Земные недра не спокойны. Процессы, происходящие глубоко внутри планеты, вызывают движения земной коры. Это приводит к деформации поверхности. В обычной жизни мы практически не замечаем столь масштабные процессы. Однако поверхность Земли поднимется и опускается, растягивается и сжимается, на ней образуются гигантские трещины. Движение и деформация поверхности приводит к колебаниям и довольно ощутимым толчкам. А землетрясения с высокими магнитудами — это жертвы, экономические потери и техногенные катастрофы.
Когда говорят о землетрясениях часто упоминают нелегкую судьбу Японии. Часто ее называют "страной землетрясений". Всё потому, что Япония находится в зоне Тихоокеанского огненного кольца. Но не только в Японии можно ощутить отголоски внутренних процессов Земли. Есть, например, Сахалин, где также множество свидетельств о разрушающем воздействии землетрясений. Специалисты Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН пытаются обуздать природу и найти ответ на главный вопрос современной сейсмологии — можно ли предсказывать землетрясения с высокой точностью? Подробнее в интервью с ведущим научным сотрудником ИМГиГ ДВО РАН Александром Закупиным.
Александр Сергеевич Закупин – специалист в области механики деформируемого твёрдого тела, геофизики, сейсмологии, кандидат физико-математических наук, заместитель директора по научной работе Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук.
— В чем уникальность острова Сахалин с точки зрения сейсмичности?
— Остров Сахалин находится в зоне особого внимания сейсмологов. Сахалин, равно как и Курильские острова, Япония и другие страны азиатско-тихоокеанского региона, расположены в так называемой зоне Тихоокеанского огненного кольца. Оно известно не только своими активными вулканами, но и опасной сейсмической обстановкой. Причина в действующих разломах, которые разграничивают взаимодействие тектонических плит. Тем самым в регионе проявляется сейсмическая опасность самого высокого уровня.
Вспомним землетрясение Тохоку, произошедшее 11 марта 2011 года у восточного побережья острова Хонсю (Япония). Оно привело к большим человеческим жертвам и техногенной катастрофе. Магнитуда оценивалась в 8,9 при максимальной 9,5.
Несмотря на то, что Сахалин расположен в зоне Тихоокеанского огненного кольца, сильных землетрясений на острове не наблюдалось. Максимальные оценки, которые дают наши сейсмологи по историческим данным, а также современным инструментальным — магнитудой не выше 8.
— Известны последствия землетрясения в Нефтегорске. Почему произошли столь серьезные разрушения?
— В новейшей истории землетрясения в Нефтегорске и других близлежащих городах действительно у всех на слуху. Однако магнитуды были сравнительно небольшими. Например, в Невельске произошло землетрясение магнитудой 6.2, а в Нефтегорске — 7.2. Если бы подобные землетрясения произошли сегодня в Японии, о них бы говорили максимум 2 дня.
Исторический след об этих землетрясениях оставила не природа, а бездарное управление с точки зрения сейсмического районирования и халатное строительство.
— Можно ли минимизировать последствия от землетрясений в будущем?
— Конечно. В этом направлении активно работают специалисты Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН.
Мы знаем, что сильные землетрясения, наносящие серьезный ущерб, происходят достаточно редко — примерно раз в 100 лет. Сотни лет достаточно, чтобы подготовиться к угрозе.
Необходимо выяснить, какие сильнейшие землетрясения происходили в этом регионе за историю наблюдений. Чего стоит ожидать? Эти вопросы чрезвычайно важны для сейсмического районирования. В дальнейшем ответы на эти вопросы становятся основой для формирования норм и правил строительства зданий и объектов инфраструктуры.
Лично я сторонник советской идеологии, когда брался двойной запас прочности. В целом карты сейсмического районирования, которые сейчас построены для всей страны достаточно проработанные. Но с учетом региональных особенностей для Сахалина необходимы постоянные уточнения. В этом смысле в институте сформирован глубокий опыт и множество наработок.
— Какие мероприятия наиболее важны при подготовке к возможным сейсмическим угрозам?
— Во-первых, проведение качественного детального сейсмического районирования. На Сахалине подобные работы невозможно провести без участия специалистов Института морской геологии и геофизики ДВО РАН. Поскольку вся история и аналитика подобных событий объединена именно в стенах института.
Во-вторых, очень важно уметь прогнозировать землетрясения.
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН. Фото: Научная Россия / Николай Малахин
Памятная доска в честь 60-летнего юбилея ИМГиГ ДВО РАН. Фото: Научная Россия / Николай Малахин
— Насколько это возможно?
— Общее настроение ученых-сейсмологов всегда было достаточно пессимистичным до определенного момента. Ситуация несколько изменилась, когда ученые на Сахалине стали применять разработанную методику.
Существующие методы прогноза землетрясений натыкались на определенные препятствия. Одно из них было связано с эффективностью самого прогноза. Как правило, она равнялась 50-60%.
Что такое 50% вероятности прогноза? Проще говоря: «или будет, или нет». Всё равно, что гадание на кофейной гуще.
В каком направлении пошли специалисты института? Последние 6 лет мы работаем над новой методикой, которая изначально появилась за границей. Мы активно ее использовали на собственных программных комплексах с некоторой долей усовершенствований. Методика опирается на изучении напряженного состояния среды, в нашем случае земной коры.
Напомню, что к сильному землетрясению очаг может готовиться очень долго (сотни лет). В какой-то момент под поверхностью Земли складывается ситуация, когда напряженное состояние достигает критического уровня, который можно зафиксировать. В такой ситуации напряженная среда иначе реагирует на солнечно-лунное взаимодействие и приливные силы. Благодаря нашим расчетам, мы можем этот момент заметить. После этого до катастрофического землетрясения остается около 2 лет, такие сроки определены на сегодняшний день исключительно для Сахалина и они реальные.
За последние 30 лет история Сахалина с точки зрения сейсмологии переживает эдакий контрастный период. В 90-е годы, как известно, науке почти не уделяли внимание. Это привело к тому, что в современной России долгое время практически отсутствовала полноценная сеть сейсмических станций. Не секрет, что для сейсмолога отсутствие сейсмической сети серьезно ограничивает возможности для исследований.
Во многом, поэтому, разрушения и жертвы в Нефтегорске, Невельске и других городах — это отголоски состояния сейсмологии в стране в те годы .
— В настоящее время происходят позитивные изменения?
— Да. С 2005 года на Сахалине стремительно развивается качественная сейсмическая сеть, результаты которой мы используем в своих методах прогноза.
Для анализа мы взяли данные о землетрясениях, которые уже произошли, чтобы выяснить, смогли бы мы предсказать их с помощью используемого метода. Оказалось, что все события в рамках нашего исследования были предсказуемы.
Эксперимент важный, но не определяющий. Поскольку ретроспективный анализ делают многие. Но он не всегда неубедительный.
В нашем случае в процессе ретроспективного анализа мы также давали прогнозы на возможные события в будущем. Впервые, такой прогноз был сделан в 2015 году. В институте действует экспертный совет по мониторингу природных катастроф, на котором мы указали, что в течении одного-двух лет должно произойти землетрясение в указанной зоне. 14 августа 2016 года недалеко от села Онор происходит землетрясение с магнитудой 5.8. Серьезных разрушений не было, но на общий резонанс повлияло. Это позволило нам "осмелеть" и предсказать еще два землетрясения с магнитудой 5 в 2017 и 2020 годах в районе поселка Шебунино и городе Углегорске. Все прогнозы документировались, как и положено, по месту, времени и силе будущего землетрясения.
Сканирование юга Сахалина. Эллипсы по всей территории — области для расчета параметра LURR (прогностического признака) за период с 2011 по 2016 год. Если в какой-то области параметр резко возрастает (нормальные значения от 1 до 2), то это значит, что в течение одного-двух лет в этой области произойдет землетрясение. На схеме это центральная область. Она выделена прямоугольником. Справа — скачок параметра LURR, который стал сильнее (от 15 до 22). Это позволило уточнить место, где произойдёт землетрясение. Предоставлено А.С. Закупиным
Закономерности вариаций потока сейсмический событий на острове Сахалин перед сильными землетрясениями. Источник: Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН. Предоставлено: А.С. Закупиным
Вопреки всем пессимистам и распространенному мнению, что эффективность прогноза землетрясений не может превышать 70-80 %, мы доказали, что можем предсказывать сейсмические события с точностью близкой к 100%.
Специалисты института планируют и дальше совершенствовать эти методы. Прямо сейчас мы пытаемся объединить этот метод с другим методом, ориентированным на краткосрочный прогноз (сутки).
Конечно, когда мы говорим о сейсмологии, важно развивать не только науку, но и регламенты строительства. Большинство экспертиз по сейсмике проходит мимо нашего института и выполняется компаниями с весьма сомнительной репутацией. Хочется, чтобы ситуация изменилась в лучшую сторону.
