Российские исследователи представили инновационный способ раннего предупреждения цунами, базирующийся на анализе изменений магнитного поля Земли. Этот метод позволяет предсказать катастрофические явления примерно за 2,5 суток до их возникновения. Технология была испытана на примере землетрясения у побережья Фукусимы в Японии, которое вызвало сильную волну цунами. Дополнительно её эффективность была подтверждена при изучении менее масштабных тектонических событий, в частности на полигоне «Симеиз – Кацивели» в Крыму. При этом для достоверной проверки подхода требуется собрать больше статистических данных, отмечают специалисты.

Как электрические токи помогают предсказать землетрясения

Ученые из Крымской астрономической обсерватории РАН разработали новый метод прогнозирования цунами — длинных волн, образующихся вследствие резких смещений водных масс после подводных землетрясений, извержений вулканов и оползней. Его основой является мониторинг изменений магнитного поля планеты.

Как рассказали исследователи, данный подход дает возможность за 2,5 суток предупредить о грядущих катастрофах. Это время достаточно для проведения эвакуации и подготовки больниц, атомных электростанций и других важных объектов к повышенному режиму работы.

— Процессы тектоники в земной коре способны генерировать электромагнитные сигналы. К примеру, при быстром смещении массивов горных пород или интенсивном трении по разлому возникает электрический ток. Он создает магнитные поля, накладывающиеся на фундаментальное магнитное поле Земли, — сообщил «Известиям» руководитель исследования, заместитель директора по научной работе Крымской астрофизической обсерватории Александр Вольвач.

Грубо говоря, по словам ученого, перед землетрясением планета словно готовится к нему. За несколько дней до толчков в предполагаемой зоне эпицентра массивные блоки земной коры испытывают сжатие и трещины.

Во время таких процессов в горных породах формируются электрические токи, вызывающие слабые магнитные поля. Эти изменения настолько незначительны, что обычные приборы их едва фиксируют. Поэтому специалисты анализируют не отдельные колебания, а собирают статистические данные.

Основой для метода стали данные землетрясения у берегов префектуры Фукусима в Японии, пояснил Александр Вольвач. Оно случилось 16 марта 2022 года и вызвало значительное цунами.

— Специалисты проанализировали показатели с трех магнитных станций, расположенных на разных сотнях километров друг от друга. В результате было выявлено, что за 62–69 часов до толчков приборы регистрируют определённые структуры на графиках, которые способны служить предвестниками землетрясений. Эти выводы подтвердились на примере и менее мощных тектонических событий, — отметил исследователь.

Как осуществляется прогнозирование цунами

Исследователи отмечают, что последующие работы позволили определить характерные комплексы предвестников, указывающих на возможное возникновение цунами.

— Наблюдается, что при землетрясениях, вызывающих цунами, наиболее сильные сигналы фиксируются по вертикальной составляющей магнитного поля Земли. Это связано с тем, что такая компонента откликается на движения земной коры именно в вертикальном направлении, которые толкают столб воды вверх, формируя цунами. Это даёт возможность не только спрогнозировать землетрясение, но и оценить вероятность гигантской океанической волны, — объяснил Александр Вольвач.

К тому же такие сигналы способны улавливаться станциями, расположенными за сотни километров от эпицентра. Значит, для предупреждения цунами не требуется создавать новые сети магнитных датчиков в сейсмоопасных регионах — достаточно использовать уже функционирующую глобальную сеть магнитных обсерваторий, добавил ученый.

В настоящее время в Крымской астрофизической обсерватории РАН создан геодинамический полигон «Симеиз – Кацивели» для мониторинга, расположенный на южном берегу Крымского полуострова недалеко от поселка Симеиз, в 20 км западнее Ялты, сообщает специалист.

В состав комплекса входят 22-метровый радиотелескоп РТ-22, две лазерные установки, магнитовариационная станция для регистрации магнитных вариаций и химическая станция, изучающая электрохимические процессы в земной коре.

Также был создан статистический инструмент для выявления скрытых закономерностей в данных, связанных с возникновением землетрясений и цунами.

Перспективы краткосрочного прогнозирования

— Метод обладает большими перспективами. Для его полноценного внедрения требуется развитая сеть станций, фиксирующих вариации геомагнитного поля как предвестников сейсмических событий. В России подобных станций насчитывается всего пять-шесть. Данный подход дополняет традиционные методы мониторинга сейсмичности и геодезии, обеспечивая комплексное прогнозирование, — подчеркнул исполнительный директор Западно-Кавказского научного центра Александр Лукин.

Внедрение метода может сталкиваться с недостатком финансирования. Также собственники территорий с благоприятными условиями для мониторинга часто не допускают установку оборудования, так как не видят в этом коммерческой выгоды, отметил он.

— Современные методы оценки цунами начинают работать, когда волна уже образовалась. Ученые используют модели рельефа морского дна и данные о скорости распространения волны, которая зависит от глубины. Например, в открытом океане скорость составляет около 720 км/ч. На глубинах свыше 6 км она достигает 800–900 км/ч — что сопоставимо с скоростью самолета, — рассказал «Известиям» старший преподаватель географического факультета МГУ Сергей Мухаметов.

Он добавил, что для изучения цунами применяют донные датчики давления и буи, установленные в океане, а также спутники с альтиметрами, которые фиксируют высоту поверхности воды с точностью до 2 см и отслеживают прохождение длинных волн. После регистрации цунами специалисты способны смоделировать дальнейшее движение волны, скорость и высоту у побережья.

Существуют разработки по заранее прогнозированию цунами, рассказал эксперт. Например, рассматриваются теории о предвестниковых волнах в земной коре, выделении газа радона, изменениях ионосферы и магнитного поля перед землетрясениями. Также обсуждают поведение животных — рыб и птиц, которые могут чувствовать слабые вибрации подземных толчков, не воспринимаемые человеком, что также может быть сигналом. Однако на данный момент это гипотезы, основанные на единичных случаях. Для создания надежного метода необходимы обширные статистические данные.

— По поводу долгосрочных и среднесрочных прогнозов землетрясений в научном сообществе существует определенный консенсус относительно применяемых методов. Что касается краткосрочных прогнозов, то здесь много интересных и обоснованных идей, которые, однако, большинство еще находятся на этапе разработки, — отметил доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Сергей Пулинец.

Прогнозирование цунами считается более сложной задачей по сравнению с предсказанием землетрясений, добавил эксперт. Помимо самих подземных толчков влияют множество факторов, определяющих возникновение цунами, а также скорость и направление распространения волны: особенности горных пород, рельеф морского дна, подводные течения и другие. Поэтому предложенный учеными метод требует дальнейшей проработки с учетом этих факторов, подытожил специалист.