Цунами

Отредактировано 4.08.2022

Цунами — это, как правило, серия больших волн (5 метров и больше) или, реже, отдельная волна, которые чаще всего вызываются подводными землетрясениями, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна.

Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 6, а по некоторым источникам - больше 7). В результате землетрясения распространяется несколько волн.

Наибольшей опасности подвержены побережья морей и океанов. Но цунами может возникнуть даже на озерах и водохранилищах. Не застрахованы от цунами и жители удаленных от побережий районов, которые возникают после сильных землетрясений.
Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана.
В Российской Федерации угрозам цунами подвержено побережье Камчатского и Приморского краев и Сахалинской области, а также, в меньшей степени, побережье Хабаровского края и Магаданской области.

Очаги наиболее опасных для Дальнего Востока России цунами преимущественно сосредоточены в районе глубоководного Курило-Камчатского желоба, а также у западного побережья Латинской Америки.

В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью до 1000 километров в час. Но там они очень пологие, так как длина волны (расстояние между гребнями) достигает 100-300 километров, а высота от подошвы до вершины - всего несколько метров, и поэтому не опасны для судоходства.

Когда цунами достигает мелководья на своем пути, скорость волн уменьшается, но высота волн растет, как показано на схеме ниже.

Трансформация волны цунами в зависимости от расстоянии от берега

Классификация цунами

Классификации цунами чаще всего встречаются по трём признакам.


Если рассматривать явление с точки зрения причин его происхождения, то оно бывает:

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

Данное природное явление также классифицируется по интенсивности, находящейся в диапазоне 1–6 баллов и дающей представление о разновидностях волн по их высоте и разрушительной силе:

• 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.

Третья классификация состоит из пяти групп и основана на количестве жертв:

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

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 цунами из-за 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).

Распространение цунами

Скорость распространения волн цунами зависит от глубины воды. Если глубина воды уменьшается, скорость цунами также уменьшается. В средней части Тихого океана, где глубина воды достигает 4,5 км, волны цунами могут распространяться со скоростью более 800 километров в час.

Следует рассмотреть несколько общих концепций о рефракции и дифракции волн. Эти явления имеют важное значение для понимания механизма распространения цунами.

Рефракция волн цунами

Вообразите бегущие волны с длиной волны значительно превышающей глубину воды в том месте, где они проходят. Они называются волнами на мелкой воде или длинными волнами. Так как волны длинные, различные части волны могут оказаться над различной глубиной (особенно возле побережий) в данный момент времени.

В связи с тем, что скорость длинной волны зависит от глубины, различные части волны распространяются с различными скоростями, вызывая искривление волн. Это называется рефракцией.

Примеры рефракции волн цунами

Дифракция волн цунами

Дифракция - это хорошо известное явление, особенно в оптике и акустике. Это явление можно грубо считать искривлением волн вокруг объектов. Именно такое движение позволяет волнам проходить через препятствия в гавани, так как энергия переносится поперечно по отношению к гребню волны, как показано на схеме ниже. Такое искривление (которое довольно сложно объяснить) имеет значительно меньший масштаб, чем рефракция, о которой говорилось выше и которая является простой реакцией на изменения скорости.

Примеры дифракции волн цунами

Цунами удаленного происхождения

Когда цунами распространяются на большие расстояния через океаны, необходимо принимать во внимание сферичность Земли, чтобы определить воздействие цунами на удаленные побережья. Волны, которые расходятся в разные стороны возле источника образования, могут вновь сойтись в точке на противоположном конце океана. Примером этого явилось цунами 1960 года с источником на побережье Чили в точке 39,5 южной широты (S) и 74,5 западной долготы (W). Побережье Японии располагается между 30 и 45 градусами северной широты (N) и 135 и 140 градусами восточной долготы (Е), что составляет разницу в 145 и 150 градусов по долготе от зоны источника. В результате схождения (конвергенции) непреломленных лучей волн на побережье Японии произошли сильные разрушения и погибло много людей. На схеме на следующей странице проиллюстрировано схождение лучей волн из-за сферичности Земли.

Следует помнить, что кроме указанного эффекта лучи волн цунами также отклоняются от своего естественного пути вдоль максимальных окружностей из-за рефракции лучей под воздействием разницы в глубине мест, стремясь к более глубоким местам. Влияние такой рефракции на волны цунами удаленного происхождения приводит к тому, что не всегда волны цунами сходятся в одном месте на противоположном конце океана.

Конвергенция (схождение) лучей волн цунами 1960 года в Чили

Есть и другой механизм рефракции волн на воде, даже при больших глубинах и в отсутствии топографических неровностей. Было доказано, что течения, направленные под углом к волнам, могут изменить их направление распространения и повлиять на длину волны.

Когда цунами приближается к побережью, волны видоизменяются под действием различных характеристик прибрежного и берегового рельефа. Подводные гряды и рифы, континентальный шельф, очертания мысов и заливов, крутизна береговой полосы могут изменить период волны и высоту волны, вызвать резонанс волн, отражение энергии волн и/или преобразовать волны в приливной вал (бор), который обрушивается на берег.

Океанические хребты очень мало защищают побережье. Хотя небольшое количество энергии цунами может отразиться от подводного хребта, большая часть энергии переносится через хребет к береговой линии. Цунами 1960 года, образовавшееся вдоль побережья Чили, является характерным примером этого. Волны этого цунами имели большую высоту вдоль всего побережья Японии, включая острова Сикоку и Кюсю, которые располагаются за хребтом Южного Хонсю.

Рефракция волн цунами под действием течения

Локальные цунами

Когда возникает цунами местного происхождения, оно воздействует на береговую линию сразу же после события, которое вызвало цунами (землетрясение, подводное извержение вулкана или обвал). Иногда отмечались случаи прихода цунами на ближайшее побережье через 2 минуты после момента его образования.

По этой причине система предупреждения о цунами в этом случае бесполезна, и не следует ожидать рекомендаций от компетентных органов в отношении того, как вести себя и что делать в случае таких цунами. Малая эффективность систем предупреждения о цунами объясняется еще и тем, что при землетрясении могут отказать системы связи и другие инфраструктуры. Поэтому очень важно выработать правильный план действий на случай цунами.

Воздействие цунами на побережье

Воздействие цунами на побережье в основном зависит от рельефа морского дна и суши в данном месте, а также направления прихода волн.

Высота волны цунами

Высота волны также зависит от самого строения побережья. Например в клинообразных бухтах, где создается эффект воронки, высота волн увеличивается. С другой стороны, мелководье или песчаный бар на дне недалеко от берега может уменьшить высоту волны. Этим объясняется различная высота волн цунами в разных местах на одном и том же побережье.

Накат цунами на берег

При приближении волн цунами к берегу высота уровня воды может увеличиться до 30 метров и более в отдельных исключительных случаях. Увеличение уровня до 10 метров случается довольно часто. Это вертикальное увеличение высоты уровня воды называется высотой наката цунами.

Высота цунами будет изменяться в различных точках побережья. Изменения в высоте цунами и топографических характеристиках береговой линии вызывает изменение характеристик наката цунами в разных точках береговой линии.

Пример такой большой разницы в особенностях наката цунами приводят некоторые ученые: на острове Кауаи, Гавайи на западном склоне залива наблюдалось постепенное повышение уровня воды, в то время как всего в одной миле к востоку волны неистово налетели на берег, уничтожив рощи деревьев и разрушив много домов.

Следует отметить, что изменяются и характеристики отдельных волн, когда они приходят на одно и то же побережье. Ученые приводят примеры из истории Гавайских островов, когда первые волны были такими плавными, что человек мог спокойно идти по грудь в воде навстречу приходящим волнам. Позднее волны стали такими сильными, что они разрушили много домов и выбросили обломки к лесу на расстояние 150 метров от берега.

Последствия цунами

Разрушения, вызываемые цунами, происходят в основном из-за удара волн, в результате затопления, размыва фундаментов зданий, мостов и дорог. Разрушения увеличиваются из-за плавающих обломков, лодок, машин, которые с силой ударяют в здания. Сильные течения, которые иногда наблюдаются во время цунами, вызывают дополнительные разрушения из-за того, что обрывают боны, срывают с якорей лодки и баржи.

Дополнительные разрушения могут произвести пожары из-за разлива нефтепродуктов в результате цунами; могут также иметь место загрязнения в результате нарушений системы канализации и смыва химических веществ.

Признаки приближения цунами

Цунами предшествуют:

• быстрый отход воды от берега (смолкает шум прибоя). Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами. Люди, находящиеся на берегу и не знающие об опасности, могут остаться из любопытства или для сбора рыбы и ракушек...
  В случае телецунами (глобальных цунами, оказывающих влияние на весь океан и приходящих на другие границы океана спустя несколько часов) волна обычно подходит без отступления воды.
• сильное землетрясение с магнитудой более 6 (по некоторым источникам - больше 7), особенно если оно длилось 20 секунд и более, то первая волна может подойти к берегу уже через 15-20 минут. Обычно эта волна не самая мощная, наиболее опасна одна из последующих.сильное землетрясение 
• быстрое понижение уровня воды во время прилива
• повышение уровня воды в отлив
• необычный дрейф плавающего льда или других предметов

Системы предупреждения о цунами (СПЦ)

Система предупреждения о цунами должна заранее предупреждать о приходе цунами. Но, к сожалению, данная система оказывается бесполезной, когда эпицентр землетрясения находится недалеко от берега.

Принятие решений об объявлении тревоги об угрозе цунами и отмены тревоги об угрозе цунами осуществляется на основе магнитудно-географического критерия и результатов обработки данных инструментальных и визуальных наблюдений за уровнем моря.

Магнитудно-географический метод определения опасности возникновения цунами в результате подводного землетрясения использует два критерия:

• географическое расположение эпицентра землетрясения в определенной области Тихого океана.
• превышение порогового для этой области значения магнитуды.

Если оба критерия удовлетворены, то считается, что цунами возникнет, и тревога должна безусловно объявляться.

При регистрации подводного землетрясения сейсмическая информация поступает в соответствующий пункт (центр) сейсмологической подсистемы, который рассчитывает и оценивает параметры землетрясений: координаты эпицентра, глубину гипоцентра землетрясения, магнитуду, цунамигенность землетрясения.


Специфика технологии функционирования СПЦ состоит в том, что если очаг цунамигенного землетрясения находится в ближней зоне относительно соответствующего пункта, то тревога по этому пункту (или району) объявляется немедленно.
Если землетрясение находится в дальней зоне Тихого океана, то имеется резерв времени для детального сравнительного анализа сейсмологических данных и данных измерений уровня моря, а также данных от зарубежных центров.

Что делать при цунами

При первых признаках цунами или при получении предупреждения срочно уходите на возвышенные места (минимум 30-40 м над уровнем моря) или вглубь территории (2-3 км. от берега), избегая двигаться по долинам рек и ручьев.
В некоторых местах могут быть знаки, на которых указывается направления движения к укрытию в случае цунами.

Электронное информационное табло, указывающее путь к укрытию в случае цунами. Окумацусима, Мияги, Япония.

Знак направления движения к укрытию в случае цунами.
Сисайд, Орегон, США.

Помните, что главное - ваша жизнь, а не вещи. В какой-то мере в случае крупных разрушений вам сможет помочь тревожный чемоданчик.

Если вы находитесь на достаточном расстоянии от берега, выждите три часа после сильных толчков. При отсутствии цунами - опасность миновала. Если волны все же были, то подождите еще полтора часа после последней заметной волны.

Если после землетрясения вы услышали сигнал тревоги о приближении цунами - ждите отбоя тревоги.




Вот несколько видео о цунами