Как зарождается цунами в океане
Как происходит цунами?
В последние годы мы много слышали о цунами в средствах массовой информации, особенно после того, что произошло в Индийском океане в 2004 году и в Японии в 2011 году, когда произошло цунами, которое также вызвало аварию на АЭС Фукусима. В общем, мы знаем, что цунами вызываются землетрясениями в море. Но как? Мы также знаем, что они опасны только при приближении к берегу: почему они безвредны в открытом море? И что с ними происходит у побережья, что они становятся такими разрушительными? В этой статье мы ответим на эти вопросы.
Так образуются цунами
Цунами — это волна, которая распространяется в море и вызвана подводным землетрясением, оползнем, извержением вулкана или падением метеорита. Поскольку первая причина наиболее частая, мы сосредоточимся на ней. Подавляющее большинство землетрясений происходит по разломам. Это трещины в земной коре, накапливающие энергию, которая высвобождается при землетрясении: что-то вроде того, как если бы мы растягивали эластичный материал, пока он не ускользнул от нас.
Две части земной коры, разделенные разломом, скользят относительно друг друга. Это скольжение может быть полностью вертикальным, что буквально означает падение одной из сторон разлома, полностью горизонтальным или чем-то средним. Ключом к тому, чтобы подводное землетрясение могло вызвать цунами, является то, что движение имеет вертикальный способ. Движение разлома настолько быстрое, что «ступенька», возникающая на дне океана, мгновенно отражается на морской поверхности, которая деформируется точно так же, как дно. Все мы знаем, что «ступенька» в воде нестабильна, поверхность имеет тенденцию к восстановлению горизонтальности. Самая высокая вода спускается и наоборот, что вызывает серию волн, распространяющихся во всех направлениях от места землетрясения: цунами.
Как распространяется цунами?
Особенностью цунами является то, что их длина волны, то есть расстояние между двумя последовательными волнами, когда они возникают, обычно составляет от 10 до 100 км. Это предполагает гораздо большую глубину, чем у моря, поэтому они считаются «длинными волнами». Поскольку высота волны составляет несколько метров, уклон у нее незначительный — несколько метров неровностей в десятки километров, цунами совершенно безвредно. Конечно, свойство длинных волн состоит в том, что скорость распространения растет пропорционально квадратному корню из глубины, только в зависимости от этого. Например, если глубина составляет 4 км, волна движется со скоростью 700 км/ч, такой же скорости, какой достигает реактивный самолет. В итоге: цунами безвредно, но движется с огромной скоростью, пересекая океан за несколько часов.
Что происходит когда цунами добирается до берега?
Когда цунами приближается к берегу, его скорость уменьшается, как упоминалось выше, по мере уменьшения глубины. Если, например, глубина упадет до 30 метров, скорость волны будет всего 60 км/ч. По закону сохранения энергии, если скорость волны уменьшается, ее высота увеличивается. Мы также можем представить, что вода накапливается при торможении, увеличивая высоту волны.
Длина волны также уменьшается, так что наклон волны — выше на меньшем расстоянии — угрожающе возрастает. Волна может сломаться, если уклон превышает предел. Если береговая линия очень пологая, цунами проявляется как «быстрый прилив», при котором уровень моря повышается очень быстро: менее 10 минут. Иногда, Если наклон волны очень большой, цунами ведет себя как «водяная стена», которая движется под углом примерно 45º к земле. Это самый разрушительный, но менее частый случай.
Морские гравитационные волны. Почему они крайне опасны на берегу и практически безвредны в океане?
Как возникают цунами?
Причин появления цунами несколько. Рассмотрим самые популярные из них.
1. Подводное землетрясение
Это основная причина появления цунами, на долю таких землетрясений приходится порядка 85% описываемых природных бедствий. Примерно 4/5 цунами вызванных подводными землетрясениями обрушиваются на побережье Тихого (Великого) океана.
26 декабря 2004 года в Индийском океане произошло мощнейшее землетрясение с магнитудой до 9.3. Эпицентр находился недалеко от острова Симелуэ (что поблизости от Суматры).
11 марта 2011 года в 373 километрах севернее столицы Японии произошло сильнейшее землетрясение с магнитудой в 9,0. Высота волн достигла 40 метров (сказалось изрезанность побережья японского архипелага). Официальное количество погибших превысило 20 000 человек. Кроме этого пострадала атомная станция Фукусима 1, что привело к большому выбросу радиоактивных веществ (до 10% Чернобыля) и экологической катастрофе.
2. Оползни
Это явление ответственно примерно за 7% всех цунами. Чаще всего они вызываются землетрясением, при этом с одного края бухты или устья реки сходит оползень, а на другую сторону обрушивается волна цунами. Подобное явление наблюдалось 9 июля 1958 года в бухте Литуйя (Аляска), когда масса породы, льда и снега обрушилась в воду с высоты более километра. На противоположной стороне бухты высота волны превысила 520 метров.
3. Извержение вулкана
4. Падение небесного тела
Падение астероида с диаметром в 100 метров способно создать волну цунами большой высоты, но только если расстояние от берега будет порядка 20-30 километров. А вот если небесное тело имеет поперечник измеряемый километрами, то цунами будет просто чудовищным. Желающие узнать сценарий возможного развития событий могут просто посмотреть фильм «Столкновение с бездной».
Почему цунами не опасны в океане
Итак, в океане произошло нечто, породившее цунами. Волна начинает распространяться во все стороны от своего центра, причем ее движение описывается формулой:
Средняя глубина Мирового океана составляет 4 километра. Несложно рассчитать, что скорость распространения волны будет 200 м/с. Дальше в дело вступает физика волновых явлений. Волна имеет длину десятки, а то и сотни, километров, период колебаний измеряется десятками минут. После расчетов становится видно, что волна в океане поднимается примерно на полметра, а для современных кораблей такие волны угрозы не несут, часто ее просто не замечают.
Почему цунами грозны на побережье
Признаки приближения цунами
Произошедшее подводное землетрясение на суше ощущается как легкое колебание почвы, но жителям цунамиопасных районов лучше сразу направиться подальше от моря.
Еще одним признаком приближения цунами может служить странный дрейф льда и других предметов.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Цунами
Цунами называют длинные волны, связанные с мощнейшим внешним воздействием на океан или иной водоем. Причиной появления этого стихийного бедствия часто становится землетрясение, но возможны и иные факторы.
Что такое цунами
Термин «цунами» переводится с японского языка как «волна в гавани». Это понятие включает большие и длинные волны, возникающие вследствие влияния внешних факторов на толщу воды. Это главное отличие крупных волн от цунами. Появление больших волн обусловлено поверхностным воздействием. Цунами характеризуется поражением всей толщи воды.
Чем больше водоем, тем длиннее волны. Цунами образуется только в морях и океанах. Причем появляется не одна волна, а сразу несколько. Они выбрасываются на сушу с разным временным интервалом. Он составляет от 2 минут до 2 часов. Высота волны достигает десятков метров. Самая большая волна за всю историю была зафиксирована в 1958 году в узком заливе Аляски – она достигла 524 м.
Схема возникновения цунами
Тайфуны имеют существенные отличия от цунами. Главным условием их появления считается высокая температура воды океана – +30 градусов. Соприкосновение теплого и холодного потоков воздуха влечет образование туч. Осадки насыщают атмосферу теплом. Во время столкновения друг с другом воздушные массы разной температуры формируют зону низкого давления. Она становится местом рождения тайфуна, представляющего собой сильный ветер.
Причины возникновения
Существует много причин возникновения этого природного явления. Оно становится результатом землетрясения, оползней, метеоритов. Все эти факторы отличаются высоким потенциалом и способны спровоцировать стихийное бедствие.
Частые причины образования таких волн включают:
К другим вероятным факторам появления этого природного явления относят:
Классификация
Сегодня известны разные виды цунами. Классификация учитывает различные критерии – силу вала, интенсивность, число жертв, экономический ущерб.
По интенсивности выделяют 6 разновидностей, которым присваиваются определенные баллы:
По числу жертв существует 5 групп цунами:
Самые большие цунами поражают акваторию Тихого океана, поскольку он является наиболее глубоким. Однако иногда они встречаются в других местах планеты.
Также катастрофы классифицируют по экономическому ущербу. Потери от разрушительного явления подсчитывают в американских долларах. Экономисты ведут учет затрат, которые требуется выделить на восстановление инфраструктуры. Разрушенные дома не входят в эту группу, поскольку относятся к социальным затратам государства.
По размеру убытков экономисты выделяют такие группы:
Поражающие факторы делятся на 2 категории:
Признаки приближения цунами
Главные предвестники цунами включают:
Последствия
Последствия цунами бывают поистине катастрофичными. Длина волн часто составляет больше 1000 км, а высота цунами – превышает 50-100 м. Скорость цунами бывает настолько высокой, что стихийное бедствие приносит большой ущерб всему, что располагается на берегу. Скорость распространения потоков воды составляет 1-200 м/с. Волны могут заходить на территории 2-3 км, разрушая даже самые крепкие сооружения.
Разрушительные последствия после ухода воды
Изучение и прогнозирование явления
Природное явление характеризуется выраженным разрушающим действием. Потому перед человечеством встала задача найти эффективную защиту от него. Остановить самые высокие волны ограждениями не удастся. Потому самым эффективным способом защиты считается эвакуация людей из потенциально опасной области.
Чтобы правильно вести себя во время приближающейся опасности, важно иметь точный прогноз. Его составляют сейсмологи совместно с представителями других специальностей – математиками, физиками.
Наиболее точными и информативными методами исследований считаются:
Меры безопасности
Если так произошло, что вы попали в потенциально опасную зону, в которой может случиться цунами, стоит следить за прогнозами сейсмологов, обращая внимание на все сигналы о приближении стихийного бедствия. Важно ознакомиться с границами наиболее опасных зон и короткими путями, по которым удастся выбраться с этой территории.
Чтобы выжить, правила поведения при цунами рекомендуется неукоснительно соблюдать. При сигнале о приближающейся опасности стоит сразу выехать из опасной зоны. Точное время на эвакуацию может быть неизвестно. Оно составляет от пары минут до нескольких часов.
Если покинуть опасную зону не представляется возможным, поможет спастись подъем на большую высоту. Важно взобраться на последние этажи многоэтажки, закрыть все окна и двери. В крайнем случае допустимо попытаться залезть на дерево. Важно максимально крепко держаться за него. Делать все нужно очень быстро.
Действия при приближении стихии
Если покинуть опасную зону не удалось и вы попали в воду, требуется постараться снять мокрую одежду и постараться ухватиться за проплывающие предметы. Такие действия во время цунами спасут человеку жизнь.
Когда схлынет первая волна после цунами, стоит сразу покидать опасное место. Скорее всего, последует еще один поток. Возвращаться обратно допустимо, если волны отсутствуют в течение 3-4 часов. Попав домой, стоит убедиться в своей безопасности. Важно проверить стены и перекрытия на предмет трещин. Также стоит оценить состояние электрических и газовых приборов.
Где чаще всего бывают цунами
Цунами в мире часто появляются на берегу Тихого океана. Его акватория вмещает больше 80 % активных вулканов. Там происходит 80 % подводных землетрясений. Самые страшные катастрофы фиксируются около западных берегов Японии, на побережье Мадагаскара, Австралии, Индии. Также стихийные бедствия часто фиксируются около острова Сахалин, на берегах Перу.
Таиланд, 2004 год
Сильнейшие цунами в истории
Первое зафиксированное цунами случилось в 426 году до нашей эры. Его описал древнегреческий историк. Ему удалось впервые определить, что причиной огромных волн становятся подводные землетрясения.
Впоследствии произошло много стихийных бедствий:
Цунами – серьезное природное явление, которое часто вызывают подводные землетрясения. Существует четкий план действий при надвигающейся опасности. Соблюдение основных правил поможет сохранить человеку здоровье и жизнь.
ликбез от дилетанта estimata
Новичку об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.
суббота, 6 июня 2020 г.
Цунами
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.
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.
Причины возникновения цунами
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
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 при землетрясении 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
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.
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. |
Вот несколько видео о цунами