Цунами

ЦУНАМИ НА САХАЛИНЕ

Землетрясение 6 сентября 1971 г. в районе о-ва Монерон является событием редкостным. Такой характеристики оно заслуживает по крайней мере из-за двух особенностей. Во-первых, за всю историю наблюдений в окрестностях Сахалина землетрясений такой большой энергии (М = 7,2) никогда раньше не отмечалось. А во-вторых, несмотря на мелководье этой части Татарского пролива, землетрясение тем не менее возбудило цунами.

Цунами зарегистрировано многими мареографными установками: Сахалина (в пунктах Холмск, Невельск, м. Крильон, Корсаков), Приморья (Советская Гавань и Адими), Курильских островов (Курильск), Японии (на островах Ребун и Хоккайдо).

Ужо приводился рассказ очевидцев, оказавшихся почти в эпицентре землетрясения. Они же поведали и о цунами, свидетелями которого стали: «Минуты через 4–5 (после основного толчка. — Н. Щ.) мы услышали какой-то странный шум. Казалось, что где-то бегут ручьи. При свете луны удалось разглядеть, что через швы в бетонной надстройке южного причала на акваторию ковша из-за стенки интенсивно поступает вода, а уровень ее в ковше резко понижается. Отход воды от берега — это самое характерное явление, предупреждающее о возникновении волн цунами: вслед за ним должен последовать такой же резкий подъем воды либо возникновение волны цунами. Но одно дело, когда что-то читал об этом, другое — наблюдать, как вода с большой скоростью уходит от берега. Кто его знает, сколько это будет продолжаться?

Наш катер между тем оперся привальным брусом на выступ причальной стенки и начал крениться набок. Капитан зашел в рубку, завел двигатель и дал передний ход; через несколько секунд катер вздрогнул и, сорвавшись с выступа, принял горизонтальное положение на воде. В это время мы обратили внимание на «ворота» ковша. Вот это было зрелище! Из ковша в бухту через «ворота» уходила вода. Но с какой скоростью! Ширина «ворот» составляет около 20 м. И через проход в бухту с шумом, бурля и завихряясь водоворотами, мчалась река. Такой скорости движения воды в море нам видеть не приходилось. Наш катер прижало течением к причалу, а швартовы были натянуты как струны. Бросили в воду окурок — он пулей пронесся через «ворота» и исчез в темноте.

В течение 3 мин. уровень воды в ковше понизился на 80 см. Через 4–5 мин. отход воды замедлился, а затем прекратился совсем. Еще через минуту мы заметили, что вода начала прибывать. Вскоре течение в «воротах» стало таким же сильным, как и при оттоке воды. Опять шум, буруны и водовороты. В течение 5–6 мин. уровень воды поднялся на 60–70 см выше того, который держался перед землетрясением. Возникла опасность затопления причала. Пришлось срочно снимать палаточную стоянку.

Но природа на сей раз пощадила наш покой. Причала вода не затопила. Тем не менее общий перепад уровня составил около 1,5 м, что является для цунами в районе Сахалина весьма значительной величиной. Спады и подъемы воды продолжались до рассвета…».

По впечатлениям членов экспедиции максимальным было не первое, а последовавшие за ним третье и пятое колебания уровня. Затем амплитуда последующих колебаний начала уменьшаться и через 8—10 циклов перестала быть заметной. Полный период одного колебания по приблизительной оценке составил около 6 мин.

Подъем и падение уровня сопровождались сильным приливно-отливным течением во входной части ковша, хотя значительное количество воды во время приливов и отливов поступало также через разрушенные участки оградительных сооружений.

Приведенные наблюдения, особенно в количественных оценках, следует считать приблизительными, поскольку внимание членов команды и экспедиции было в основном занято катером, привальный брус которого во время подъема уровня оказывался выше отметки кордона причала, а при последующих спадах катер дважды зависал привальным брусом на стенке.

Сведения о визуальном наблюдении волн цунами на Сахалине в момент их проявления довольно скудны. Относительно достоверные данные получены через сутки по остаточным следам цунами на прибрежной полосе и по немногочисленным сообщениям очевидцев.

В юго-западной части Сахалина (в пунктах Шебунино и Горнозаводск) предельная высота гребня цунами определялась наполовину визуально, наполовину инструментально, с помощью нивелирования. Нивелирование проводилось от уреза воды по меткам высоких вод: в Горнозаводске в одной точке — в устье р. Горной, а в Шебунино в двух точках побережья — в устье Шебунинки и примерно в 500 м к югу на открытом побережье, где граница заплеска четко выделялась в виде узкой полосы щепок, бревен и различного мусора, отнесенного волной цунами от уреза воды. В обоих случаях максимальная высота волны цунами приближалась к 2 м.

Согласно визуальным наблюдениям в Шебунино цунами началось с прилива. Первая волна, самая большая, подошла около 6 час. утра, дальность ее заплеска в глубь побережья доходила до 20 м, период — от 20 мин. до получаса. После этой волны отмечено еще две, значительно меньших по величине. Вода в Шебунинке поднялась на высоту, близкую к 1 м.

По свидетельству очевидца, отправившегося около 8 час. утра в ближайший пос. Лужки ловить рыбу, вода в реке вела себя как-то странно: ее течение периодически меняло направление. По-видимому, это было связано с колебаниями, вызванными волнами цунами, или сейшевыми колебаниями, возбужденными цунами.

Имелись сведения о проявлении цунами и в более удаленных от очага цунами населенных пунктах. Так, по словам капитана буксира Кулагина М. П., утром рыбаки обратили внимание на аномальное изменение уровня моря, выразившееся в подъеме воды приблизительно на 0,5 м. Это было замечено по плашкоуту, который рыбаки пытались снять с мели. Неожиданно плашкоут всплыл, но, пока готовились к его отбуксировке, уровень воды вновь спал и плашкоут опять оказался на мели. Жительница с. Пензенского Томаринского р-на, утром полоскавшая белье в речке, впадающей в море, также обратила внимание на резкое поднятие уровня воды (примерно на 0,5 м) и обратное течение реки.

По сведениям из Красногорска, уровень воды в р. Тихой утром 6 сентября поднимался почти на 1 м. Одновременно жители пос. Орлово, расположенного несколько южнее Углегорска, наблюдали подъем уровня воды в р. Покосной приблизительно на 0,5 м. Севернее перечисленных пунктов, начиная с Углегорска и в непосредственной близости от него, аномальных изменений уровня воды не наблюдалось.

Как уже упоминалось в начале главы, цунами было записано мареографными установками Сахалина, Приморья, Курильских островов и Японии (рис. 5). Высота волн, время их прихода, период и продолжительность колебаний в разных пунктах различны. Первая волна цунами была приливной во всех пунктах, что может свидетельствовать о взбросовой подвижке в очаге землетрясения. Величина этой подвижки, по-видимому, не могла быть большой, поскольку максимальная амплитуда волны, вызванная ею даже в ближайшем пункте от эпицентра (Невельск), не превышала 41 см. Или же если подвижка была более или менее значительной, то она имела направление взбросо-сдвига.

Значения времени добегания первой волны от места ее возникновения (очаг цунами) до мареографных станций могут быть использованы для построения волновой картины (поля изохрон) с целью определения контура очага (рис. 6), а затем и вычисления энергии этого цунами.

Оконтуривание очага произведено довольно уверенно по данным шести станций: 1) с северо-востока — Холмской (Сахалин); 2) с востока — Невельской (Сахалин)[8]; 3) с юго-востока — Вакканайской (Хоккайдо, Япония); 4) с юго-запада — Кафукской (Ребун, Япония); 5) с запада — Адимской (м. Золотой, Приморье); 6) с севера — Советско-Гаванской (Приморье).

Рис. 5. Мареографные записи Монеронского цунами в различных пунктах Сахалин: Приморья, Курильских островов (а и б) и Японии (в) от главного толчка

Рис. 6. Поле изохрон и очаг Монеронского цунами

1 — пункты мареографных установок; 2 — изохроны; 3 — эпицентр землетрясения по данным Японии; 4 — эпицентр землетрясения по данным СССР, 5 — очаг цунами; 6 — область афтершоков

Ввиду ограниченной точности батиметрии, дальности пробега волны от очага цунами до ст. Корсаков и сложности в построении поля изохрон из-за огибания волной по пути ее распространения м. Крильон волновая картина от пунктов Корсаков, Крильон и Курильск не учитывалась.

Контур очага цунами получен в виде эллипса субмеридионального направления с осями а = 71,6 км и в = 51,3 км. Площадь очага 5 = 2,9×10³ км² По отношению к области афтершоков очаг цунами несколько смещен на север. Эпицентр основного толчка, полученный по японским данным, располагался вблизи центра очага цунами с незначительным смещением к его восточной стороне, по данным СССР, — находился в южной оконечности эллипса.

Оценивая высоты цунами h₀ в очаге по максимальному значению волны h на побережье (Невельск, h = 41 см), получим величину h₀ = 6,2 см.

Используя полученные значения S и h_о, можем оценить энергию Е цунами по известной формуле E — Sρh₀²g, где ρ — плотность воды, g — ускорение силы тяжести и h₀ — возвышение волны в эпицентре над уровнем моря в момент возникновения цунами. Вычисления дают величину Е=1,1×10¹⁸ эрг. Японский исследователь Т. Хатори оценивает энергию этого цунами в 3,0×10¹⁸ эрг.

Приведем сравнительную табл. 6 величин энергии некоторых известных цунами.

После главного толчка, имевшего магнитуду 7,2, зарегистрировано еще четыре землетрясения с магнитудой более 6,0 (табл. 7).

2[9]

Как показали мареографные записи в пунктах Холмск и Невельск, все указанные в табл. 7 землетрясения возбудили, хотя и очень слабые, волны цунами (рис. 7).

Рис. 7. Мареографные записи слабых Монеронских цунами от сильных афтершоков при Монеронском землетрясении в пунктах Холмск и Невельск

В имеющихся литературных источниках почти не встречается описаний сколько-нибудь значительных случаев проявления цунами на Сахалине. Это, на наш взгляд, можно объяснить тем, что здесь за историческое время, по-видимому, вообще не было такого цунами, которое оставило бы след как стихийное бедствие. Слабые цунами тем более не были отмечены из-за определенной трудности их обнаружения. Для этого необходимы были приборные наблюдения, которые начались здесь в основном недавно. И если считать началом приборных наблюдений мареографные записи на Сахалине за 1947 г., то до этого времени можно предположительно указать лишь на три случая цунами, о которых имеются отдельные упоминания или краткие описания. Это цунами (?) 29 сентября 1878 г. с очагом в Татарском проливе (Дуэ), 15 марта 1924 г. с очагом также в Татарском проливе (Углегорское) и 1 августа 1940 г. с очагом в Японском море.

При этом все же нельзя однозначно утверждать или отрицать, что событие совершилось по причине возникавшего землетрясения. Вероятнее всего судно было выброшено на берег в результате единичного шквала, пришедшего сюда от шторма, бушевавшего на значительном удалении от Дуэ, так как сведений о землетрясении в том районе также не имеется.

О втором цунами вообще известно только следующее: «…как сообщает Уланов (1924), «вода в реке пришла в страшное волнение»[11].

О третьем сообщают несколько источников. Наиболее подробным, пожалуй, следует считать описание, сделанное Ч. Н. Го и др.: «1 августа 1940 г. в 15 час. 08 мин. по Гринвичу в 140 км к северо-западу от п-ва Сякотан (Хоккайдо), под дном Японского моря произошло землетрясение, редкое для данного региона по силе (М = 7,5) и по глубине гипоцентра (до 30 км). Землетрясение имело следующие координаты эпицентра: 44°,1 северной широты и 139°,5 восточной долготы, и ощущалось по всей западной части Хоккайдо и в ряде других пунктов Приморья. После толчка по всему побережью Японского моря наблюдались волны цунами…

Повреждения от землетрясения были небольшими, но ущерб, нанесенный цунами, — значительный (на Хоккайдо — Н. Щ.). Волнами унесло более тысячи рыбацких лодок, смыты и другие предметы в прибрежных районах Хоккайдо, Сахалина, Приморья»[12]

О цунами в Приморье (район пос. Тетюхе) сообщается следующее: «…сила подземного толчка не превышала 3 баллов — он едва ощущался людьми. Через 40–45 мин. уровень моря начал бесшумно повышаться; это было похоже на очень быстрый прилив. То была первая волна, высотой 1,5–2 м, подтопившая берега, но еще не вызвавшая разрушений.

Вторая волна была посерьезнее: ее высота достигала примерно 3,5 м. Она нанесла сильный удар по складам, стоявшим на деревянных сваях вдоль берега, приподняла их, сорвала с опор, выломала полы, смыла в море мешки с продовольствием.

Те кунгасы, что были заякорены, оказались потопленными, а лодки сорванными с причалов. Волнение продолжалось еще некоторое время. Море успокаивалось понемногу»[13].

Почти все упомянутое об ущербе от этого цунами относится в основном к территории Хоккайдо, частично — к Приморью и совсем незначительно — к Сахалину. На побережье Сахалина пострадали те предметы, постройки и снасти, которые находились, по-видимому, непосредственно у уреза воды. Это можно подтвердить хотя бы тем, что по приборным данным (японские мареографные записи) волна в Невельске, например, имела высоту всего 24 см.

Анализ расположения очагов землетрясений в той или иной сейсмически активной зоне за большой промежуток времени позволяет убедиться, что внутри земной коры и верхней мантии эти очаги образуют определенные области сосредоточения, которые называются фокальными плоскостями. Они могут размещаться на больших и малых глубинах, горизонтально и наклонно, под большими и малыми углами и т. д.

Что касается зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану, в частности курило-охотского региона, то здесь расположение очагов землетрясений по существующим современным представлениям выражается наклонной плоскостью. Восточное крыло этой плоскости, начинающейся под западным склоном Курило-Камчатской впадины, имеет глубины 30–60 км, а западное уходит круто йод материк до глубин 600–700 км.

Под Сахалином и чуть западнее его очаги сконцентрированы в основном на глубинах, близких и превышающих 300 км. При таких глубинах маловероятно, чтобы землетрясения даже самой большой магнитуды могли возбудить сильные цунами. Кроме того, за всю историю сейсмических наблюдений в этом районе не было отмечено толчка с магнитудой, превышающей 7,5 для Японского моря и 7,2 для Охотского моря, Татарского пролива и Сахалина.

Трудно предположить также, что тектонические процессы этого района в ближайшем будущем существенно изменят свой ход, а основная фокальная плоскость — свое положение. Поэтому можно уверенно утверждать, что очаги землетрясений основной фокальной зоны не со-здадут в районе Сахалина очагов сильного цунами. Тем не менее слабые цунами вполне возможны.

Следует иметь в виду, что наряду с основной фокальной плоскостью, под Сахалином и в его окрестностях существуют как бы второстепенные тектонические разломы, подвижки вблизи которых создают очаги довольно сильных землетрясений. Эти мигрирующие очаги имеют самую различную глубину залегания, вплоть до поверхностных. Естественно, из них наиболее опасными следует считать землетрясения сильные и с небольшой глубиной гипоцентра. Ведь именно они создают потенциальную возможность для образования очагов цунами, в частности вблизи Сахалина.

Доказательством могут служить уже происшедшие ранее землетрясения: 15 марта 1924 г. с М = 6,8 (Углегорское)[14], 1 августа 1940 г. с М = 7,5 и глубиной (Н) гипоцентра около 30 км (в Японском море), 16 июня 1964 г. с М = 7,5 и Н≈40 км (Ниигатское), 6 сентября 1971 г. с М = 7,2 и Н≈15 км (Монеронское). Все они, имея глубину гипоцентра, не превышающую 40 км, возбудили цунами. Однако высота волн, по приборным данным, не превышала на Сахалине 0,5 м.

Высота волн цунами, как известно, во многом зависит от прибрежного подводного рельефа шельфовой полосы и конфигурации береговой линии места проявления: зачастую наибольшую высоту волн можно наблюдать в местах, находящихся на значительном удалении от мареографных установок.

Визуальная информация, которую можно получить в любом месте побережья, где застали наблюдателя происходящие события, с этой точки зрения выгодно отличается от приборной. В то же время визуальные показания страдают субъективностью. Они зависят от психологического состояния наблюдателя, его умения выбрать правильный ориентир для измерений, способности оценивать различные факты.

Визуальные данные, как правило, всегда завышены по сравнению с приборными, и ориентироваться только на них было бы ошибочно, однако и пренебрегать ими также не следует. Поэтому, если говорить о таких районах земного шара, где волны цунами не проявляются бурно, а носят характер подтопления (как, например, на Сахалине), то наиболее достоверным, по-видимому, будет некоторое среднее значение максимальных высот волн, взятых из визуальных и приборных наблюдений с учетом места наблюдения, его географических особенностей.

Ниже приводится табл. 8 наиболее значительных цунами, отмеченных на Сахалине за последние 50 лет. В нее включены только те цунами, максимальная высота волн которых по приборным записям была не менее 7 см.

Как видно, цунами на Сахалине может проявиться как от землетрясений с эпицентрами, возникающими в непосредственной близости от Сахалина (Углегорское, Моне-ронское), так и от землетрясений с эпицентрами на весьма значительном удалении от него (Камчатское, Чилийское). И высота волн[15] совсем не в первую очередь зависит от расстояния. Более того, именно далекие землетрясения, как ни странно на первый взгляд, вызвали волны наибольшей высоты: Камчатское (90 см), Итурупское (40 см), Чилийское (150 см), Аляскинское (42 см). Хотя странного тут, вообще говоря, ничего нет, так как все эти землетрясения имели магнитуду более 8,0, а величина возбужденной волны при прочих равных условиях, как известно, главным образом зависит от магнитуды землетрясения и от глубины океана в месте образования очага цунами. Этим прежде всего и отличаются Камчатской и Чилийское от других цунами. И именно они, несмотря на значительную удаленность их очагов от Сахалина, дали самые высокие из всех зафиксированных на Сахалине значения высот волн.

Несколько меньшая волна пришла от Шикотанского цунами (27 см). Это объясняется тем, что, во-первых, над эпицентром землетрясения, где возник очаг цунами, сравнительно небольшая глубина океана, а, во-вторых, энергия этого цунами меньше, чем других, например Аляскинского, Урупского, Камчатского и Чилийского (соответственно почти на два, три и четыре порядка) (см. табл. 6).

Волна Монеронского цунами (41 см) близка по высоте к волнам Аляскинского и Итурупского (при магнитуде землетрясения 7,2) только потому, что измерять ее величину оказалось возможным по показаниям мареографа, находящегося в непосредственной близости от очага цунами (Невельск), где эта волна зафиксирована. Энергия же Монеронского цунами еще меньше, примерно на порядок, даже чем у Шикотанского. Однако в подавляющем большинстве цунами от удаленных очагов — это потерявшие свою силу при длительном движении и трансформации волны подтопления от прорвавшихся сквозь решетку Курильских островов цунами, возбужденные удаленными землетрясениями большой энергии, или но крайней мере от умеренной силы землетрясений (магнитуды 7,0–7,5) с эпицентрами в районе Курило-Камчатской и Японской впадины.

Из всех волн цунами, подошедших к Сахалину и перечисленных в табл. 8, максимальная по приборным данным, как видим, не превышала даже 1,5 м. При таких цунами ущерб, который они могут нанести сахалинским берегам, будет сравним (если он будет вообще) разве только что с величиной ущерба, приносимого штормовыми волнами.

Обычно волнам цунами подвержена больше южная, юго-восточная и юго-западная части Сахаяина, чем северная, северо-восточная и северо-западная. Что касается северо-западной части острова, то цунами там вообще маловероятно. Но если даже и проявится (проникнув через Татарский пролив из Японского моря), то величина волны будет измеряться только единицами сантиметров, что совершенно не представляет опасности.

Маловероятно, что возникнет цунами, очаг которого находился бы в Охотском море. За рассматриваемый промежуток времени (50 лет) в этом районе отмечен только один случай (6 марта 1956 г.), когда землетрясение с М = 6,2 и эпицентром в непосредственной близости от о-ва Хоккайдо, т. е. в южной части Охотского моря (φ = 44,4 с.ш. и λ = 144,1 в. д.), возбудило слабое цунами. При этом более или менее заметная волна была отмечена только в отдельных пунктах Хоккайдо. На Сахалине же, по записи действовавшего в то время мареографа в Корсакове, она едва достигала величины 4–5 см[16]. Объяснение этому — отсутствие очагов сильных землетрясений под дном моря, большая глубина очагов сравнительно редко возникающих здесь землетрясений средней силы и малая глубина моря для возбуждения значительных цунами. Таким образом, северная часть Сахалина не подвержена опасному цунами.

Что касается северо-восточной части острова, то последние наблюдения за слабыми цунами и статистические данные позволяют сделать заключение, что максимальная высота волны здесь не достигала и 1 м. Во всяком случае, приборные записи свидетельствуют о максимальной величине цунами лишь в 54 см (Катангли, май 1960 г.).

Возникновение очагов цунами в Японском море и Татарском проливе вполне вероятно. Следует заметить также, что Японское море глубоководнее, чем Охотское. Но отсутствие землетрясений с М>7,5 и все-таки сравнительно не очень большие глубины Японского моря, а также мелководье северной части моря и Татарского пролива не создадут условия для возникновения сильного цунами у берегов Сахалина.

Наибольшая вероятность цунами как в количественном, так и в качественном отношении для Сахалина — от удаленных очагов цунами, которые возбуждаются катастрофическими землетрясениями с эпицентрами в глубоководных впадинах окраин Тихого океана. Но и в этом случае, как уже говорилось, волна подойдет к Сахалину ослабленной и проявится лишь только в виде подтопления. Сказанное, естественно, не исключает возникновения мелких разрушений и повреждений и от таких цунами для объектов, расположенных на побережье и близко от уреза воды на низменных берегах.

Ориентировочные максимальные величины высот волн цунами на Сахалине по качественным оценкам следующие: а) для северного, северо-восточного и северо-западного побережья 0,5 м; б) для восточного и западного 1,0–1,5 м; в) для юго-восточного, юго-западного и южного 2,5–3,0 м.

Более точные данные, необходимые, допустим, для строительства каких-либо объектов на конкретном участке побережья, могут быть получены лишь путем проведения дополнительных, количественных исследований по каждому участку с выдачей необходимых рекомендаций.