• пятница, 29 Марта, 19:21
  • Baku Баку 14°C

Защита от цунами

30 июля 2021 | 15:43
Защита от цунами
НАУКА
Зарубежные ученые – гости газеты «Каспiй» – поделились результатами своих исследований по предотвращению опаснейших природных бедствий
Недавно к печати в престижном международном Journal of Nonlinear Mathematical Physics была принята статья, посвященная принципиально новому подходу к прогнозу и мерам по предотвращению цунами. Ее авторы – академики РАЕН: главный научный сотрудник Института физики Земли имени О.Ю.Шмидта (Россия), профессор Сергей Арсеньев и профессор геофизики Тель-Авивского университета (Израиль) Лев Эппельбаум.
Досье
Лев Виленович Эппельбаум, профессор геофизики Тель-Авивского университета, выпускник, а ныне почетный профессор Азербайджанского государственного университета нефти и промышленности, академик РАЕН, член редколлегии 12 международных журналов, представитель Международной ассоциации «Геомагнетизм и аэрономия в Израиле». Награжден медалью Христиана Гюйгенса Европейского общества наук о Земле, медалью В.Вернадского и удостоен звания «Рыцарь науки и искусств РАЕН».
Сергей Александрович Арсеньев, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта (Москва), профессор, академик РАЕН, научный эксперт Министерства науки и образования Российской Федерации, член нескольких научных обществ – Европейского геофизического общества, Ядерного общества РФ, Российского физического общества. Награжден академической медалью П.Л.Капицы.

Оба исследователя стали участниками круглого стола, организованного редакцией газеты «Каспiй». И первый вопрос был, конечно, от журналиста: «Хотя проблема цунами для нашей страны не стоит особенно остро, тем не менее, это не снижает ее актуальности в целом для научного мира и в частности для азербайджанских геофизиков. Как вы сами оцениваете результаты своей работы?».
Сотрудничество продолжается
Лев Эппельбаум: Для начала не соглашусь с вами, что проблема цунами для Азербайджана не является актуальной. Она актуальна так же, как любое геодинамическое событие. И последнее тому яркое подтверждение – извержение грязевого вулкана в начале июля на острове Дашлы.
Кроме того, территория вашей страны и вся акватория Каспия отличается повышенной сейсмоактивностью. Сильное землетрясение в море при определенных условиях вполне может вызвать цунами высотой в несколько метров, а каспийские берега Азербайджана большей частью пологие. При этом нельзя не отметить, что у вас создана и активно функционирует надежная комплексная сеть сейсмологических наблюдений, созданная в НАНА под руководством академиков Акифа Ализаде, Фахраддина Кадирова и Гурбана Етирмишли.
Корр.: Правильно ли я поняла вас, что сотрудничество с азербайджанскими коллегами продолжается?
Л.Э.: Безусловно. Несмотря на научную деятельность вдали от Азербайджана любовь к родному краю живет в моем сердце по сей день. За годы, проведенные в Израиле, связь с академическим Институтом геологии и геофизики, которая началась в 1988 году, только окрепла. Одним из результатов этого сотрудничества является издание в Springer (2016-2017 гг.) совместно с ведущими сотрудниками НАНА двухтомного труда Geosciences of Azerbaijan.
Кроме того, как показывает опыт, западные геологи, прекрасно разбираясь в узкоспециализированных научных направлениях, теряются, когда возникает необходимость провести серьезный мультидисциплинарный анализ. Азербайджанская же школа наук о Земле ставила умение вести мультидисциплинарное исследование сложных физико-геологических сред на одно из первых мест. Ко мне обратился известный издательский дом Nova Science (Нью-Йорк, США) с просьбой редактировать новую книгу об Азербайджане.
Помимо этого очень хочу открыть при Азербайджанском госуниверситете нефти и промышленности (АГУНП) небольшое направление по археологической геофизике. В вашей стране уже обнаружены сотни археологических объектов, но далеко не все исследованы. Но смею полагать, что подавляющее их число еще не локализовано.
Предсказать опасные факторы
Корр.: Известно, что добиться решения о публикации статей в авторитетных научных журналах бывает, мягко говоря, непросто.
Л.Э.: Вы правы. Решение принимается очень долго. В нашем случае рецензентам не понравилось, что полученные аналитические решения практически закрывают несколько направлений в физике цунами. Следовательно, это может перекрыть возможное финансирование в этих областях.
Корр.: В таком случае давайте сначала немного поговорим о цунами.
Сергей Арсеньев: Цунами – длинные гравитационные волны в океане, возникающие вследствие резкого изменения его объема, то есть в результате возмущения поверхности океана, его берегов или дна. Цунами известны человечеству давно. Например, в исторических хрониках упоминается цунами в Средиземном море, произошедшее около 2000 года до нашей эры. Однако систематическое теоретическое и экспериментальное изучение этого явления началось только во второй половине ХХ века.
В начале ХХI века возникло два крупнейших цунами, которые привлекли внимание человечества к этому явлению природы и стимулировали его дальнейшие научные исследования. 26 декабря 2004 года вблизи острова Суматра землетрясение магнитудой 9,3 вызвало планетарное цунами, от которого погибло приблизительно 300 тысяч человек. Люди на берегах Индийского океана оказались незащищенными, а служба предупреждения цунами отсутствовала или бездействовала.
11 марта 2011 года в Японии землетрясение магнитудой 9,1 и цунами привели к целой иерархии катастроф: пожары, разрушение зданий и транспорта, дорог и мостов, линий электропередачи и систем водоснабжения, средств связи, аэропортов, вокзалов и корабельных гаваней, защитных дамб. В конце этой цепочки катастроф произошла авария, одна из крупнейших в истории атомной энергетики – взрывы и пожары на АЭС Фукусима 1 и 2, которые сопровождались массовым выбросом в окружающую среду отравляющих и радиоактивных веществ.
Л.Э.: В настоящее время произошла некоторая переоценка значимости исторических наблюдений геодинамических событий. Эксперты-геофизики признают, что оценки сейсмической и цунами-опасности, основанные на исторических наблюдениях, не могут служить основанием для определения последствий наиболее крупных землетрясений в тектонически опасных зонах субдукций и коллизий тектонических плит.
Корр.: А где наиболее опасны волны цунами?
С.А.: В открытом океане они не представляют опасности, их высота не превышает двух метров, они сильно растянуты в длину. Наиболее важной является проблема воздействия цунами на берег (кстати «цунами» и переводится с японского как «портовая волна»). Когда волна приходит из океана и распространяется по шельфу, очень важно предсказать несколько опасных факторов – максимальное затопление побережья, высоту волны цунами на побережье, скорость распространения фронта волны по побережью и время прибытия в заданную точку побережья и вокруг него.
Фарватер для кораблей
С.А.: Эти задачи являются весьма нетривиальными (математически сложными), потому что надо определить закон движения границы фронта затопления, а он зависит от особенностей строения берегов океана и прилегающего шельфа. Наряду с численными методами мы также должны использовать аналитические решения для проверки численных алгоритмов и инженерных оценок величины прибрежных наводнений.
Корр.: В чем специфика полученного вами решения?
Л.Э.: Недавно мы получили аналитическое решение ранее не исследованной задачи затопления плоской равнины волной цунами, учитывая отсутствие прибрежного склона. В естественных условиях плоские прибрежные равнины встречаются, например, на побережьях Каспийского, Черного (включая Азовское) и Средиземного морей и в ряде океанских регионов. Площадь затопления и дальность распространения цунами на сушу в этом случае максимальны.
Корр.: Если можно – коротко о сути вашего открытия.
Л.Э. и С.А.: Полученные формулы позволили предсказывать все четыре указанных опасных фактора и позволили нам понять, как работает машина сложного стихийного бедствия. Кроме того, удалось найти метод остановки волны цунами при накате на берег. Оказывается, решение зависит от высоты шероховатых выступов на дне шельфа: скалы, рифы, локальные отмели, затопленные корабли и строения, неровности дна, его расчлененность. Чем выше выступы, тем медленнее движется волна. И если донные выступы доходят до уровня спокойной воды, то волна разрушается и останавливается, а берег остается сухим. Таким образом, мы можем предложить надежный метод борьбы со стихийным бедствием.
В особо уязвимых районах побережья, где есть атомные и тепловые электростанции, химические заводы, большие опреснители, военные объекты (например, хранилища опасных веществ) или стоянки кораблей с атомными реакторами, нужно защитить берег от атаки цунами. Для этого на прилегающем к берегу шельфе необходимо построить донные выступы нужной высоты, а для прохода кораблей сделать между ними фарватерный коридор.
Другой, более современный подход состоит в изменении высоты таких выступов – ее можно сделать управляемой из контрольного пункта, находящегося на берегу. Конкретные высоты выступов, а также их форму можно рассчитать для каждого отдельного случая на основе заключений о специфических характеристиках приближающегося цунами, топографии дна, направлении и скорости ветра. Строительство указанных методов защиты от цунами является намного более выгодным, чем создание больших берегозащитных сооружений.
Галия ЗИСКИНД
banner

Советуем почитать