Цунами и их проявление в Тихом океане

Распределение цунами связано, как правило, с областями сильных землетрясений. Оно подчинено четкой географической закономерности, определяемой связью сейсмических районов с областями недавних и современных процессов горообразования.

Известно, что большинство землетрясений приурочено к тем поясам Земли, в пределах которых продолжается формирование горных систем, в особенности молодых, относящихся к современной геологической эпохе. Наиболее чисты землетрясения в областях близкого соседства крупных горных систем с впадинами морей и океанов.

На рис. 1 приведена схема складчатых горных систем и областей концентрации эпицентров землетрясений. На этой схеме четко выявляются две зоны земного шара, наиболее подверженные землетрясениям. Одна из них занимает широтное положение и включает Апеннины, Альпы, Карпаты, Кавказ, Копет-Даг, Тянь-Шань, Памир и Гималаи. В пределах этой зоны цунами наблюдается на побережьях Средиземного, Адриатического, Эгейского, Черного и Каспийского морей и северной части Индийского океана. Другая зона расположена в меридиональном направлении и проходит вдоль берегов Тихого океана. Последний как бы окаймлен подводными горными хребтами, вершины которых поднимаются в виде островов (Алеутские, Курильские, Японские острова и другие). Волны цунами образуются здесь в результате разрывов между поднимающимися горными хребтами и опускающимися параллельно хребтам глубоководными впадинами, отделяющими цепи островов от малоподвижной области дна Тихого океана.

Непосредственной причиной возникновения волн цунами чаще всего являются происходящие при землетрясениях изменения в рельефе океанического дна, приводящие к образованию крупных сбросов, провалов и т.п.

О масштабах таких изменений можно судить по следующему примеру. При землетрясении в Адриатическом море у берегов Греции 26 октября 1873 года были отмечены разрывы телеграфного кабеля, проложенного на дне моря на четырехсотметровой глубине. После землетрясения один из концов разорванного кабеля был обнаружен на глубине более 600 м. Следовательно, землетрясение вызвало резкое опускание участка морского дна на глубину около 200 м. Через несколько лет в результате другого землетрясения вновь произошел разрыв кабеля, проложенного по ровному дну, причем концы его оказались на глубине, отличающейся от прежней на несколько сот метров. Наконец, еще через год после новых толчков глубина моря на месте разрыва увеличилась на 400 м.

Еще большие нарушения рельефа дна имеют место при землетрясениях в Тихом океане. Так, при подводном землетрясении в заливе Сагами (Япония) при внезапном поднятии участка океанического дна было вытеснено около 22,5 куб. км воды, которая и обрушилась на берег в виде волн цунами.

На рис. 2а изображен механизм возникновения цунами в результате землетрясения. В момент резкого погружения участка дна океана и возникновения на дне моря впадины пода устремляется к се центру, переполняет впадину и образует громадную выпуклость на поверхности. При резком поднятии участка дна океана выясняются значительные массы воды. На поверхности океана при этом возникают волны цунами, быстро расходящиеся во все стороны. Обычно они образуют серию из 3–9 волн, расстояние между гребнями которых составляет 100–300 км, а высота при приближении волн к берегу достигает 30 м и более.

Другой причиной, вызывающей цунами, являются извержения вулканов, возвышающихся над поверхностью моря в виде островков или расположенных на океаническом дне (рис. 2б). Наиболее яркий пример в этом отношении представляет собой образование цунами при извержении вулкана Кракатау в Зондском проливе в августе 1883 года. Извержение сопровождалось выбросом вулканического пепла на высоту 30 км. Грозный голос вулкана был слышен одновременно в Австралии и на ближайших островах Юго-Восточной Азии. 27 августа в 10 часов утра гигантской силы взрыв разрушил вулканический остров. В этот момент и возникли волны цунами, распространившиеся по всем океанам и опустошившие многие острова Малайского архипелага. В самой узкой части Зондского пролива высота волн достигала 30–35 м. Местами воды проникли в глубь Индонезии и произвели страшные разрушения. На острове Себези было уничтожено четыре деревни. Города Анжер, Мерак и Бентам были разрушены, леса и железные дороги смыты, а рыболовные суда заброшены на сушу на расстояние в несколько километров от берега океана. Берега Суматры и Явы стали неузнаваемы – все было покрыто грязью, пеплом, трупами людей и животных. Эта катастрофа принесла гибель 36000 жителей архипелага. Волны цунами распространились по всему Индийскому океану от берегов Индии на севере до мыса Доброй Надежды на юге. В Атлантическом океане они достигли Панамского перешейка, а в Тихом океане – Аляски и Сан-Франциско.

Случаи цунами при вулканических извержениях известны и в Японии. Так, 23 и 24 сентября 1952 года произошло сильное извержение подводного вулкана на рифе Мейдзин в нескольких сотнях километров от Токио. Образовавшиеся при этом волны достигли острова Хотидзе к северо-востоку от вулкана. Во время этой катастрофы погибло японское гидрографическое судно «Кайе-Мару-5», с борта которого велись наблюдения.

Третьей причиной возникновения цунами является падение в море огромных обломков скал, вызванное разрушением скальных пород грунтовыми водами. Высота таких волн зависит от массы упавшего в море материала и от высоты его падения. Так, в 1930 году на острове Мадейра с высоты 200 м сорвалась глыба, что послужило причиной возникновения одиночной волны высотой 15 м.

Тихоокеанское побережье в пределах Перу и Чили подвержено частым землетрясениям. Изменения, происходящие в рельефе дна прибрежной части Тихого океана, приводят к образованию крупных цунами. Наибольшей высоты (27 м) волны цунами достигли в районе Кальяо во время землетрясения в Лиме в 1746 году.

Если обычно понижение уровня моря, предшествующее наступлению волн цунами на берег, продолжается от 5 до 35 минут, то при землетрясении в Писко (Перу) отступившие воды моря возвратились лишь через три часа, а у Санта – даже через сутки.

Нередко наступление и отступление волн цунами происходят здесь несколько раз подряд. Так, в Икике (Перу) 9 мая 1877 года первая волна обрушилась на побережье спустя полчаса после основного толчка землетрясения, а затем в течение четырех часов волны наступали еще пять раз. Во время этого землетрясения, эпицентр которого был расположен в 90 км от перуанского берега, волны цунами достигли берегов Новой Зеландии и Японии.

13 августа 1868 года на побережье Перу в Арике через 20 минут после начала землетрясения нахлынула волна в несколько метров высотой, но вскоре отступила. С промежутком в четверть часа за ней последовало еще несколько волн, меньших по размеру. Через 12,5 часа первая волна достигла Гавайских островов, а через 19 часов – побережья Новой Зеландии, где ее жертвами стали 25000 человек. Средняя скорость волн цунами между Арикой и Вальдивией при глубине 2200 м составила 145 м/сек, между Арикой и Гаваями при глубине 5200 м – 170-220 м/сек, а между Арикой и Чатамскими островами при глубине 2700 м – 160 м/сек.

Наиболее частыми и сильными землетрясениями характеризуется район чилийского побережья от мыса Консепсьон до острова Чилоэ. Известно, что со времени катастрофы 1562 года город Консепсьон перенес 12 сильных землетрясений, а город Вальдивия за период с 1575 по 1907 годы – 7 землетрясений. Во время землетрясения 24 января 1939 года в Консепсьоне и его окрестностях погибло 1000 человек и 70000 человек осталось без крова.

Разрушения, произведенные волнами цунами 1960 года, в городе Пуэрто-Монте

21 мая 1960 года новое землетрясение всколыхнуло чилийское побережье в районе мыса Консепсьон, а затем в течение 10 дней сотрясало всю южную часть страны на протяжении 1500 км. За это время погибло около тысячи человек и около 350000 человек осталось без крова. В городах Консепсьоне, Пуэрто-Монте, Темуко и на острове Чилоэ 65000 зданий было полностью разрушено, а 80000 серьезно повреждено. Наиболее сильным был толчок 22 мая, когда максимальная амплитуда колебания почвы в Москве составила 1500 микрон. Это в три раза больше амплитуды колебании, вызванных Ашхабадским землетрясением 1948 года, эпицентр которого был расположен в шесть раз ближе к Москве.

Катастрофические сотрясения 22 мая породили волны цунами, которые распространялись по Тихому океану и за его пределы со скоростью 650-700 км/час. На чилийском побережье были разрушены рыбацкие поселки и портовые сооружения; сотни людей были унесены волнами. На острове Чилоэ волны разрушили четыре пятых всех построек.

Последствия цунами 1960 г, на Гавайских островах

Гигантский вал не только опустошил тихоокеанское побережье вплоть до Калифорнии, но и пересек Тихий океан, обрушившись на Гавайи и Филиппины, побережье Австралии и Новой Зеландии, Курильские острова и Камчатку. На Гавайях, в городе Хило, во время цунами погибли десятки человек, многие жители пропали без вести и получили увечья.

Последствия цунами 1960 года у берегов Японии

На Японских островах было затоплено 36000 домов, опрокинуто 900 судов и рыбачьих лодок. На острове Окинава погибло и пропало без вести 180 человек, в поселке Момоиси погибло 150 жителей. Никогда еще не отмечалось, чтобы волны цунами, преодолев такое огромное расстояние, сохранили свою разрушительную силу.

Около 6 часов утра 24 мая волны цунами, проделав путь в 16000 км, достигли Курильских островов и берегов Камчатки. Волна пятиметровой высоты ринулась на берег. Однако меры по эвакуации населения были приняты своевременно и человеческих жертв не было. На острове Парамушир, где валы имели самую большую высоту, незначительно пострадали причалы местного рыболовецкого колхоза.

Цунами обычно сопровождают наиболее сильные, катастрофические землетрясения, происходящие на Японских островах в среднем через каждые семь лет. В качестве другой причины, вызывающей образование цунами у берегов Японии, можно назвать вулканические извержения. Известно, например, что в результате вулканического взрыва на одном из японских островов в 1792 году в море были выброшены горные породы объемом около 1 куб. км. Морская волна высотой около 9 м, образовавшаяся в результате падения в море продуктов извержения, снесла несколько прибрежных деревень и принесла гибель более чем 15000 жителей.

Особенной силой отличалось цунами во время землетрясения 1854 года, разрушившего крупнейшие города страны – Токио и Киото. Сначала на берег наступила волна девятиметровой высоты. Однако вскоре она отхлынула, осушив прибрежье на большом расстоянии. В течение последующих 4-5 часов на берег обрушилось еще пять или шесть крупных волн. А через 12,5 часа волны цунами, двигаясь со скоростью более 600 км/час, достигли побережья Северной Америки в районе Сан-Франциско.

После этой грозной катастрофы на некоторых участках побережья острова Хонсю были воздвигнуты каменные стены для защиты побережья от разрушительных волн. Однако, несмотря на принимаемые меры предосторожности, во время землетрясения 15 июня 1896 года остров Хонсю вновь сильно пострадал от опустошительных волн. Спустя час после начала землетрясения на берег с интервалом от 7 до 34 минут обрушились шесть-семь больших волн, максимальная высота одной из которых составила 30 м. Волны целиком смыли город Минко, разрушили 10000 зданий и принесли гибель 27000 человек. А через 10 лет, во время землетрясения 1906 года, на восточном побережье страны при наступлении цунами вновь погибло около 30000 человек.

В период известного катастрофического землетрясения 1923 года, целиком разрушившего японскую столицу, волны цунами произвели опустошения на побережье, хотя и не достигли особенно больших размеров, по крайней мере в Токийской бухте. В южных районах страны последствия цунами были еще более значительны: несколько поселков в этой части побережья было нацело смыто, а лежащая в 12 км, к югу от Иокогамы военно-морская база Японии Иокосука оказалась разрушенной. Сильно пострадал от морских волн и город Камакура, расположенный на берегу залива Сагами.

3 марта 1933 года через 10 лет после землетрясения 1923 года в Японии произошло новое сильное землетрясение, мало уступавшее предыдущему. Подземные толчки охватили всю восточную часть острова Хонсю. Наибольшие бедствия населения во время этого землетрясения были связаны с наступлением волн цунами, захлестнувших через 40 минут после начала землетрясения все северо-восточное побережье Хонсю. Волна разрушила портовый город Комаиси, где было уничтожено 1200 домов. Большое число деревень на побережье было снесено. Судя по газетным сообщениям, во время этой катастрофы погибло и пропало без вести около 3000 человек. Всего было разрушено землетрясением и смыто волнами более 4500 домов, а более 6600 домов частично повреждено. Более 50000 человек осталось без крова.

Разрушения в городе Комами после цунами в марте 1933 года

Цунами подвержены также берега Камчатки и Курильских островов. Первоначальные сведения о катастрофических волнах в этих местах относятся к 1737 году. Известный отечественный путешественник – географ С. П. Крашенинников писал: «... началось трясение и продолжалось волнами около четверти часа так сильно, что многие камчадальские юрты обвалились и балаганы попадали. Между тем учинился, на море ужасный шум и волнение, и вдруг взлилось на берег воды в вышину сажени на три, которая, ни мало не, стояв, забежала в морс и удалилась от берегов на знатное расстояние. Потом вторично земля всколебалась, воды прибыло против прежнего, но при отливе столь далеко она забежала, что моря невозможно видеть было. В это же время на дне моря в проливе между первым и вторым Курильскими островами появились скалистые горы, которые до того никогда не были видны, хотя землетрясения и наводнения происходили и раньше.

Через четверть часа после всего этого последовали толчки ужасного, ни с чем не сравнимого по своей силе землетрясения, а потом на берег хлынула волна высотой саженей в тридцать, которая по-прежнему быстро сбежала обратно. Скоро вода вошла в свои берега, колеблясь через долгие промежутки времени, иногда покрывая берега, иногда убегая в море».

Во время этого землетрясения рушились массивные скалы, набежавшая волна выбрасывала на берег глыбы камня весом в несколько пудов. Землетрясение сопровождалось разнообразными оптическими явлениями в атмосфере. В частности, аббат Прево, другой путешественник, наблюдавший это землетрясение, писал, что на море можно было видеть огненные «метеоры», рассеянные на большом пространстве.

С. П. Крашенинников подметил все важнейшие черты цунами: землетрясение, предшествующее наводнению понижение уровня океана и, наконец, наступление громадных разрушительных волн.

Грандиозные цунами на побережьях Камчатки и Курил имели место в 1792, 1841, 1843, 1918 годах. Целая серия землетрясений в течение зимы 1923 года вызвала неоднократные наступления катастрофических волн. Известно описание цунами 4 февраля 1923 года, когда «три волны бросились на сушу восточного побережья Камчатки одна за другой, сорвали прибрежный лед (припай толщиной в сажень), перебросились вместе с ним через береговую косу, залили низкие места. Лед на низком месте около Семячика оказался выброшенным почти на 1 версту 400 сажен от берега; на возвышенностях лед остался на трехсаженной высоте над уровнем моря. В малонаселенных пунктах восточного побережья это небывалое явление причинило некоторый вред и разрушения». Стихийным бедствием была охвачена обширная зона побережья протяженностью 450 км.

13 апреля 1923 года возобновившиеся подземные толчки вызвали волны цунами высотой до 11 м, до основания разрушившие прибрежные постройки рыбоконсервных заводов, часть из которых была срезана торосистым льдом.

Сильные цунами отмечались на побережье Камчатки и Курильских островов в 1927, 1939 и 1940 годах.

5 ноября 1952 года на восточном побережье Камчатки и Курильских островов произошло землетрясение, достигшее 10 баллов и сопровождавшееся исключительным по своим последствиям цунами, вызвавшим сильные разрушения в Северо-Курильске. Оно началось в 3 часа 57 минут по местному времени. В 4 часа 24 минуты, т.е. через 26 минут после начала землетрясения, уровень океана быстро упал и местами вода отступила от берега на 500 м. Затем на участок побережья Камчатки от острова Сарычева до Кроноцкого полуострова обрушились сильные волны цунами. Позднее они достигли Курильских островов, захватив полосу берега протяженностью около 800 км. За первой волной последовала вторая, еще более сильная. После ее прихода на острове Парамушир оказались разрушенными все постройки, расположенные не выше 10 м над уровнем океана.

Один из домов в городе Северо-Курильске, перенесенный волной в портовую часть города во время цунами в ноябре 1952 года

Побережья Гавайских островов часто подвергаются цунами. Только за последние полстолетия разрушительные волны обрушивались на архипелаг 17 раз. Большой силой отличались цунами на Гавайях в апреле 1946 года.

Из района эпицентра землетрясения в районе острова Унимак (Алеутские острова) волны двигались со скоростью 749 км/час. Расстояние между гребнями волн достигало примерно 150 км Известный американский океанолог, бывший свидетелем этого стихийного бедствия, Ф. Шепард отмечал постепенное нарастание высоты волн, обрушивавшихся на берег с интервалом в 20 минут. Отсчеты по мареографу1 последовательно составляли 4, 5, 2 и 6, 8 м выше уровня прилива.

Ущерб, нанесенный внезапным наступлением волн, был очень велик. Значительная часть города Хило на острове Гавайи была разрушена. Часть домов обрушилась, другие были перенесены водой на расстояние более 30 м. Улицы и набережные были загромождены обломками, перегорожены баррикадами из исковерканных автомобилей; там и сям возвышались заброшенные волнами уродливые остовы небольших судов. Мосты и железные дороги были разрушены. На прибрежной равнине среди измятой, вырванной с корнями растительности были разбросаны многочисленные глыбы кораллов, виднелись трупы людей и животных. Катастрофа унесла 150 человеческих жизней и причинила убыток в 25 млн. долларов. На этот раз волны ценами достигли берегов Северной и Южной Америки, наибольшая же волна была отмечена вблизи эпицентра – в западной части Алеутских островов. Был разрушен маяк Скоту-кап, стоявший на высоте 13,7 м над уровнем моря, а также была снесена радиомачта.

Катер, выброшенный на берег, во время цунами в 1946 года на Гавайских островах

Рис. 1. Области появления цунами у побережий морей и океанов (1) и распределение эпицентров крупнейших землетрясений (2)

Рис. 2. Схема возникновения волн цунами при смещении участка морского дна (а) и при подводном извержении (б)

1. Бабков А., Кошечкин Б. Цунами. – Ленинград: 1964

2. Мурти Т. Сейсмические морские волны ценами. – Ленинград: 1981

3. Понявин И. Д. Волны ценами. – Ленинград: 1965

4. Проблема цунами. Сборник статей. – М.: 1968

5. Соловьев С. Л., Го Ч. Н. Каталог цунами на восточном побережье Тихого океана. – М.: 1975

6. Соловьев С. Л., Го Ч. Н. Каталог цунами на западном побережье Тихого океана. – М.: 1974

1 Мареограф – прибор, записывающий колебания уровня моря