Прогноз землетрясений: необходимые и достаточные условия

Что нужно для того, чтобы предсказывать землетрясения, как предотвратить катастрофы и часто ли прислушиваются власти к мнению ученых – обсудили на ассамблее Европейской сейсмологической комиссии.

33-я Генеральная ассамблея Европейской сейсмологической комиссии проходила в Москве с 19 по 24 августа. Как сообщил председатель оргкомитета ассамблеи Алексей Завьялов, в ее работе приняли участие около 500 человек более чем из 80 стран мира, что подтверждает девиз ассамблеи – «Сейсмология без границ». Россия принимает участников форума уже в третий раз: первые два состоялись еще во времена СССР – в 1968 и 1984 годах, в Ленинграде и Москве соответственно.

Как рассказал генеральный секретарь Международного союза по геодезии и геофизике Алик  Исмаил-Заде, международное сотрудничество в области наук о Земле началось в середине XIX веке: в 1863 году в Германии была образована Международная ассоциация по геодезии. А в 1919 году в Брюсселе возник Международный союз по геодезии и геофизике. По его словам, очень часто под термином «геофизика» подразумевают физику Земли, но на самом деле это более широкое понятие. Сегодня союз, который представляет А.Исмаил-Заде, включает в себя 8 международных ассоциаций: по криосферным наукам (наукам о снеге и льде); геодезии; геомагнетизму и аэрономии; гидрологии; океаническим исследованиям; атмосферным исследованиям и метеорологии; сейсмологии и вулканологии – то есть этот союз охватывает практически весь спектр наук о Земле. На сегодняшний день в Международном союзе по геодезии и геофизике состоят 69 стран мира. В СССР было решено вступить в него в 1952 году. Было соответствующее постановление ЦК КПСС о вступлении нашей страны в этот союз и об участии в Международном геофизическом годе (1957–1958 годы). Кстати, в рамках этого года в космос был запущен первый спутник Земли.

Ответить на вопросы, где, когда и почему опасность природной катастрофы перерастает непосредственно в катастрофу – одна из основных задач для ученых сегодня. Как известно, в прошлом году в Японии произошла авария на АЭС «Фукусима». Тогда все началось с землетрясения, сопровождавшегося цунами, которое, в свою очередь, повлекло за собой наводнение, и уже наводнение стало причиной трагедии на атомной станции. Изучать, почему происходят подобные инциденты, где и на каком этапе можно их предотвратить – вот что ставят во главу угла специалисты Международного союза по геодезии и геофизике. Члены Международного союза по геодезии и геофизике сотрудничают с международными и межправительственными организациями, такими, как Всемирная метеорологическая организация, Международная организация гражданской авиации и другими.

Генеральный секретарь Международной ассоциации сейсмологии и физики недр Земли Питер Суходольц рассказал о том, что за последние 40 лет общая сейсмическая активность Земли сохраняется на постоянном уровне. По его словам, ученые могут судить об этом по статистике, накопленной лишь за последние 50 лет, и за это время количество мелких землетрясений имеет тенденцию к снижению. Что касается крупных землетрясений магнитудой свыше 9,5 баллов, то за минувшие 50 лет их было всего два – Чилийское и Аляскинское.

Вместе с тем, А.Исмаил-Заде считает, что непосредственно повлиять на климат землетрясения не могут. Однако, например, если бы на АЭС «Фукусима» наводнение привело бы не к аварии, а к взрыву, возможно, предполагает сейсмолог, это могло бы вызвать если и не изменение климата, то потенциальные изменения в атмосферных слоях, что также довольно серьезно.

А вот вулканы могут влиять на климат нашей планеты. Так, по данным вулканологов, в истории Земли уже были случаи, когда вулканы снизили температуру на планете на 23 градуса Цельсия. Правда, было это очень  давно – несколько миллионов лет назад.

Также сейсмологи признались – и это стало откровением – что они не в силах… предсказывать землетрясения. «Можем ли мы предсказывать маленькие или большие землетрясения в будущем?» – спрашивает себя П. Суходольц и сам же отвечает: «Нет». Корректнее говорить, что есть попытки сделать прогнозы. Предсказание землетрясений можно сравнить с предсказанием погоды. Так, метеорологи собирают данные о циркуляции воздуха не только с поверхности планеты, но и с помощью аэростатов и другого оборудования. И все равно при этом в прогнозах бывают неточности. У сейсмологов таких возможностей нет. Поэтому в ближайшие несколько лет он возможности прорыва в сфере предсказания землетрясений не видит.

Часто прогнозы землетрясений базируются на изучении предвестников этих природных явлений. Но ни один из них не дает гарантии, что землетрясение на самом деле произойдет. Иногда землетрясение происходит при отсутствии предвестника, в другой раз при его наличии землетрясения нет. В доказательство своей точки зрения он привел пример так называемого Паркфилдского эксперимента. Паркфилд – населенный пункт в американской Калифорнии, вблизи которого проходит известный разлом Сан-Андреас – своего рода природная лаборатория, где наблюдается движение тектонических плит. Там проводятся очень интересные полевые эксперименты. В конце 70-х годов ученые Американской геологической службы, проанализировав ретроспективу сильных землетрясений, установили, что землетрясения в районе Паркфилда происходят, словно по расписанию – примерно раз в 10 лет. Это позволило им предположить, что следующее сильное землетрясение произойдет здесь во второй половине 80-х годов.

На этом «пятачке», сравнительно небольшом – 50 на 50 километров – развернули мощнейшую сеть наблюдения за различными предвестниками и стали ждать. И действительно, сильное землетрясение произошло в Калифорнии в 1989 году, только не в Южной, как ожидалось, а в Северной.

Однако это не означает, что ученые плохо работают, просто у них нет модели, которая бы демонстрировала, как происходит накопление напряжения в области будущего очага землетрясения. К сожалению, сейсмологи не знают конкретных свойств земной коры – прочности пород, ее составляющих и предела этой прочности, при превышении которого случится землетрясение. «Мы не можем проникнуть вглубь Земли, все данные получаются опосредованно, в том числе с помощью сейсмологических методов, – говорит А. Завьялов. – Но даже если мы в одном месте будем хорошо изучим эти свойства, то в другом  эти свойства будут немного другими. И предположения о том, как будут развиваться события, для другого места также будут немного иными. В этом вся сложность – земная кора очень разнообразна».

«Да, мы не можем предсказать время, место, магнитуду и точную вероятность землетрясения, – соглашается А. Исмаил-Заде. – Но можем, если вероятность высокая, передать предупреждение в региональное учреждение по чрезвычайным ситуациям. Таким образом, мы в состоянии оказать помощь властям в предотвращении последствий стихии».

Обсуждали сейсмологи и часто задаваемый журналистами вопрос о том, существует ли вероятность землетрясения в Москве. По словам директора Геофизической службы РАН Алексея Маловичко, на территории московского региона природных землетрясений быть не может, однако до столицы могут «добежать» волны от землетрясений в других странах. И такие случаи бывали: например, в 1977 году в Румынии произошло землетрясение магнитудой более 7 баллов, и его волны «докатились» до Москвы.

А. Завьялов уверен, что в Москве нет геофизических условий для «подкачки энергии», необходимой для землетрясения. По его словам, в прессе иногда появляются сообщения о том, что «Москва провалится в тартарары», однако «к ним нужно относиться с предельной настороженностью».

Своим российским коллегам вторит и П. Суходольц: «возможно, сейсмическое напряжение в московском регионе и будет накапливаться, но его «выплеска» стоит ждать нескоро, через 1,5–2 миллиона лет, не раньше».

А. Исмаил-Заде не разделил уверенности в сейсмической безопасности российской столицы. «Так как все мы люди, а не боги, – говорит Исмаил-Заде, – то не можем точно сказать, будет ли землетрясение в Москве или нет. Например в США есть большая территория, которая раньше считалась асейсмичной – Нью-Мадрид. В 1811 и 1812 годах здесь произошли сильные землетрясения. До последнего времени ученые считали, что их магнитуда составила 8 баллов. Однако сегодня думают, что она не превысила 6–7 баллов. Но не это главное, а то, что Нью-Мадрид «сидит» на древнем разломе земной коры. И Москва, между прочим, тоже «сидит» на очень древнем разломе».

«В любом случае ученые стараются не разглашать свои предсказания о возможных землетрясениях широкой общественности, – добавляет П.Суходольц. – Потому что, если объявить об этом журналистам, в обществе начнется паника, которая нанесет еще больший урон, чем само землетрясение».

Вместе с тем ученые посетовали, что в реальных серьезных ситуациях к советам научного сообщества власти, увы, прислушиваются редко. Впрочем, иногда такие все же такое случается.

К примеру, А. Исмаил-Заде рассказал о мерах, принятых после сильнейшего землетрясения и цунами, разыгравшихся в Индийском океане в декабре 2004 года. Сразу после этого происшествия Международный научный союз по геофизическому риску и устойчивому развитию работал день и ночь на протяжении 10 дней, подготовив резолюцию, где сосредоточился на трех основных аспектах:
1) наука (ученые знали, что в этих районах возможны сильные землетрясения и цунами, но, к сожалению, тогда не проявили достаточно инициативы, чтобы довести эти сведения до региональных политических лидеров, которые могли бы принять соответственные меры);
2) необходимость создания в Индийском океане службы оповещения, какая на тот момент существовала на протяжении многих лет в Тихоокеанском регионе;
3) необходимость проведения дальнейших исследований с привлечением не только естествоиспытателей, но и социологов, экономистов, психологов, политиков.
И вот, по прошествии двух лет, сотрудница, возглавлявшая группу по изучению цунами в Национальном агентстве океанографии США, заявила, что представила данную резолюцию своему правительству, которое после этого выделило 35 млн. долларов на укрепление системы защиты от цунами. По словам А. Исмаил-Заде, это было удивительно, потому как правительство такой страны, как США, могло сказать: «Мы сами знаем, что делать», но, тем не менее, прислушалось к научному сообществу, – и это было большое достижение.

Также не осталась без внимания резолюция, касающаяся вулканической пыли и маршрутов для авиационных полетов. Уже через неделю после ее принятия Конгресс США упомянул ее, отметив, что научная общественность озабочена этой проблемой, и что наилучшим выходом будет создание комиссии, которая смогла бы заняться ее решением. Вскоре после этого А. Исмаил-Заде получил письмо от генерального секретаря Всемирной метеорологической организации с предложением о создании совместной комиссии. Она была создана в течение полугода, в ней участвует стало и Международное агентство по гражданской авиации.

Еще один пример того, что власти принимают во внимание рекомендации ученых, привел А. Завьялов. Так, директор Института вулканологии и сейсмологии в Петропавловске-Камчатском Сергей Федотов, возглавлявший эту организацию в течение 30 лет, все это время неустанно информировал академию наук и правительство, что Камчатка – сейсмически опасный регион, и Петропавловск-Камчатский может серьезно пострадать в результате землетрясений. Дело в том, что город строился в 20–30-е годы XX столетия, с тех пор прошло много лет, и здания, регулярно подвергавшиеся воздействию землетрясений различной мощности, сегодня требуют укрепления. Между тем, вероятность сейсмической активности в районе Авачинского залива, где расположен Петропавловск-Камчатский, с каждым годом возрастает (последнее сильное землетрясение с магнитудой свыше 7 баллов произошло здесь в 1971 году). Академик С. Федотов – автор концепции сейсмического цикла и долгосрочного прогноза землетрясений на Камчатке. Благодаря его настоятельным обращениям в РАН и в правительство 3–4 года назад власти издали постановление о выделении денег на реализацию программы сейсмоукрепления жилого фонда Петропавловска-Камчатского. Сейчас эта программа воплощается в жизнь: старые здания укрепляются, а новые строятся с учетом возможных будущих землетрясений.

Нашелся пример того, как  наука повлияла на жизнь, и у А. Маловичко. Три года назад, когда обсуждался проект нового нефтегазопровода, нефтяные компании предлагали провести его вблизи Байкала. Но ученые были резко против этого, предложив Владимиру Путину, на тот момент  Председателю правительства РФ, и руководству нефтегазовых компаний альтернативный маршрут трубопровода. Так ученым удалось сберечь легендарное озеро от возможных загрязнений.

Геофизическая служба РАН, возглавляемая А. Маловичко, осуществляет сейсмологический мониторинг на территории России, а это очень важно, ведь на 20% площади страны, где проживает 25 млн. человек, существует опасность землетрясений магнитудой свыше 8 баллов. Кроме того, Геофизическая служба осуществляет мониторинг цунамигенных явлений, а также совместно с Министерством обороны РФ производит контроль над ядерными взрывами. В этой организации работают геологи, геофизики, специалисты по информационным технологиям. Головной офис расположен в Обнинске Калужской области – первом отечественном наукограде. Геофизическая служба РАН активно обменивается информацией с коллегами из других стран. Благодаря этому в течение 15–20 минут можно определить параметры землетрясений во всех уголках земного шара.

Каково современное состояние российских сейсмостанций? В 1990 году в СССР было 500 подобных объектов. С распадом Советского Союза в России их осталось всего 240 (260 отошли к бывшим союзным республикам). За 5 лет, с 1990 по 1995 годы, их число и вовсе сократилось до 175: было очень тяжелое время, когда отсутствовала финансовая поддержка исследований со стороны государства, операторы по полгода не получали зарплату, в результате многие сейсмостанции, особенно в Дальневосточном регионе, оказались закрытыми. Однако в 1994 году, чтобы исправить сложившуюся ситуацию, была создана Геофизическая служба РАН – все экспедиции и парки, которые занимались сейсмическими наблюдениями, были собраны в одну структуру. Руководство РАН и лично вице-президент академии Николай Лаверов проделали в этом направлении большую работу. Благодаря этим усилиям сегодня в России действует 310 сейсмостанций. Причем они стали другими. Раньше это были аналоговые станции – наблюдения фиксировались самописцем на фотобумаге, потом оператор снимал ее с барабана, проявлял, ждал 15 минут, пока она подсохнет, затем проводил обработку информации и докладывал об этом в «центр» по телефону. Теперь все сейсмстанции – цифровые. Каждая оснащена компьютерами, которые по телефонным линиям, интернету или спутниковым каналам передают сведения в обрабатывающие информацию центры. Их на территории России порядка пятнадцати, и их операторы имеют дело не с одной сейсмостанцией, а с несколькими десятками объектов.

Сейсмостанции распределены по территории России в соответствии с картой сейсмической опасности. В  нашей стране три сейсмоопасных района: Дальний Восток (включая Камчатку, Сахалин и Курилы), юг Сибири и Кавказ. Поэтому многие из них расположены именно в этих регионах.

Следующая, 34-я Генеральная ассамблея Европейской сейсмологической комиссии пройдет в августе 2014 года в Стамбуле.