Прогноз и эффективность профилактических мероприятий при землетрясениях

     ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

     ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

     «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

     ИМЕНИ Н.П.ОГАРЕВА»

     Институт  механики и энергетики 
 
 
 

     Контрольная работа на тему:

     «Прогноз и эффективность профилактических мероприятий при землетрясениях» 
 

     Выполнил:

     студент 307 группы ЗЧС

     Гадеев  Михаил 
 
 
 
 

     Саранск

     2010

     Многие  годы наблюдений человека за планетой, на которой он живет, привели к  мысли о том, что Земля –  не мертвое, бездушное тело, а живой, развивающийся по своим законам, сложнейший организм. Незнание или игнорирование этих законов может привести к бунту "неживой" природы против человека и человечества. Уже в наше время мы все чаще становимся свидетелями, а порой и соучастниками экологических катастроф, часто возникающих в результате конфликта человека и "неживой" природы. Причина этих катастроф во многих случаях – проявление той внутренней жизни нашей планеты, которая еще не до конца познана наукой.

     По  своим разрушительным последствиям, количеству жертв, материальному ущербу и деструктивному воздействию на среду обитания человека землетрясения занимают одно из первых мест среди других видов природных катастроф. Эти грозные явления природы опасны не сами по себе, а потому что происходят именно там, где человек живет и работает. Исторически так сложилось, что людям было удобно и экономически выгодно селиться именно там, где, как оказалось, время от времени возникают землетрясения. Внезапность возникновения землетрясений еще больше усугубляет их разрушительные последствия. Разрушения и гибель людей вызываются не только собственно вибрациями грунта, но и различными вторичными природными явлениями, которые могут активизироваться в результате землетрясения (крип, оползни, обвалы, снежные лавины, разжижение грунта и др.). Большую опасность представляют вторичные техногенные воздействия и последствия: пожары, взрывы, выбросы радиоактивных и токсичных материалов. Угрозу здоровью людей создают эпидемии, связанные с разрушением инфраструктуры городов: отсутствие жилья (один из важнейших факторов в зимнее время), повреждения систем энерго- и водоснабжения, канализации, затруднения со снабжением населения продуктами питания, оказанием медицинской помощи и т.д. Часто основной ущерб при землетрясениях связан именно с вторичными явлениями.

     Стихийные явления, и землетрясения в том  числе, неизбежны. Их нельзя предотвратить, но уменьшить их разрушительное влияние  можно и нужно. Для этого необходимо знать причины возникновения  землетрясений, изучать процессы, связанные  с их подготовкой и возникновением, разрабатывать методы прогноза этих явлений. Но нельзя не сказать и о позитивной роли геофизических явлений: с их помощью наука получает бесценную информацию о процессах, происходящих в недрах земли и человеку недоступных. По образному выражению академика Б.Б.Голицына, патриарха российской сейсмологии: «Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит». Эти слова были сказаны им еще в самом начале 20-го века. Благодаря трудам Б.Б.Голицына наука о землетрясениях из описательной и во многом гипотетической, превратилась в строгую научную дисциплину.

     Землетрясения составляют 13% от общего числа природных  катастроф, произошедших в мире с 1965 г. по 1999 г., занимая третье место [Осипов, 2001]. По данным Национального Центра Информации о землетрясениях США (NEIC) в течение XX века (с 1900 по 1999 гг.) на Земле произошло 2000 землетрясений с магнитудой Ms ,равной и более 7.0, из которых 65 землетрясений имели магнитуду Ms ,равную и более 8.0. Людские потери от землетрясений XX века составили 1.4 млн. чел. Из них на последние 30 лет, когда людские и экономические потери стали фиксироваться более четко, приходится 987 тыс. чел., т.е. около 32.9 тыс. чел. в год. Только в Турции по данным сейсмологической обсерватории Кандили Университета Богазичи (KOERI) за период с 1900 по 1999 гг. произошло 84 землетрясения с Ms ,равной и более 5.0 (интенсивность сотрясений Ic> равна и более 6). От этих землетрясений погибло 81952 чел (т.е. в среднем 820 чел в год), было разрушено и повреждено 558279 строений. По данным В.И. Осипова [Осипов В.И. Природные катастрофы…2001] землетрясения занимают третье место среди всех природных катастроф по количеству смертных случаев (17% от общего числа погибших).

     В России свыше 25% площади относится  к сейсмоопасным зонам, где возможны сейсмические сотрясения с интенсивностью 7 и более баллов [Уломов, 2000; Уломов, Шумилина, 1999-2000]. На этой территории расположены  около 3000 больших и малых городов и поселков, 100 крупных гидро- и тепловых электростанций, 5 атомных электростанций и большое количество предприятий повышенной экологической опасности. Территория 103 городов России подвержена опасности землетрясений [Уломов, Шумилина, 1999-2000; Осипов, 2001]. Отсюда вытекает важность и актуальность решения задачи прогнозирования землетрясений как части более общей проблемы уменьшения опасности и экономических последствий от воздействия природных катастроф.

     В настоящее время на территории России работает более 250 сейсмических станции, которые регистрируют происходящие землетрясения не только на территории России, но и во всем мире.

     Что же является причиной землетрясений? По современным представлениям землетрясение  есть следствие возникновения разрыва сплошности горных пород (гигантской трещины) в глубинах земных недр. Этот разрыв распространяется, или, как говорят, прорастает со скоростью первых километров в секунду, а его берега при этом излучают упругие волны. Упругие волны достигают земной поверхности за несколько секунд, что и вызывает при сильных землетрясениях разрушение зданий и сооружений, ведет к гибели людей. Землетрясения можно классифицировать следующим образом: 
 
 
 
 
 

     По  происхождению:

     • природные 

     • техногенные (связанные с деятельностью человека)

     • природно-техногенные

     По  механизму возникновения:

     • тектонические

     • вулканические

     • обвальные (карстовые)

     • морозобойные

     По  пространственному расположению:

     • коровые (h≤70 км)

     • промежуточные (h=70-300 км, переходная зона мантии)

     • глубокофокусные (h=300-720 км, верхняя  мантия)

     • внутриплитовые

     • континентальные

     Прогноз землетрясений – сложная научная  проблема и благородная цель сейсмологии. Точно предсказать время возникновения  очередных сейсмических толчков, а  тем более предотвратить их, к сожалению, невозможно. Однако разрушения и число человеческих жертв могут быть уменьшены путем проведения в сейсмоактивных районах разумной и долговременной государственной политики, основанной на повышении уровня осведомленности населения и федеральных органов об угрозе землетрясений и умении противостоять подземной стихии.

     Начало  широкомасштабных исследований по проблеме прогноза землетрясений относится  к середине 50-х годов ХХ века. В  этот период получили мощное развитие национальные системы сейсмологических и геофизических наблюдений, нацеленные на прогноз сильных землетрясений. В СССР были организованы прогностические полигоны в Гарме (Памир, Таджикистан), на Камчатке. В течение первых 10-15 лет инструментальных наблюдений были обнаружены десятки различных явлений – предвестников, предшествующих возникновению землетрясений. Однако, как правило, это были единичные сообщения. И подавляющее большинство предвестников не имело данных о своей прогностической эффективности.

     Значительными вехами в изучении физики очага и выявлении прогностических признаков (эмиссия радона, деформации земной поверхности и др.) стали результаты исследований природы разрушительного Ташкентского землетрясения 1966 г. и первый Международный симпозиум по прогнозу землетрясений, состоявшийся в Ташкенте в 1974 г. под эгидой Международной Ассоциации по Сейсмологии и Физике Недр Земли (МАСФНЗ) [Уломов, Мавашев, 1967; Уломов, 1968; Ташкентское…, 1971; Поиски…, 1974].

     Первый  и весьма обнадеживающий прогноз  сильных землетрясений относится к середине 70-х годов прошлого века, когда в июне 1974 г.–январе 1975 г. китайские ученые, проанализировав данные наблюдений за различными геофизическими полями, за несколько дней до Хайченского землетрясения (4 февраля 1975 г.,M=7.3, I0 = 9) сообщили о прогнозе властям провинции Хэбэй. В результате этого в считанные часы было эвакуировано население г.Хайчен [Adams, 1976]. Предсказанное землетрясение произошло, но экономический и социальный ущерб были минимальными. Казалось, проблема прогноза землетрясений практически решена. Однако чуть больше года спустя в том же Китае в 200-300 км к востоку от Пекина произошло Таншаньское землетрясение (28 июля 1976 г., M = 7.9), которое целиком разрушило г.Таншань с миллионным населением и унесло сотни тысяч жизней. Здесь также наблюдались многочисленные предвестники, однако, отсутствие на тот момент достаточных статистических данных об их достоверности и эффективности не позволило объявить тревогу.

     После Таншаньского землетрясения и неудавшегося многолетнего эксперимента по прогнозу землетрясения в Паркфилде (США, штат Калифорния) в середине 80-х годов прошлого века [Kerr, 1993] в прогнозных исследованиях наступил период "отлива" и скептического отношения к возможности решения этой проблемы. В научной печати разгорелась дискуссия о принципиальной возможности прогноза землетрясений [Geller et al., 1997; Geller, 1997; Kagan, 1997; Leary, 1997; Wyss, 1997; Соболев, 1999].

     Однако, несмотря на это, в конце 80-х годов  ХХ века эпоха "отлива" сменилась  устойчивым "приливом". Хотя, как  отмечает А.В.Николаев в своем предисловии  к книге И.П.Добровольского [Добровольский, 1991], не вполне ясно, что же повлияло на принятие оптимистической концепции. Возможно, не последнюю роль в этом сыграло катастрофическое Спитакское землетрясение в Армении, произошедшее 7 декабря 1988 г. После него в СССР, а затем в Российской Федерации в течение нескольких лет наблюдалось повышенное внимание руководства страны к проблеме сейсмической опасности. В 1990 г. Институт физики Земли РАН возглавил исследования по общему сейсмическому районированию (ОСР) территории бывшего СССР с целью создания новой карты ОСР. В 1997 г. эта работа завершились созданием комплекта принципиально новых вероятностных карт – ОСР-97 [Уломов, Шумилина, 1999-2000]. В мае 1993 г. Постановлением Правительства Российской Федерации было принято решение о разработке проекта Федеральной Системы Сейсмологических Наблюдений и Прогноза Землетрясений (ФССН), основные направления которой на 1995-2000 гг. были одобрены Правительством РФ в ноябре 1994 г. [Системный…, 1995]. В 2002 г. правительство РФ впервые в отечественной практике утвердило Федеральную целевую программу "Сейсмобезопасность территории России" (2002–2010 гг.).

     Под прогнозом землетрясений понимают определение места, времени и  силы (магнитуды) землетрясения. По времени  прогноз подразделяется на долгосрочный (на десятилетия вперед), среднесрочный (на годы вперед), краткосрочный (на дни-месяцы вперед) и оперативный (на минуты–часы вперед). Следует заметить, что деление это в достаточной степени условное. Каждый этап прогноза базируется на определенном наборе предвестников – геофизических явлений (в основном), опережающих и предвещающих возникновение землетрясения.

     Сейсмическое  районирование, например, можно сравнить с определением сейсмического климата:

     • районы наиболее подверженные сейсмической опасности – сейсмические пояса Земли – это сейсмический «юг», там «жарко»;

     • районы, где сейсмичность отсутствует, или незначительна – это сейсмический «север».

     К настоящему времени во всем мире насчитывается  несколько сотен различных по своей природе предвестников  землетрясений. Их можно разделить на две группы. Первая, наиболее многочисленная и наиболее изученная группа – геофизические предвестники, т.е. предвестники, связанные с закономерным поведением различных геофизических полей на разных этапах подготовки землетрясения. Предвестники этой группы покрывают практически весь диапазон прогноза по времени: от долгосрочного до оперативного. Вторая группа – предвестники, связанные с необычным поведением биологических объектов перед возникновением землетрясения. Эта группа предвестников менее изучена, чем первая. Их можно отнести к краткосрочным и оперативным.

     В свою очередь геофизические предвестники делятся на сейсмические, гидрогеодинамические, деформационные, геохимические, термические, гравитационные, электромагнитные [Зубков, 2002]. В последние годы с развитием спутниковых технологий дистанционного наблюдения за земной поверхностью и атмосферой появились сообщения, например, об аномальном разогреве земной поверхности в эпицентральной области Измитского землетрясения (Западная Турция) 17 августа 1999 г., M = 7.4 [Carreño et al., 2000], об аномальном изменении погодных условий, о характерных изменениях структуры трещиноватости земной поверхности в районе подготовки землетрясения [Arellano-Baeza et al., 2006].

     Несмотря  на огромное количество предвестников, ни один из них не дает точных указаний на время, место и силу грядущего землетрясения. В разных сейсмоактивных районах различные предвестники работают по-разному, давая большой разброс в оценках места, времени и силы будущего землетрясения. Это связано как со сложностью самого объекта исследований – очага землетрясения, условий его зарождения и развития, отсутствием количественной теории подготовки землетрясения, так и с существенным влиянием помехообразующих факторов, которые далеко не всегда удается исключить из рассмотрения. Поэтому прогноз землетрясений, как и прогноз погоды, по своей природе имеет вероятностный характер. Следует также заметить, что сообщения о предвестниках землетрясений являются, по большей части, единичными и по ним затруднительно, а порой и невозможно оценить даже ретроспективно их статистические характеристики: вероятность правильного прогноза, вероятность ложной тревоги, среднее время ожидания землетрясения после возникновения предвестника.