Російські вчені ще в минулому році попереджали про руйнівний землетрус у Японії. Чому ніхто не прислухався?
Найсильніший землетрус і слідом за ним цунамі шокувало не тільки Японію, але й весь світ. Серія поштовхів, найпотужніший з яких – з магнітудою 9 балів за шкалою Ріхтера, призвели до колосальних руйнувань. Значна частина промислової та транспортної інфраструктури Країни в руїнах. Про кількість жертв точних відомостей немає – у постраждалих районах панує хаос. Цей катаклізм, поза всяких сумнівів, стане в один ряд з найбільшими природними катастрофами.
Більш того, за даними Національного інституту геофізики і вулканології Італії, землетрус призвів до зсуву осі обертання Землі майже на 10 сантиметрів! Тільки за минулий рік хвиля землетрусів, що прокотилася по планеті, забрала, за приблизними підрахунками, близько чверті мільйона життів. Гаїті, Чилі, Китай. Тепер – Японія. Хто наступний?
Непередбачувано …
Коли мова заходить про точний прогноз землетрусів, вчені зізнаються у власному безсиллі. Геофізики можуть лише озвучити довгий список сейсмонебезпечних районів, а математики – розрахувати збитки від катаклізму. «Якщо хтось всерйоз говорить про те, що він займається прогнозом, то до нього професійне співтовариство ставиться недовірливо.
Вся справа в негласних «світських правилах», які полягають в демонстрації скепсису з приводу можливості прогнозу або навіть гарячої переконаності в тому, що рішення проблеми не існує », – висловлює свою думку головний науковий співробітник Інституту фізики доктор фізико-математичних наук Олексій Любушин .
Цей стереотип виник не на порожньому місці. Було опробувано кілька прогнозних методик, але всі вони зазнали фіаско. Навіть у Японії, високорозвиненою з технологічної точки зору, після землетрусу 1995 року в Кобе багато авторитетних сейсмологи «втратили обличчя». А заодно японці втратили і віру в прогнози. Після Коби в Японії говорили лише про заходи щодо пом’якшення наслідків землетрусів, віддаючи пріоритет сейсмостійкого будівництва та навчання населення правилам виживання. Прогностика ж пішла на другий план. Така позиція характерна не тільки для Японії, але й для всього іншого світу. Для Росії теж. «До цих пір немає жодного офіційно прийнятого методу прогнозування землетрусів», – нарікає завідувач лабораторією континентальної сейсмічності і прогнозу сейсмічної небезпеки Інституту фізики Землі РАН доктор фізико-математичних наук Олексій Зав’ялов.
Незважаючи на негласну анафему, якій віддано прогнозування, в науковому співтоваристві робота все одно йде. «Ніякі інші геофізичні завдання реально не бутають більш інтригуючими і цікавими», – вважає Олексій Любушин, який, до речі кажучи, розробив власний метод сейсмопрогнозу. Його можна було б назвати одним з багатьох і розкритикувати в пух і прах. Але є одне але: нинішній страшний японський землетрус було передбачено Любушиним ще 2,5 роки тому.
По цеглинці
З точки зору геомеханіки будь-який сильний землетрус є вивільненням величезної кількості енергії, накопиченої в земних надрах. Енергія з’являється в земній корі внаслідок повільного руху літосферних плит.
У той же час у будь-якій точці земної кулі, в тому числі і на дні океанів, спостерігаються постійні , коливання поверхні, що не припиняються ні на мить. Ці коливання, або тремтіння Землі, носять назву мікросейсм. Приставка «мікро» підкреслює їх відмінність від сильних землетрусів. Олексій Любушин пояснює: «Основним джерелом енергії є океанічні хвилі і перепади атмосферного тиску. Це головні чинники, які накачують земну кору мікросейсмічних коливаннями ». Вчені вирахували, де розташовуються свого роду генератори цих коливань.
У Південній півкулі взимку це Фолклендські острови. А коли там настає літо, точка напруги переміщається в Північне півкуля, в район Алеутських островів. Але є, звичайно ж, і інші джерела: будь-який сильний ураган, циклон або виверження вулкана генерують мікросейсм.
Цей «мандраж» планети дозволяє реєструвати глобальна система спостережень IRIS, яка складається з більш ніж 150 станцій, встановлених по світу. Широкосмугові сейсмічні прилади синхронно вимірюють мікроколивання земної поверхні і передають дані в центр, розташований у Вашингтоні. Там вони накопичуються на потужних серверах. Ці дані доступні будь-якому користувачеві Інтернету: можна зайти на сайт, зареєструватися і замовити інформацію за певний період часу з потрібних станцій. Питання тільки в тому, що з цими файлами робити далі.
Щоб обробити дані, до речі, сильно забруднені відомостями про сторонні «шуми», був потрібний спеціальний метод. Його і розробив Олексій Любушин. Ноу-хау полягає в тому, що передвісником нещастя є синхронізація мікросигналами, одержуваних з різних сейсмостанцій. У нормальних умовах, коли рівень небезпеки низький, з кожної станції приходять хаотичні сигнали. Але якщо сигнали на сусідніх станціях раптом синхронізуються – це передвісник землетрусу.
Пояснюючи суть своєї теорії, Олексій Любушин наводить такий приклад: «Уявіть собі рухома вантажівка з великою кількістю цеглин. Вони не просто лежать купою, а ще й постійно рухаються відносно один одного. Так само і з земною корою: вона складається з маленьких блоків. Якщо цеглини у кузові або блоки в земній корі один з одним ніяк не пов’язані, то, коли вони насуваються один на одного, відбуваються маленькі землетруси. Подібне постійно трапляється в тій же самій Японії. Струси з магнітудою від 0 до 2 відбуваються там кожен день, і їх навіть ніхто не помічає. А тепер уявіть, що кілька цеглин раптом стали рухатися разом. У цьому випадку може накопичитися куди більше енергії ». Якщо в процес включені не один, не два, а сотні взаємопов’язаних блоків, то цей масив накопичує величезну кількість енергії, яка ніяк не витрачається. Коли масив розпадеться, виділиться вся накопичена енергія. Це модель того, що відбувається в земній корі напередодні катастрофічних землетрусів.
Місце і час
Як все це передбачити? Тільки відстежуючи синхронізацію сигналів: як тільки в якомусь регіоні планети вони стали схожі – чекай біди. Але щоб дізнатися приблизну дату, потрібно аналізувати інформацію, що надходить з сейсмостанцій протягом тривалого часу. А потім застосувати впорядкує метод, який звучить вкрай наукоподібно – «ширина носія мультифрактального спектру сингулярності». Його суть полягає в тому, що він задає міру різноманітності випадкових коливань, а заодно і міру синхронізації: чим менше розмаїття, тим вище синхронізація. Якщо оцінювати середнє значення цього параметра для всіх станцій в щоденному режимі, то вийде деяка крива. Вона-то і видасть передвісника майбутнього землетрусу.
Для Японських островів такий аналіз Любушин почав регулярно проводити з початку 2008 року. У Японії з 1997 року існує національна система спостережень F-мережа, яка об’єднує 83 станції. З них, як і в системі ІРІС, дані надходять в єдиний центр.
Основна відмінність в тому, що на досить маленькій території розташована велика кількість датчиків, густота розміщення яких дозволяє зробити точний прогноз. Для Японії точкою зміни характеру мікросейсм є 26 вересня 2003 року, коли недалеко від узбережжя Хоккайдо стався потужний землетрус магнітудою 8,3. Приблизно за рік до цього крива різноманітності випадкових коливань пішла вниз . «Таке буває перед землетрусами, але потім крива зазвичай повертається на місце, – коментує Олексій Любушин. – У Японії ж крива на місце не повернулася, і ось вже 4,5 року середнє по мережі станцій значення цього параметра залишається низьким, проявляючи тим самим високу ступінь синхронізації ».
Виходячи з цього, вчений припустив, що землетрус на Хоккайдо 2003 року попередував ще більш страшну катастрофу. У 2008 році, за словами вченого, крива рівня синхронізації різко пішла вгору. Важливо відзначити, що оцінка синхронізації коливань містить характерну деталь – різкий провал, що спостерігався напередодні землетрусу 2003 року і в середині 2008 року. Ця закономірність дозволила Любушина зробити висновок, що наприкінці 2010-го – в 2011 році на Японських островах можна очікувати катастрофічний землетрус.
Протягом 2010 року про наближення сейсмічної катастрофи в Японії Любушин попереджав 4 рази – і на міжнародних симпозіумах, і на російських конференціях. Але прогноз, на жаль, виправдався.
Синхронізуй
Універсальна теорія російського вченого? Любушин зізнається, що лише констатує факт: «Наближається період посилення глобальної сейсмічності по всьому світу». Висновок зроблений на підставі того, що синхронність підвищилася на всій планеті в цілому. Однак, щоб дізнатися, де будуть землетруси, потрібні всеосяжні дані по всьому світу. Таких немає і в помині, а 150 станцій IRIS достатньо лише для оцінки поточної сейсмічної ситуації.
В ідеалі прогнозування повинно проходити за наступним алгоритмом: обробивши дані по всьому світу, сейсмологи відзначають підвищення загальної синхронізації. Потім вони вивчають локальні мережі. Лише тоді можна буде сказати, де фіксується найбільша синхронізація і де слід очікувати землетрусу. На сьогодні локальні мережі сейсмоспостереження є в Японії, в США, у південній Європі. Є й у нас на Камчатці. В інших частинах світу існують лише окремі станції, віддалені один від одного на тисячі кілометрів. Важливо ще й те, що для ефективного прогнозування вченим потрібен швидкий доступ до інформації від будь-якої станції. Така можливість є лише для глобальної мережі IRIS і японської мережі F. А ось, наприклад, в сейсмонебезпечній Індії немає жодної станції, включеної в глобальну мережу.
Прогностика майбутнього – це аналіз величезних обсягів інформації на суперкомп’ютерах, розробка новітнього програмного забезпечення. Це величезні зусилля і витрати, які не під силу окремим дослідницьким центрам. Займатися цим поки що ніхто не хоче, та й зайвих грошей ні в кого немає. Простіше стверджувати, що сейсмопрогноз – навколонаукова єресь. Хоча навіть на думку науковців ортодоксів Земля входить у стадію активності – кількість землетрусів буде збільшуватися. Що ж, такий прогноз зробити нескладно – статистика говорить сама за себе. Інша справа – конкретика. Її дуже не вистачало жителям Японії в минулу п’ятницю.
