Готовьтесь к тектоническим неприятностям1

• Тигран Оганесян

В последний месяц нынешней весны одной из наиболее обсуждаемых тем в новостных лентах мировых СМИ стала очередная природная катастрофа, разразившаяся в Китае. 12 мая в 14.28 на территории уезда Вэньчуань юго-западной провинции Сычуань произошло землетрясение, поверхностная магнитуда которого, согласно местным сейсмологическим источникам, составила 8,0 балла (геологическая служба США оценила его в 7,9 балла по шкале моментных магнитуд).

По данным на полдень 28 мая, число погибших в результате этого землетрясения превысило 68 тыс. человек, более 360 тыс. получили травмы различной тяжести, еще около 20 тыс. числятся пропавшими без вести. Всего пострадало более 45 млн человек, порядка 15 млн эвакуированы из мест проживания: в провинции Сычуань в результате землетрясения полностью разрушено 2,9 млн жилых домов, еще 14 млн получили серьезные повреждения. В течение 72 часов после основного землетрясения в прилегающих к эпицентру зонах зафиксировано 52 крупных афтершока (повторные толчки, происходящие после основного землетрясения в его очаговой области) с магнитудой от 4,4 до 6,0 балла.

Спустя почти две недели после первого землетрясения в провинции Сычуань произошло новое с магнитудой 6,4 балла, последствия которого, к счастью, были куда менее значительными: погиб один человек, еще 400 получили ранения, разрушено более 70 тыс. жилых домов.

Наконец, 27–28 мая в наиболее пострадавших от землетрясения районах было зарегистрировано еще два афтершока с магнитудой 5,0–5,9, три в диапазоне 4,0–4,9 балла и 238 — менее 3,9.

Строительная халтура

Если руководствоваться формальными статистическими данными по величинам магнитуд, все эти многочисленные подземные толчки, включая даже главный 12 мая, отнюдь не представляли собой нечто неординарное по среднесейсмологическим меркам. Основными причинами столь масштабных трагических последствий сычуаньского землетрясения следует признать, во-первых, очень высокую плотность населения в этой провинции (только в ее административном центре Чэнду, четвертом по величине городе Китая, расположенном примерно в 100 км от эпицентра, проживает порядка 10 млн человек) и, во-вторых, что более существенно, весьма низкую сейсмостойкость зданий в зоне эпицентра и в непосредственной близости от него.

При этом если высокую плотность населения, объективно говоря, едва ли можно отнести к разряду серьезных недоработок местных властей, то строительный фактор в немалой степени обязан своим происхождением именно преступной халатности провинциальных чиновников, отвечающих за контроль над соблюдением антисейсмических требований к возводимым жилым и нежилым объектам. По свидетельствам различных иностранных наблюдателей, побывавших в зоне землетрясения, конструкционная прочность значительного числа полностью или частично разрушенных зданий, мягко говоря, оставляла желать лучшего. Судя по отчетам непосредственно с места событий, особенно хлипкими оказались прежде всего образовательные учреждения — типовые школы падали как карточные домики десятками, если не сотнями. Многие дети и подростки, застигнутые врасплох стихией во время школьных уроков, заживо погребены под обломками недолговечных строений. Так, в городе Дуцзянъяне, попавшем почти в эпицентр землетрясения, из-под школьных завалов было извлечено столько погибших детских тел, что местные похоронные службы были вынуждены пойти на их групповое кремирование.

Официальные китайские власти достаточно оперативно отреагировали на поднявшуюся в стране и за рубежом волну критики в адрес недобросовестных строителей и проектировщиков домов, пообещав провести публичное расследование и сурово покарать всех виновных. Однако, судя по всему, массовое несоблюдение норм сейсмостойкого строительства в современном Китае отнюдь не ограничивается принявшей на себя главный удар стихии провинцией Сычуань. Подобное явление, по мнению независимых экспертов, происходило и происходит до сих пор во многих местах бурно развивающейся страны, где очень востребованы новые объекты недвижимости, — возводятся они сегодня зачастую абы как, а контролирующие строительный процесс инстанции смотрят на соответствие этих зданий сейсмостандартам сквозь пальцы.

Справедливости ради надо, конечно, значительную часть ответственности за майскую трагедию возложить и на национальную сейсмологическую службу Китая, допустившую фатальные просчеты в своих долгосрочных оценках вероятности серьезной тектонической активности в пострадавшем регионе. Новые строительные коды, предусматривающие повышенные требования к объектам, строящимся в сейсмически опасных районах, были приняты в Китае к обязательному исполнению еще в начале 90-х годов прошлого века. Но, как отметил в беседе с «Экспертом» один из ведущих российских сейсмологов, главный научный сотрудник Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН (МИТП РАН), доктор физико-математических наук Владимир Кособоков, район последнего землетрясения на протяжении многих лет считался китайскими сейсмологами относительно безобидным: «Предыдущее событие примерно такого же класса по магнитуде имело место там три четверти века назад, в 1933 году, причем его эпицентр находился в эшелоне опоясывающих Сычуань горных хребтов, и основная сейсмическая волна до равнинной (густонаселенной) части провинции дошла значительно ослабленной (тогда, по официальным данным, погибло около 10 тыс. человек. — “Эксперт”). Исходя из такой исторической статистики, традиционные карты сейсмического районирования рассматривали эту зону неоправданно оптимистически, и, соответственно, принятые для нее местные строительные коды были весьма либеральными — ее потенциальная сейсмическая опасность оценивалась максимум в шесть баллов».

В то же время, по словам Владимира Кособокова, у целого ряда российских и зарубежных сейсмологов пострадавший регион Китая уже давно числился в списке серьезных потенциальных кандидатов. «С одной стороны, это очень сложный для оценки, сильно раздробленный сейсмический район, периферия столкновения Индостана и Евразии. Причем эпицентр основного землетрясения 12 мая оказался как раз на границе между зоной полного отсутствия сейсмичности и зоной высокой сейсмической активности, что, очевидно, создавало дополнительные проблемы для корректного среднесрочного прогноза. С другой стороны, местная особая специфика рельефа (равнинная часть, протяженность которой составляет 400–500 километров, буквально окольцована рядами высоких горных хребтов, очень длинных, но узких по ширине) давно привлекала к себе пристальное внимание ученых-сейсмологов, в частности вашего покорного слуги. И еще в 1984 году мною была опубликована работа, в которой зона землетрясения 2008 года была специально обозначена большой черной точкой — по тогдашнему моему прогнозу его магнитуда была оценена в 8,2», — отмечает ученый. Кроме того, с 2002-го по 2007 год еще как минимум в трех научных статьях других авторов публиковались схожие предсказания о высокой вероятности скорого крупного землетрясения в регионе Сычуань-Юннань. Однако о сколько-нибудь конкретных сроках исполнения этих предсказаний речь нигде не шла.

Нас ждет полвека землетрясений

Три года назад (в апреле 2005 года) мы уже обращались к теме прогнозирования и исследования природы землетрясений (см. «Предвестники землетрясений», «Эксперт» № 16 за 2005 год). Непосредственным поводом для написания предыдущей статьи стал двойной удар, нанесенный разбушевавшимися недрами нашей планеты в зоне Сундского разлома — участка Индийского океана, где Индийская тектоническая плита «подкапывается» под Бирманскую. Стоит напомнить, что 26 декабря 2004 года за сто с лишним километров к западу от индонезийского острова Суматра произошло второе по силе за последние 100 лет землетрясение с магнитудой 9,0–9,3 балла (по некоторым оценкам, его моментная магнитуда соответствовала даже 9,5), вызвавшее мощнейшее цунами. А спустя всего три месяца, 28 марта 2005 года, в 173 км к юго-востоку от декабрьского эпицентра был зафиксирован новый сильный толчок с магнитудой 8,7, тоже внесенный учеными в условный список тop-10 столетия. К сожалению, ни одна из использовавшихся к тому времени прогнозных моделей (в том числе и весьма успешно себя зарекомендовавший алгоритм М8 российских ученых из МИТП РАН, разработанный для прогноза сильнейших землетрясений мира с магнитудой 8,0 и выше) не смогла своевременно предсказать эти рекордные толчки.

Тогда же в беседе с корреспондентом «Эксперта» директор МИТП РАН член-корреспондент РАН Александр Соловьев резюмировал, что на основании имеющейся у ученых исторической информации можно предположить наличие довольно устойчивого цикла сейсмической активности Земли с периодом примерно один раз в полвека: «К сожалению, у нас очень короткий временной отрезок серьезных инструментальных наблюдений, но по крайней мере известно, что явная активизация имела место в конце XIX — начале XX века, затем была кучка крупных землетрясений в середине прошлого века (в частности, сильнейшее чилийское в 1960 году и аляскинское в 1964-м), и похожая картина вырисовывается сейчас».

В 2006 году 15 ноября в акватории Тихого океана на глубине 30 м в 75 км юго-восточнее острова Синушир Курильской гряды произошло очередное сильное землетрясение с магнитудой 8,2 (к счастью, жертв и разрушений удалось избежать). Сычуаньское в мае 2008-го стало следующим звеном этой цепочки крупных тектонических толчков нашей планеты нового цикла.

И хотя в последние два-три десятилетия в сфере среднесрочного прогнозирования землетрясений на базе сейсмологической информации достигнут определенный прогресс — экстраполирования данных предшествующих событий и объявления тревоги по тому или иному региону с линейными размерами от нескольких сотен до тысячи километров на срок от нескольких месяцев до нескольких лет, — пока все эти упредительные выстрелы с неприятной периодичностью оказываются холостыми.

Российские сейсмологи из МИТП РАН признают, что в принципе дальнейшее сокращение временного лага в рамках традиционного (чисто сейсмологического) подхода вполне реально, и, возможно, в обозримой перспективе (лет примерно через десять-пятнадцать) удастся довести его до двух-трех месяцев, но для более качественных краткосрочных прогнозов, безусловно, необходимо привлекать измерения других геофизических полей. Так, в Японии уже долгое время чрезвычайной популярностью пользуются исследования по электромагнитным предвестникам, в частности по различным аномалиям распространения радиоволн, возникающим незадолго до землетрясений. Японский ученый Йошио Кушида утверждает, что возникающие до землетрясения движения в земной коре воздействуют на заряженные частицы в атмосфере, позволяя принимать из дальних мест радиоволны, которые иначе были бы вне досягаемости. Другой известный японский геофизик, профессор Сейо Уеда (к слову, иностранный член РАН с 1994 года), на протяжении многих лет сильно увлекался оригинальным методом прогнозирования, придуманным греками Панайотисом Варотсосом, Кессаром Алексопулосом и Костасом Номикосом. Метод называется по первым буквам их фамилий ВАН/VAN и основывается на измерениях электротеллурического поля — детектировании и интерпретировании электромагнитных сигналов, генерируемых пьезоэлектрическими процессами в земной коре. Уеда даже организовал в Японии национальную систему постоянных наблюдений как за магнитным, так и за электромагнитным полем, но к настоящему времени она японским правительством практически свернута, поскольку не дала сколько-нибудь внятных результатов.

По мнению Александра Соловьева, «у этого несейсмологического направления, безусловно, есть внятная физическая основа. Его приверженцы активно экспериментируют с различными образцами, и действительно что-то интересное периодически у них наклевывается. Однако главный вопрос заключается в том, насколько все эти аномалии выявляемы на уровне шума и насколько они могут оказаться полезными в практической сфере. Ведь наблюдаемых электромагнитных аномалий великое множество, и четко определить, какие из них действительно имеют отношение к тектонической активности, а какие нет, пока крайне сложно. В общем, поиск различных электромагнитных предвестников — это прежде всего поиск механизмов краткосрочного предсказания землетрясений, и если в этой области что-то получится, то в дальнейшем мы будем пытаться эффективно комбинировать такие краткосрочные методы с нашими среднесрочными сейсмологическими. Но сами по себе они едва ли могут быть исчерпывающими, без данных по сейсмической активности мы в любом случае не обойдемся».

Казалось бы, делать сверхкраткосрочные прогнозы за несколько дней или часов до толчка ceteris paribus проще, чем «ловить предвестников» за недели или месяцы до события, однако до сих пор сколько-нибудь надежных механизмов подобных предсказаний тоже еще не найдено. Как рассказал Соловьев, к настоящему времени по различным несейсмологическим предвестникам накоплены буквально единичные примеры успешных краткосрочных прогнозов. Самый известный из них — прогноз китайских ученых по хайченскому землетрясению в 1975 году (его магнитуда была более семи баллов, а эпицентр находился в непосредственной близости от достаточно крупного города). «Незадолго до хайченского землетрясения было зафиксировано аномально большое число различных косвенных предвестников, один из них - массовый уход из своих убежищ змей и диких животных. После того как весь набор признаков был проанализирован соответствующими службами, городское руководство пришло к решению о скорейшей эвакуации населения. Было сделано специальное оповещение, и, поскольку в Китае народ очень дисциплинированный и законопослушный, люди отреагировали на него достаточно оперативно. И вскоре, действительно, в Хайчене произошло землетрясение, разрушения были гигантскими, зато человеческие жертвы — минимальными», — комментирует ученый. Но вот год спустя в соседней китайской провинции Хэбэй случилось таншаньское землетрясение примерно такой же силы, предсказать которое ученым уже не удалось. Там число жертв измерялось сотнями тысяч: официальная, по всей видимости, сильно заниженная оценка таншаньской трагедии 1976 года, данная китайским сейсмологическим бюро лишь в 1988 году, — 240 тыс. погибших, оно считается крупнейшим по этому печальному показателю землетрясением ХХ века.

Следите за маятником

По большому счету хайченский хеппи-энд 1975 года чуть ли не единственный успешный пример краткосрочного несейсмологического предсказания в современной истории. По мнению одного из ведущих российских разработчиков алгоритмов среднесрочного прогнозирования землетрясений, доктора физико-математических наук Петра Шебалина (коллеги Александра Соловьева и Владимира Кособокова по МИТП РАН), реальный прогноз заработает лишь тогда, когда ученые научатся эффективно соединять два совершенно разных способа интерпретации эмпирических данных — локальные наблюдения за различными предвестниками землетрясений в потенциально опасных районах и крупномасштабные оценки, основывающиеся на исторической информации (именно второй подход активно разрабатывается отечественными сейсмологами на протяжении последних нескольких десятилетий). «К сожалению, — признается ученый, — пока общих точек соприкосновения между первым и вторым подходом практически нет. Один из возможных способов приблизить их друг к другу — организация обширной сети мобильных наблюдательных пунктов по всему периметру предварительно выявленной тревожной зоны, то есть той территории, которая поддается среднесрочному прогнозированию по российской методике».

Александр Соловьев отметил также, что «выполнение нашей части общей задачи — предоставление эффективных среднесрочных прогнозов — почти наверняка должно привести и к существенному улучшению эмпирических методов измерения и анализа данных по электромагнитным полям, тому же GPS и так далее. Причем по научным приборам, компьютерной технике большой прогресс можно предсказать и с закрытыми глазами. Однако сколько-нибудь успешные систематические результаты в сфере краткосрочного прогнозирования, то есть не отдельные, а регулярные удачные попадания в цель, в ближайшие 15–20 лет я бы обещать поостерегся».

Вполне реальной текущей альтернативой коротким и сверхкоротким прогнозам можно считать системы мгновенного (динамического) реагирования на только что произошедшие землетрясения. Хорошим примером уже налаженной системы такого реагирования может служить сейсмически крайне неблагополучная Япония. Базовый принцип работы японской системы основывается на том, что продольная (звуковая) сейсмическая Р-волна прибегает к месту наблюдения, если, конечно, оно находится на значительном удалении от эпицентра, гораздо быстрее, чем разрушительная волна сдвига, S-волна. И, следовательно, у сейсмологов имеется некий запас времени, чтобы быстро обработать первичную информацию, прикинуть возможную магнитуду, примерное местоположение очага и оперативно известить о полученных данных руководство близлежащих населенных пунктов, органы управления транспортным сообщением и проч. Другой механизм раннего оповещения, активно пропагандируемый в Японии, — массовая установка в общественных зданиях управляемых маятников, снимающих резонанс землетрясений.

Наконец, не следует забывать и о таком немаловажном факторе, как сейсмостойкое строительство (которым, как было упомянуто, преступно пренебрегли в китайской провинции Сычуань). Акцент на него на протяжении многих лет делается в той же Японии и Соединенных Штатах, прежде всего в наиболее сейсмонеблагополучной Калифорнии, где в последние годы неоднократно наблюдались очень сильные толчки, но серьезных человеческих жертв, а равно и значительного ущерба строениям и инфраструктуре зафиксировано не было.

• Томские ученые не только сумели разработать уникальное химическое вещество, но и довели свое ноу-хау до стадии промышленного производства
• Член Римского клуба и автор книги «Фактор 5» Эрнст фон Вайцзеккер уверен, что новые технологии помогут отдалить дефицит ресурсов и экологические катастрофы. Чтобы стимулировать применение этих технологий, он предлагает повышать цены на ресурсы и вводить эконалоги
• Экоробот спасет океаны