Землетрясение М8.9 в Японии 11 марта 2011 г.
Возможный механизм и проблема краткосрочного прогнозирования землетрясений
С. А. Пулинец
Институт прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова
Каждое разрушительное землетрясение, сопровождаемое большим количеством жертв и разрушений, а тем более, цунами, вызывает повышенный интерес и множество комментариев.
Первые кадры из Японии производят жуткое впечатление. И сразу возникают вопросы: а можно ли было это предвидеть?
Здесь следует различать два понятия:
предвидеть и предсказать.То, что разрушительное землетрясение в этом регионе возможно, причем мега-землетрясение с последующим цунами,
было известно давно.
Сильные землетрясения с периодом 37 ± 7 лет отмечены в каталогах префектурыМияги с 1793 г. (Kanamorietal., 2006).
Последнее событие с магнитудой 7.2 практически в той же точке, что и нынешнее землетрясение, имело место 16 августа 2005 г.
Национальная комиссия по исследованию землетрясений (EarthquakeResearchCommittee(ERC)) Японии оценила вероятность цунамигенного землетрясения в
этом регионе в ближайшие 30 лет после 2005 г. в 99%. Причем оценка механического момента землетрясения 2005 г. показала, что, несмотря на
высокую магнитуду, его механический момент в 3 – 4.5 раз меньше, чем механический момент землетрясения 1978 г. Поэтому комиссия пришла к заключению,
что землетрясение 2005 г. не принадлежит к рассматриваемой последовательности, и следует ожидать в ближайшее время сильное землетрясение в
той же точке.
Таким образом, 2011 г. абсолютно точно соответствует периоду 37 ± 7 лет после 1978 г. В чем причина частой повторяемости
землетрясений в этой точке? Как показала оценка (Kanamori, 1977), скорость скольжения разлома в данной области в 4 раза ниже, чем скорость
взаимного движения (конвергенции) Азиатской и Тихоокеанской тектонических плит, что и является источником повышенных напряжений в данной области.
Вероятность возникновения цунами также давно и хорошо оценивается по различным признакам (Abe, 1979; Kanamori, 1972; KanamoriandGiven, 1983;
Shapiroetal., 1998), а именно:магнитуда землетрясения должна быть не менее 7 баллов по шкале Рихтера, эпицентр землетрясения должен находиться в
море на небольшой глубине, механизм землетрясения должен содержать вертикальную компоненту, и, самое главное, – основная энергия землетрясения
должна содержаться в низкочастотной части спектра механических колебаний, вызываемых сейсмическим толчком.
Учитывая вышеизложенное, нельзя сказать, что событие 11 марта было неожиданным, по крайней мере, для японских ученых. Возможно, их внимание больше
было отвлечено на давно ожидаемое сильное землетрясение в Токайском заливе вблизи Токио, прогнозируемое на основании теории сейсмической бреши –
сегмента активного разлома, на котором долгое время отсутствуют сильные землетрясения. К сожалению, с краткосрочным прогнозом землетрясений в Японии,
как и во всем мире, имеются проблемы. Япония следует в фарватере американской сейсмологии, где превалирует мнениео том, что прогноз землетрясений
невозможен (Gelleretal., 1997).Мы не будем вдаваться в дискуссию о возможности краткосрочного прогноза землетрясений, которая ведется уже более
15 лет. Отметим только факт, что здравый смысл начинает преобладать. Несколько лет назад практически одновременно в России и США восстановлена
работа распущенных ранее советов по прогнозу землетрясений. Обнадеживающие результаты дает подход многофакторного анализа данных спутниковых и
наземных измерений аномалий в атмосфере и ионосфере перед землетрясениями, основанный на модели комплексных связей в системе Литосфера-Атмосфера-
Ионосфера (Пулинец и Узунов, 2010). Именно этот подход позволил уже в течении нескольких часов после землетрясения выявить ряд атмосферных и
ионосферных аномалий, предваряющих землетрясение, которые можно было бы использовать при наличии работающей системы мониторинга предвестников
землетрясений. К числу таких аномалий можно отнести струйные течения, указывающие на эпицентр землетрясения, линейные облачные структуры над
областью подготовки землетрясения, аномалия потока убегающего инфракрасного излучения на высоте верхней кромки облаков 10-12 км и гигантское
увеличение электронной концентрации, центр которого находился на долготе эпицентра, а размеры имели почти глобальный характер. Наибольшее развитие
аномалий наблюдалось 8, 9 и 10 марта.
Учитывая, что атмосферные и ионосферные процессы являются сферой интересов и ответственности Росгидромета, и, в частности, Института прикладной
геофизики, в последнее время в институте уделяется этим вопросам большое внимание. Свидетельством этому является участие института в проекте
сотрудничества в области космических исследований между Европейским Союзом и Россией, осуществляемое на базе 7 Рамочной программы ЕС. Институт
выиграл грант, темой которого как раз и является проверка концепции, развиваемой в модели комплексных связей в системе Литосфера-Атмосфера-Ионосфера.
Проект носит название Pre-Earthquakesи начал осуществляться с 1 января 2011 г. Осуществляется также сотрудничество с НАСА (Годдардовский центр
космических полетов) и с университетом Чэпмена в г. Оранж, Калифорния, США.
В заключение хотелось бы остановиться на появившихся сразу же после землетрясения в Японии слухах, что причиной землетрясения явилась вспышка на
Солнце класса X1.5, наблюдавшаяся 9 марта, и приближение так называемого суперлуния (полнолуния во время перигелия орбиты Луны).
О влиянии космической погоды на сейсмическую активность говорить слишком рано. Вопрос очень плохо изучен, требует тщательной проработки,
и пока остается в сфере интересов желтой прессы. Можно утверждать, что часто отмечается соседство по времени магнитных бурь и сильных землетрясений.
Интересно, что 11 марта имела место довольно сильная магнитная буря, максимум которой пришелся точно на время землетрясения в Японии.
Пока мы можем утверждать, что это совпадение. Что касается влияния гравитационных сил, то такая связь установлена. Например, широтное распределение
землетрясений с минимумом на экваторе и максимумом на широте ~35-40o северном полушарии и ~10o в южном, объясняется
приливными воздействиями перигелия орбиты Земли относительно Солнца (Левин, 2006). Но вариации гравитационных сил, в том числе, связанные с
движением Луны относительно Земли, не могут быть причиной землетрясения. Причиной всегда является напряжение, накопленное в земной коре.
А вот триггером, приближающим сам момент события, такие воздействия могут быть, и мне кажется, мы еще станем свидетелями нескольких крупных
сейсмических событий в ближайшие дни.
AbeK., SizeofgreatEarthquakesof 1837-1974 inferredfromtsunamidata, J. Geophys. Res., 84, 1561-1568, 1979
Geller R. J., Jackson D. D., Kagan., Y. Y., Mulargia F., Earthquakes cannot be predicted, Science, Vol. 275 no. 5306 p.
1616, DOI: 10.1126/science.275.5306.1616, 1997
Kanamori H. Mechanism of tsunami earthquakes, Phys. Earth Planet.Interr., 6, 346-359, 1972
Kanamori H., Seismic and Aseismic Slip along Subduction Zones and their Tectonic Implications, 163–174, AGU Geophys. Mono. 1977.
Kanamori H., Given J. W., Use of Long-Period Seismic Waves for Rapid Evaluation of Potential of Large Earthquakes,
Tsunamis – Their Science and Engineering, edited by K. Iida and T. Iwasaki, 37-49, TERRAPUB, Tokyo, 1983
Kanamori H., Miyazawa M., Mori J., Investigation of the earthquakes equence off Miyagi prefecture with historical seismograms, EarthPlanetsSpace,
58,1533–1541,2006
Shapiro N. M., Singh S. K., Pacheco J.,
A fast and simple diagnostic method for identifying tsunamigenic earthquakes, Geophys. Res. Lett., 35, 3911-3914, 1998
Левин Б. В., О природе некоторых периодических изменений в сейсмическом режиме Земли, Вестник ДВО РАН, №1, 51-58, 2006
Пулинец С. А., Узунов Д. П., Спутниковым технологиям нет альтернативы. О проблеме мониторинга природных и техногенных катастроф,
Труды ИПГ, Вып. 89, 173-185, 2010