktickou tabulku s daty od roku 1900.

Vezmeme-li tato data a vyneseme je do logaritmického spojnicového grafu, pak extrapolujeme lineární přizpůsobení a získáme následující graf:

To je docela děsivé, protože to říká, že pravděpodobnost zemětřesení M10 kdekoli na světě je 1 ku 100 v daném roce. Všimněte si, že jsem vykreslil data pro magnitudu x až x,9 na místě x), což situaci trochu podceňuje. Všimněte si také, že v extrémním případě velmi velkých zemětřesení (8 a více) data vypadají, že se mohou odchylovat od přímky, ale není dostatek dat, aby bylo možné učinit nějaké pevné závěry o tvaru.

Existuje několik dalších upozornění. Zaprvé lze předpokládat, že model lze extrapolovat: konkrétní chyba nemůže být navržena tak, aby ukládala energii potřebnou pro událost M10, protože vždy uvolní energii, než se tam dostane (a může dojít k efektu „stresových stínů“ , který uvádí, že po velkém zemětřesení je dočasně snížena pravděpodobnost dalšího velkého zemětřesení, protože napětí byla uvolněna, takže tento model lze používat pouze „po dlouhou dobu“ a neodráží přesně riziko zemětřesení v příštím pět let ).

Přesto – jedno procento.

Zemětřesení o síle 10 stupňů je skutečně možné, ale velmi nepravděpodobné. Vidíte, že frekvenci zemětřesení určuje Gutenberg-Richterův zákon:

$$ N = 10 ^ (a-bM) $$

kde $ N $ je počet zemětřesení $\ge M (velikost) $ a $ a, b $ jsou konstanty. Jak vidíte, čím větší je M, tím menší je N. $ a, b $ se obvykle řeší statisticky, prostřednictvím pozorovacích dat a regrese. Ale v nominální hodnotě můžete snadno vidět, že zemětřesení velkého rozsahu jsou na exponenciální úrovni stále méně častá.

Co je to zemětřesení o síle 10? Můj odhad je subdukční zóna, protože zde dochází k nejvyšším zemětřesením. Co je to subdukční zóna? Jakýkoli odhad je stejně dobrý jako můj, Chile nebo Tonga, i když je také důležité poznamenat, že velikost zemětřesení často souvisí s velikostí chyby: Nemyslím si, že je chyba dostatečně dlouhá/velká, aby vygenerovala $M\ge10.0$ zemětřesení na Zemi v současnosti.

Jsou možná zemětřesení o síle 10?

Myšlenka Mega-Quack - zemětřesení o síle 10 a více - je teoreticky možná, velmi nepravděpodobná. velikost zemětřesení je částečně založena na délce zlomů – čím delší zlom, tím větší zemětřesení. Jednoduchou pravdou je, že nejsou známy žádné poruchy schopné vyvolat megatřesení o síle 10 nebo větší ()

Kde jsou zemětřesení o síle 10 s největší pravděpodobností?

Devět z deseti největších zemětřesení, ke kterým došlo v minulém století, byly události v subdukčních zónách. Patří sem Velké chilské zemětřesení v roce 1960, které bylo o síle M 9,5 největším zaznamenaným zemětřesením, zemětřesení a tsunami v Indickém oceánu v roce 2004 a zemětřesení a tsunami v Tōhoku v roce 2011. ()

Jaká je nejpravděpodobnější frekvence zemětřesení o síle 10?

I kdyby byly možné, vzhledem k tomu, že v psané historii není zaznamenáno jediné slovo, neexistuje způsob, jak odpustit hříchy bez velké nejistoty. Historická data jsou zavádějící. Vysvětlení viz: (1) "To je pravděpodobně pozorovací efekt, který je v geovědách docela běžný." (2) " "

Jak velká jsou zemětřesení o síle 10?

Velmi velký. Pro pochopení tento koláčový graf ukazuje celkový seismický moment uvolněný zemětřesením v období 1906–2005, s největšími jednotlivými zemětřeseními (vlevo) a shluky zemětřesení (vpravo). Pro účely srovnání je také zobrazena tenká stuha zemětřesení v San Franciscu v roce 1906. M w označuje velikost zemětřesení na stupnici okamžitého času.

TITULEK: Globální seismické uvolnění v letech 1906 až 2005, graf ukazuje, že téměř 25 % světové energie zemětřesení za století bylo soustředěno jen při velkém chilském zemětřesení.

Je to určitě možné, i když ne příliš pravděpodobné, jak je uvedeno výše. Neobvykle dlouhá subdukční zóna, jako je Peru-Chilský příkop, Aleutský příkop nebo Japonsko-Kamčatský příkop, by zničila obvykle abych jí zavolal. Jinými slovy, musí to být zemětřesení, které zasáhne Rusko a Japonsko současně, nebo zemětřesení, které zasáhne Kolumbii, Ekvádor, Peru a Chile ve stejnou dobu atd.

Zemětřesení s magnitudou Moment 10 se navíc nemusí nutně lišit, pokud jde o vzdálenost budov od řekněme 8 nebo 9. Otřesy však potrvají mnohem déle – asi 30 minut – a rozšíří se na větší plocha. A pak jsou tu samozřejmě tsunami, které mohou zasáhnout zemi zatímco třepání stále pokračuje, což značně zvyšuje škody, které může způsobit zemětřesení.

Je možné předpovědět zemětřesení? V průběhu minulých staletí bylo navrženo mnoho metod předpovědi – od zohlednění povětrnostních podmínek typických pro zemětřesení až po pozorování polohy nebeských těles a zvláštností v chování zvířat. Většina pokusů předpovědět zemětřesení byla neúspěšná.

Od počátku 60. let 20. století nabral vědecký výzkum předpovědí zemětřesení nebývalého rozsahu, zejména v Japonsku, SSSR, Číně a USA. Jejich cílem je, aby předpověď zemětřesení byla alespoň stejně spolehlivá jako předpověď počasí. Nejznámější je předpověď času a místa výskytu ničivého zemětřesení, zejména krátkodobá předpověď. Existuje však i jiný typ předpovědi zemětřesení: posouzení intenzity seismických otřesů očekávaných v každé jednotlivé oblasti. Tento faktor hraje hlavní roli při výběru míst pro výstavbu důležitých staveb, jako jsou přehrady, nemocnice, jaderné reaktory, a je nakonec nejdůležitější při snižování seismických rizik.

Studium povahy seizmicity na Zemi v historickém časovém období umožnilo předpovědět ta místa, kde se v budoucnu mohou vyskytnout ničivé zemětřesení. Kronika minulých zemětřesení však neumožňuje předpovědět přesný čas příští katastrofy. Dokonce i v Číně, kde za posledních 2 700 let došlo k 500 až 1 000 ničivých zemětřesení, statistická analýza neodhalila jasnou periodicitu největších zemětřesení, ale ukázala, že velké katastrofy lze oddělit dlouhými obdobími seismického ticha.

V Japonsku, které má také dlouhou historii zemětřesení, probíhá intenzivní výzkum předpovědí zemětřesení již od roku 1962, ale zatím nepřinesl žádný úspěch. Japonský program, který spojuje úsilí stovek seismologů, geofyziků a geodetů, vedl k příjmu obrovského množství různorodých informací a umožnil identifikovat mnoho příznaků blížícího se zemětřesení. Jedním z nejpozoruhodnějších předchůdců zemětřesení mezi dosud studovanými jevy zaznamenané na západním pobřeží japonského ostrova Honšú. Geodetická měření tam provedená ukázala, že v okolí města Niigata docházelo k nepřetržitému vzestupu a poklesu pobřeží po dobu asi 60 let. Koncem 50. let se rychlost tohoto procesu snížila; pak při zemětřesení. Niigata 16. června 1964 byl v severní části této oblasti (poblíž epicentra) zaznamenán prudký pokles o více než 20 cm Povaha rozložení vertikálních pohybů uvedených v grafech byla objasněna až po zemětřesení. Ale pokud by se znovu objevily takové velké změny nadmořské výšky, bude to nepochybně sloužit jako určitá opatrnost. Později byla v Japonsku provedena speciální studie historických cyklů zemětřesení v okolí Tokia a také lokální měření deformace moderní kůry a frekvence zemětřesení. Výsledky vedly některé japonské seismology k domněnce, že opakování velkého zemětřesení Kanto (1923) se v současné době neočekává, ale že nelze vyloučit zemětřesení v sousedních oblastech.

Od počátku tohoto století, ne-li dříve, byly učiněny předpoklady o různých typech „spouštěcích mechanismů“, které jsou schopné způsobit počáteční pohyb zdroje zemětřesení. Mezi nejzávažnější předpoklady patří role drsných povětrnostních podmínek, sopečných erupcí a gravitační síly Měsíce, Slunce a planet. Bylo analyzováno mnoho katalogů zemětřesení, včetně velmi obsáhlých seznamů pro Kalifornii, aby byly nalezeny takové účinky, ale nebyly získány žádné definitivní výsledky. Například bylo navrženo, že protože každých 179 let se planety ocitnou přibližně v jedné linii, výsledná další přitažlivost způsobí prudký nárůst seismicity. Zlom San Andreas v jižní Kalifornii nevyvolal ničivé seismické otřesy od zemětřesení ve Fort Tejonu v roce 1857, takže dopad této „planetární“ spouště na zmíněný zlom v roce 1982 by byl považován za zvláště pravděpodobný. Naštěstí pro Kalifornii je tento argument vážně chybný. Za prvé, světové katalogy zemětřesení ukazují, že v minulých epizodách takového uspořádání planet: v letech 1803, 1624 a 1445 nebylo pozorováno žádné zvýšení seismické aktivity. Za druhé, další přitažlivost relativně malých nebo vzdálených planet je zanedbatelná ve srovnání s interakcí mezi Zemí a Sluncem. To znamená, že kromě 179letého období musíme uvažovat i o možnosti mnoha dalších periodicit spojených se společným působením největších nebeských těles.

K poskytnutí spolehlivé předpovědi, jako je předpovídání fází měsíce nebo výsledku chemické reakce, je obvykle nezbytný silný teoretický základ. Bohužel v současné době stále neexistuje přesně formulovaná teorie vzniku zemětřesení. Na základě našich současných, i když omezených znalostí o tom, kde a kdy dochází k seismickým otřesům, však můžeme učinit hrubé předpovědi o tom, kdy lze na jakémkoli známém zlomu očekávat další největší zemětřesení. Po zemětřesení v roce 1906 G. F. Reed na základě teorie pružného zpětného rázu uvedl, že k dalšímu velkému zemětřesení v oblasti San Francisca dojde asi za sto let.

V současné době probíhá mnoho experimentálních prací. Studují se různé jevy, které se mohou ukázat jako předzvěsti, „příznaky“ blížícího se zemětřesení. I když pokusy o komplexní řešení problému vypadají docela působivě, nedávají mnoho důvodů k optimismu: předpovědní systém pravděpodobně nebude v blízké budoucnosti prakticky zaveden ve většině částí světa. Navíc metody, které se nyní zdají nejslibnější, vyžadují velmi složité vybavení a velké úsilí vědců. Vybudování sítí předpovědních stanic ve všech oblastech s vysokým seismickým rizikem by bylo extrémně nákladné.

S předpovědí zemětřesení je navíc neodmyslitelně spojeno jedno velké dilema. Předpokládejme, že údaje ze seismologických měření naznačují, že v určité oblasti během určitého časového období dojde k zemětřesení o určité síle. Je třeba předpokládat, že tato oblast byla dříve považována za seismickou, jinak by se na ní takové studie neprováděly. Z toho vyplývá, že pokud k zemětřesení skutečně dojde během stanoveného období, může se ukázat jako pouhá náhoda a nebude to pádným důkazem, že metody použité pro předpověď jsou správné a nepovedou v budoucnu k chybám. A samozřejmě, pokud uděláte konkrétní předpověď a nic se nestane, bude to považováno za důkaz, že metoda je nespolehlivá.

V poslední době došlo v Kalifornii k výraznému nárůstu předpovědí zemětřesení; V důsledku toho byla v roce 1975 vytvořena vědecká rada, jejímž úkolem je vyhodnocovat spolehlivost předpovědí pro státní pohotovostní agenturu.

Význam takové rady nespočívá pouze v tom, že plní úkol orgánů odpovědných za zajištění minimálních ztrát při zemětřesení, ale také v tom, že opatrnost, kterou taková rada uplatňuje, je užitečná pro vědce provádějící předpovědi, protože poskytuje nezávislé ověření. V širším společenském měřítku taková vědecká porota pomáhá zaplevelit nepodložené předpovědi všemožných jasnovidců a někdy i bezskrupulózních lidí toužících po slávě.

V západních zemích byly studovány negativní i pozitivní důsledky prognózy. Pokud by se například na nějakém místě podařilo s jistotou předpovědět čas velkého ničivého zemětřesení zhruba rok před očekávaným datem a následně jej průběžně zpřesňovat, pak by počet obětí a dokonce i výše materiálních škod z tohoto zemětřesení výrazně omezit, ale byly by narušeny vztahy s veřejností v oblasti a zhroutila by se místní ekonomika.

Jediným příkladem dosud úspěšně předpovězeného zemětřesení je zemětřesení v Haicheng v roce 1975 v provincii Liaoning v Číně. V těchto letech, dávno před zemětřesením, byla v Číně zorganizována síť geologických, geofyzikálních a jiných pozorování, která sledovala změny fyzického stavu zemského nitra, sklony povrchu, seismickou aktivitu, hladinu podzemních vod a obsah různých plynů v nich. . Na základě všech obdržených údajů bylo rozhodnuto o evakuaci obyvatel města. O několik hodin později se ocitl pod ruinami, ale nebyly téměř žádné oběti.

Vrátíme-li se k extrémně složitému úkolu předpovídat zemětřesení, poznamenáváme, že vědci v mnoha zemích nadále hledají předzvěsti zemětřesení. Dnes jsou rozděleni do několika skupin.

V prvé řadě se jedná o seismologické prekurzory – nárůst počtu předpovědí velkého zemětřesení.

Mezi geofyzikální znaky patří pokles elektrického odporu hornin, kolísání modulu celkového vektoru magnetického pole atp.

Mezi hydrogeologické prekurzory zemětřesení patří pokles a poté prudké zvýšení hladiny podzemní vody ve studních a studních, změna teploty vody, zvýšený obsah radonu, oxidu uhličitého a par rtuti.

A samozřejmě abnormální chování zvířat

Země má jednu neblahou vlastnost: občas vám vyklouzne pod nohama a ne vždy je to spojeno s výsledky bujarého večírku v přátelském kruhu. Otřesy půdy způsobují, že asfalt stojí na konci a domy se hroutí. Co je doma?! — Katastrofální zemětřesení mohou zvednout nebo zničit hory, vyschnout jezera a obrátit řeky. V takových situacích obyvatelům domů, hor a pobřeží zbývá jediné: pokusit se přežít co nejlépe.

Lidé byli konfrontováni s násilím zemské nebeské klenby přibližně od doby, kdy na tuto nebeskou klenbu sestoupili ze stromů. Zřejmě první pokusy o vysvětlení podstaty zemětřesení pocházejí z počátku lidské éry, v níž se hojně objevují podzemní bohové, démoni a další pseudonymy tektonických pohybů. Jak naši předkové získali trvalé bydlení s doprovodnými pevnostmi a kurníky, škody způsobené otřesy země pod nimi byly větší a touha uklidnit Vulkána nebo alespoň předpovědět jeho nepřízeň.

Různými zeměmi však ve starověku otřásaly různé entity. Japonská verze dává hlavní roli obřím sumcům žijícím pod zemí, kteří se občas pohybují. V březnu 2011 vedly další rybí nepokoje k silnému zemětřesení a tsunami.

Schéma šíření tsunami v Tichém oceánu. Obraz barevně ukazuje výšku vln rozbíhajících se v různých směrech, které vytvořilo zemětřesení poblíž Japonska. Připomeňme, že zemětřesení 11. března srazilo na japonském pobřeží vlnu tsunami, která si vyžádala smrt nejméně 20 tisíc lidí, rozsáhlé ničení a přeměnu slova „Fukušima“ na synonymum pro Černobyl. Reakce na tsunami vyžaduje velkou rychlost. Rychlost oceánských vln se měří v kilometrech za hodinu a seismické vlny se měří v kilometrech za sekundu. Kvůli tomu je zde časová rezerva 10-15 minut, během kterých je nutné upozornit obyvatele ohrožené oblasti.

Nestabilní firmament

Zemská kůra je ve velmi pomalém, ale nepřetržitém pohybu. Obrovské bloky se k sobě přitisknou a deformují se. Když napětí překročí pevnost v tahu, deformace se stane nepružnou - zemské pevné látky se rozbijí a vrstvy se posunou podél zlomu s pružným zpětným rázem. Tato teorie byla poprvé navržena téměř před sto lety americkým geofyzikem Harrym Reidem, který studoval zemětřesení v roce 1906, které téměř úplně zničilo San Francisco. Od té doby vědci navrhli mnoho teorií, které podrobně popisují průběh událostí různými způsoby, ale základní princip zůstal v podstatě stejný.

Hloubka moře je proměnlivá. Příchodu tsunami často předchází ústup vody ze břehu. Elastické deformace zemské kůry předcházející zemětřesení zanechávají vodu na místě, ale hloubka dna vzhledem k hladině moře se často mění. Monitorování hloubky moře se provádí sítí speciálních přístrojů - přílivových měřidel, instalovaných jak na břehu, tak ve vzdálenosti od břehu.

Rozmanitost verzí, bohužel, nezvyšuje objem znalostí. Je známo, že zdrojem (z vědeckého hlediska hypocentrum) zemětřesení je rozsáhlá oblast, ve které dochází k destrukci hornin s uvolněním energie. Jeho objemy přímo souvisejí s velikostí hypocentra – čím je větší, tím je otřes silnější. Ohniska ničivých zemětřesení se rozkládají na desítky a stovky kilometrů. Zdroj zemětřesení na Kamčatce z roku 1952 byl tedy dlouhý asi 500 km a zemětřesení na Sumatře, které v prosinci 2004 způsobilo nejhorší tsunami v novodobé historii, bylo dlouhé nejméně 1300 km.

Rozměry hypocentra závisí nejen na napětích v něm nahromaděných, ale také na fyzické síle hornin. Každá jednotlivá vrstva, která se ocitne v zóně ničení, může buď prasknout, čímž se zvětší rozsah události, nebo přežít. Konečný výsledek nakonec závisí na mnoha faktorech neviditelných z povrchu.

Tektonika v obrazech. Srážka litosférických desek vede k jejich deformaci a akumulaci napětí.

Seismické klima

Seismické zónování území umožňuje předpovídat sílu možných otřesů v daném místě, a to i bez uvedení přesné polohy a času. Výslednou mapu lze porovnat s klimatickou mapou, ale místo atmosférického klimatu zobrazuje klima seismické – posouzení možné síly zemětřesení v daném místě.

Výchozí informací jsou údaje o seismické aktivitě v minulosti. Bohužel historie přístrojového pozorování seismických procesů sahá něco málo přes sto let a v mnoha regionech ještě méně. Určitou pomoc může poskytnout sběr dat z historických zdrojů: k určení závažnosti zemětřesení obvykle stačí popisy i od antických autorů, protože odpovídající měřítka jsou postavena na základě každodenních následků - ničení budov, reakce lidí atd. Ale to samozřejmě nestačí - lidstvo je stále příliš mladé. Jen proto, že za posledních pár tisíc let v regionu nedošlo k zemětřesení o síle 10, neznamená to, že se tam příští rok nestane. Dokud se bavíme o běžné nízkopodlažní výstavbě, lze riziko této úrovně tolerovat, ale umístění jaderných elektráren, ropovodů a dalších potenciálně nebezpečných objektů vyžaduje jednoznačně větší přesnost.

Problém se ukazuje jako řešitelný, přejdeme-li od jednotlivých zemětřesení k uvážení toku seismických jevů, charakterizovaných určitými vzory, včetně hustoty a opakování. V tomto případě je možné stanovit závislost frekvence zemětřesení na jejich síle. Čím slabší jsou zemětřesení, tím větší je jejich počet. Tato závislost může být analyzována pomocí matematických metod a po jejím stanovení na určité časové období, byť malé, ale podpořené instrumentálními pozorováními, je možné s dostatečnou spolehlivostí extrapolovat průběh událostí po stovkách a dokonce tisících let. Pravděpodobnostní přístup umožňuje uložit přijatelná omezení přesnosti na rozsah budoucích katastrof.

Seismická zónová mapa OSR-97D. Barvy označují maximální ničivou sílu zemětřesení s dobou opakování asi 10 000 let. Tato mapa se používá při výstavbě jaderných elektráren a dalších kritických zařízení. Jedním z projevů pozemské činnosti jsou sopky. Jejich erupce jsou barevné a někdy destruktivní, ale seismické otřesy, které vytvářejí, jsou zpravidla slabé a nepředstavují nezávislou hrozbu.

Jako příklad toho, jak se to dělá, můžeme uvést sadu seismických zónových map OSR-97, která se v současnosti používá v Rusku. Při jeho sestavování byly na základě geologických dat identifikovány zlomy – potenciální zdroje zemětřesení. Jejich seismická aktivita byla modelována pomocí velmi složité matematiky. Virtuální proudy seismických událostí byly poté porovnány se skutečností. Výsledné závislosti by mohly být relativně spolehlivě extrapolovány do budoucnosti. Výsledkem byla série map zobrazujících maximální skóre událostí, které se mohou na daném území opakovat s periodicitou 100 až 10 000 let.

Předzvěsti potíží

Seismické zónování umožňuje pochopit, kam „umístit slámu“. Pro minimalizaci škod by ale bylo dobré znát přesný čas a místo události – kromě hodnocení „klimatu“ mít i předpověď „počasí“.

Nejpůsobivější krátkodobá předpověď zemětřesení byla provedena v roce 1975 v čínském městě Haichen. Vědci, kteří několik let sledovali seismickou aktivitu, vyhlásili poplach 4. února kolem 14:00. Obyvatelé byli vyvedeni do ulic, obchody a průmyslové podniky byly uzavřeny. V 19:36 došlo k zemětřesení o síle 7,3 stupně, které způsobilo značné škody městu, ale obětí bylo jen málo. Bohužel, tento příklad je zatím jedním z mála.

Napětí akumulující se v tloušťce země vedou ke změnám jejích vlastností a ve většině případů je lze „zachytit“ přístroji. Dnes je známo několik stovek takových změn – seismologové jim říkají předzvěsti – a jejich seznam rok od roku roste. Rostoucí zemní napětí mění rychlost pružných vln v nich, elektrickou vodivost, hladinu podzemní vody atd.

Jeden z typických následků ničivého zemětřesení. Odborníci by intenzitu třesení hodnotili asi na 10 bodů (na 12bodové škále).

Problém je v tom, že předzvěsti jsou vrtošivé. V různých oblastech se chovají odlišně, badatelům se jeví v různých, někdy až bizarních kombinacích. Abyste mohli sebevědomě poskládat „mozaiku“, potřebujete znát pravidla pro její složení, ale nemáme úplné informace a není pravda, že jednoho dne nějaká bude.

Studie z 50. až 70. let prokázaly korelaci obsahu radonu v podzemní vodě v oblasti Taškentu se seismickou aktivitou. Obsah radonu před zemětřesením v okruhu do 100 km se měnil 7–9 dní před otřesem, nejprve se zvýšil na maximum (pět dní) a poté se snížil. Ale podobné studie v Kyrgyzstánu a Tien Shan neprokázaly stabilní korelaci.

Elastické deformace zemské kůry vedou k poměrně rychlé (měsíce a roky) změně nadmořské výšky oblasti. Tyto změny jsou „podchyceny“ dlouhodobě a spolehlivě. Počátkem 70. let identifikovali američtí experti povrchový zdvih u města Palmdale v Kalifornii, stojícího přímo na zlomu San Andreas, kterému stát vděčí za pověst seismicky problematického místa. Značné úsilí, peníze a vybavení bylo vynaloženo na snahu sledovat vývoj událostí a včas varovat. V polovině 70. let se vzestup povrchu zvýšil na 35 cm. Bylo také zaznamenáno snížení rychlosti pružných vln v zemské tloušťce. Pozorování hlásek pokračovalo řadu let, stálo spoustu dolarů, ale... žádná katastrofa se nekonala, stav oblasti se postupně vracel do normálu.

V posledních letech se objevily nové přístupy k předpovídání související s uvažováním seismické aktivity na globální úrovni. Zejména kamčatští seismologové, kteří jsou tradičně na „špičkovém okraji“ vědy, hlásili prediktivní úspěchy. Postoj k prognostikám vědeckého světa jako celku by však byl ještě správněji charakterizován jako opatrný skepticismus.