Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Биология arrow Введение в океанологию

Волны сейсмического происхождения. Цунами

Генерация волн сейсмического происхождения в Мировом океане происходит главным образом за счет землетрясений, широко распространенных вдоль глубоководных океанских желобов, в рифтовых долинах на гребнях срединно-океанических хребтов, в меньшей степени — в пределах активных вулканических хребтов. В местах отсутствия глубоководных океанических желобов — а это в основном континентальные окраины Евразийской, Северо-Американской, Индо-Австралийской, Африканской и Антарктической литосферных плит — землетрясения встречаются крайне редко, что является основной причиной стабильной сейсмической пассивности этих структур.

Большую роль в образовании сейсмических волн играют мелкомасштабные землетрясения. В областях активных сейсмических движений, хорошо изученных различными методами многих наук, обнаружено, что частота возникновения таких землетрясений быстро увеличивается с уменьшением магнитуды. Так, для Японского архипелага в пределах глубоководных океанских желобов Курило-Камчатского, Японского, Идзу-Бонинского, Рюкю, а также Нанкайского грога суммарное число мелкомасштабных землетрясений с магнитудой 3—5 и более достигает 4000 в год. Как отмечает Кацуюки Абе [32], это соответствует примерно одному толчку каждые 2 часа. В ряде японских областей землетрясения группируются в рои, образованные слабыми, но очень продолжительными толчками. В одном из районов в Центральной Японии их зарегистрировано около 670 тыс. (!) за 1,5 года наблюдений.

Мелкомасштабные землетрясения в океанах и морях часто сопровождаются волнами, получившими название «цунами». Этот термин приобретал международное значение по мере расширения наблюдений за землетрясениями. Он составлен из двух японских слов: 18и — гавань и папй — волна. Буквально это означает «огромная волна в гавани». Предполагается, что цунами отражает вертикальное смещение участка морского дна, вызванного землетрясением. Механизм смещения проявляется в виде незначительных по размерам, но разных по амплитуде разрывов сплошности донных горных пород. Есть и другое объяснение: разрывы инициируют землетрясения. Как бы то ни было, при таких смещениях в воде образуются волны сжатия и разряжения, которые распространяются во все стороны с большой скоростью. Достигая водной поверхности, они вызывают ее колебания, которые нередко проявляются в виде цунами. В литературе приводится описание землетрясения и образования цунами в заливе Сагами (Япония), когда в результате поднятия небольшого участка дна на 230 м было вытеснено 22— 23 км3 воды. Вблизи этого пункта дно понизилось и сформировалась волна цунами, достигшая на мелководье 10—12-метровой высоты. В открытом море высота цунами измеряется сантиметрами, поэтому они практически не наблюдаются и неощутимы для судов. На мелководье при определенном строении дна и береговой линии высота цунами может увеличиваться и достигать 15—40 м и более. Наибольшие высоты цунами наблюдались в открытых к морю У-образных бухтах и заливах. Периоды таких волн колеблются от 5 до 70 мин. Длина их нередко превышает 300 км, а скорость распространения изменяется обычно в сторону нарастания от 400 до 800-850 км/ч.

Цунами могут быть как очень большими, так и очень маленькими. Многие из них наносят только материальный ущерб, но

Таблица 36

Шкала интенсивности цунами Имамуры—И иды [32]

Магнитуда М

Высота цунами, м

Ущерб

-1

менее 0,5

Никакого

0

около 1,0

Н езначител ьн ы й

1

около 2.0

Повреждение домов и лодок

2

4-6

Разрушение домов, человеческие жертвы

3

10,0

Значительные разрушения на участке побережья длиной более 400 км

4

более 30,0

Значительные разрушения на участке побережья длиной более 500 км

отдельные большие волны уносят человеческие жизни, вызывают огромные разрушения на густонаселенных побережьях, как, например, это было в декабре 2004 г. вблизи о. Суматра. За цунами ведется наблюдение в течение длительного времени. Наиболее хорошо отлажен механизм наблюдения и оповещения о возможном приближении цунами в Японии. Первые документальные свидетельства о цунами в этой стране относятся к 684 г. н.э., хотя и в Японии, и в ряде средиземноморских стран сохранились не очень полные перечни цунами предшествующих веков.

В Японии суммарный эффект цунами классифицируется по шкале Имамуры—Ииды, в основу которой положена магнитуда М. Она представляет собой логарифм по основанию 2 от максимума наблюдавшейся на побережье высоты подъема воды в метрах[1]. В табл. 36 приведена эта шкала.

В СССР и Российской Федерации, в ряде других стран оценка интенсивности цунами проводилась и в настоящее время проводится по 12-балльной шкале.

Цунами нередко генерируются подводными вулканическими извержениями. Наиболее цунамиопасными являются Карибский, Реюньонский, Никобарско-Яванский, Курило-Камчатский, Гибралтарский и Восточно-Средиземноморский районы (рис. 112). Вулканические извержения в подводных условиях резко изменяют формы элементов донного рельефа, многие из которых становятся

Цунамиопасные районы побережья Мирового океана (по [3]). Подход волн цунами

Рис. 112. Цунамиопасные районы побережья Мирового океана (по [3]). Подход волн цунами: 1 — из ближайших от побережья районов; 2— значительные волны; 3 — незначительные волны. Подход волн цунами из отдаленных от побережья районов: 4— значительные волны; 5— незначительные волны; 6— волны вулканического происхождения

волноводами, над ними концентрируется энергия, что приводит к возникновению преимущественных направлений распространения цунами. Катастрофические цунами появляются и за счет огромных береговых обвалов, когда с крутых склонов смежных с океаном горных хребтов обрушиваются огромные массы льдов и горных пород. Такой обвал горных пород со склона горного хребта на одном из островов Аляски в 1946 г. произвел цунами, достигшее берегов Чили всего за 18 мин. Огромные обвалы и оползни в ряде городов Японии в период с 1955 по 1984 г. вызвали большие разрушения с человеческими жертвами на побережьях.

Источниками цунами могут служить и такие метеорологические явления, как циклоны, тайфуны, штормы и ураганы умеренных широт, изменения формы и механизма их перемещения. При этом образуются гак называемые метеорологические цунами.

Советскими учеными проделана огромная работа по изучению цунами. Особенно важными являются исследования С.Л. Соловьева, его коллег и учеников [49]. Был составлен каталог с описанием более 600 цунами и сходных с ними явлений, отмечавшихся на побережьях Тихого океана за последние 1500 лет. Нашими учеными предложены оригинальные методики графического изображения времени набегания цунами и использование многих других способов.

Тягун

В бухтах, гаванях и даже защищенных портах, имеющих приглубые подводные береговые склоны, часто образуются подвижки водной поверхности. Это случается, когда

Сложение амплитуд различных волн. Образование тягуна — резонансных волновых колебаний воды (по |3|)

Рис. 113. Сложение амплитуд различных волн. Образование тягуна — резонансных волновых колебаний воды (по |3|)

периоды подходящих, например, к порту волн совпадают с периодом собственных колебаний воды в порту. Возникающие при этом возвратно-поступательные движения пришвартованных судов в горизонтальной плоскости приводят к удару судов друг о друга и о причал, к обрыву швартовых, к нарушению погрузочно- разгрузочных операций. На Черном море такие подвижки называются «тягун», в северной Испании — «ресака» и т.д. Тягун образуется в результате резонанса собственных колебаний бассейна и колебаний пришвартованного судна, которые определяются водоизмещением судна и жесткостью системы швартовых. Предполагается, что образовавшийся при этом тягун представляет собой двойной резонанс: резонанс длиннопериодных ветровых волн с колебаниями массы воды в бассейне порта и резонанс этой массы воды с колебаниями пришвартованного судна (рис. 113). Однако полной ясности в вопросе о природе тягуна нет. Имеются и другие гипотезы о происхождении тягуна. По этой причине отсутствуют единые рекомендации по борьбе с ним. Как правило, предлагается вывести суда на внешний рейд в открытое море.

Корабельные волны

При движении судов возникают косые (или расходящиеся) и поперечные волны. Фронт косых волн с направлением движения судна составляет угол от 15 до 20°. Его величина обусловлена отношением скорости судна к глубине моря: чем оно выше, тем больше бывает угол между этими направлениями. Поперечные волны всегда перпендикулярны диаметральной плоскости судна, скорость их движения равна скорости судна. На мелководье такие волны при движении судна не возникают.

Образование корабельных волн тормозит движение судов, так как оно связано с потерей мощности судовых двигателей на преодоление напряжения трения о воду.

  • [1] Отметим, что магнитуда землетрясения М представляет собой величину, пропорциональную логарифму максимальной амплитуды горизонтального смещенияпочвы на расстояние 100 км от очага землетрясения.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы