Мегацунами

Сперва напугать…

26 декабря 2004 года в результате землетрясения с магнитудой выше 9 у берегов Суматры в Индийском океане сформировалось цунами, приведшее к гибели более 230 тыс. человек с жертвами преимущественно в Индонезии, Шри-Ланке и других прибрежных регионах Индийского океана. В истории современной цивилизации это было самое катастрофичное природное событие, с наибольшим числом жертв. В некоторых регионах высота волны достигала 30 м. Апокалиптическая картина — суша, затопляемая водой на километры от побережья. В доисторические времена такое событие могло бы запросто послужить основой для мифа о Библейском потопе.

А что, если высота волны была бы не десятки, а сотни метров? (Цунами с высотой волны более 100 м принято называть мегацунами.) Как бы бредово на первый взгляд ни выглядел этот вопрос, события такого масштаба неоднократно происходили в прошлом (см. рис.). Очередным свидетельством служит исследование, опубликованное в журнале Science Advances 2 октября 2015 года [1], которое утверждает, что 73 тыс. лет назад на вулканическом острове Фого архипелага островов Зеленого Мыса в Атлантике сошел оползень в океан, вызвавший мегацунами с высотой волны свыше 270 м. Более ранние расчеты, проведенные для другого гипотетического мегацунами в Атлантическом океане с центром на Канарских островах, показали, что по мере удаления от Канар высота волны снижается, но всё равно при достижении населенного побережья Атлантики по обе стороны океана волна оставалась бы высотой от единиц до нескольких десятков метров [2]. Очевидно, что, случись такое событие сегодня, это означало бы колоссальные человеческие жертвы, глобальный экономический кризис и, возможно, конец современной западной, да и, пожалуй, восточной цивилизации. По крайней мере в том виде, к которому мы привыкли.

… затем объяснить…

Обычное цунами (примерно три четверти случаев) вызывается сильными землетрясениями, приводящими к смещению океанического дна. При этом над эпицентром землетрясения образуется небольшая волна с амплитудой в десятки сантиметров. Однако такое явление характеризуется длиной волны свыше 500 км, что позволяет ей перемещаться поперек океанов со скоростью реактивного самолета. Когда волна набегает на мелководную часть шельфа, ее длина сокращается, а амплитуда увеличивается. При этом высота волны в прибрежной зоне в зависимости от ее исходных параметров и конфигурации береговой зоны может достигать десятков метров, но крайне редко более 40–50 м в самых (не)благоприятных условиях.

Мегацунами образуются по другому механизму. Для них необходим крупный обвал или оползень в воду. При этом условно мегацунами можно разделить на два типа: когда оползень сходит в (1) мелководный бассейн или (2) глубоководный бассейн. В первом случае вода просто выплескивается на другой берег. Таким было единственное зарегистрированное человеческим глазом мегацунами, случившееся 9 июля 1958 года в заливе Литуя на Аляске. В результате крупного землетрясения с магнитудой порядка 8 в этот залив, имеющий форму буквы Т длиной около 25 км и средней шириной 3 км, обрушилась масса из пород и льда. Это привело к тому, что на противоположный берег выплеснулась волна, уничтожившая всё живое на высоту до 524 м. В других частях залива высота волны варьировала от 200 до 10 м. В момент цунами в заливе находилось несколько рыбачьих катеров, рыбаки с одного из которых — отец и сын — пережили катастрофу. Аналогичным образом сформировалась волна цунами на озере Чехалис в Канаде, когда в него сошел оползень 4 декабря 2007 года. Правда, максимальная высота волны достигла «всего» 38 м. Жертв не было только по причине того, что желающих отдохнуть на берегу озера в декабре не нашлось. Однако, произойди оползень летом, почти гарантированно были бы погибшие.

В случае схода оползня в глубоководный бассейн, например с вулканического острова в океан, максимальная амплитуда у волны возникает в месте схода оползня. Природа не терпит пустоты — образно говоря, океан стремится заполнить возникшую полость после схода оползня. Именно по такому механизму образовалось мегацунами на островах Зеленого Мыса в описанной статье [1]. Подобным образом возникло и историческое цунами 18 ноября 1929 года, когда после сильного землетрясения сошел подводный оползень со склона Ньюфаундленда. Правда, максимальная высота волны, унесшей 28 жизней, была «всего» 27 м.

Связанные с оползнями палеоцунами зафиксированы в ряде озер: на озере Байкал в России [3], Тахо в США [4] и Женева в Швейцарии [5]. Такие цунами могут произойти и в искусственных водохранилищах. Например, в водохранилище Вайонт в Италии 9 октября 1963 года сошел оползень, образовавшаяся волна перехлестнула через плотину и стала причиной гибели почти двух тысяч человек [6]. Случай с цунами при строительстве плотины Вайонт заслуживает особого упоминания, поскольку сход оползня был предсказан заранее. В качестве меры предотвращения катастрофы уровень наполнения водохранилища оставили на 42 м ниже верхней отметки плотины. Однако этого оказалось недостаточно. Сам случай примечателен тем, что он произошел уже после мегацунами в заливе Литуя и катастрофические последствия схода оползня можно было предвидеть. Однако инженеры станции и управляющая компания не предупредили жителей, и некоторые из них даже собрались на плотине посмотреть на цунами. Воистину убийственная самонадеянность!

… и, наконец, успокоить

Исследования последних десятилетий убедительно показывают, что катастрофические события, связанные со сходом оползней в крупные и мелкие водные бассейны, можно считать хоть и нечастым, но обычным геологическим явлением. Такие события происходили в прошлом и гарантированно случатся в будущем. Положительный момент — в их редкости, отрицательный — в том, что оползневые процессы активизируются при изменении уровня водных бассейнов, когда склоны становятся неустойчивыми. А это именно то, чего можно ожидать в связи с глобальным потеплением климата. Кроме того, мы сами влияем на устойчивость склонов, формируя водохранилища и занимаясь строительством. В этом смысле случай с катастрофой Вайонт должен служить ярким предупреждением. Не исключено, что человечество еще увидит природные и техногенные катастрофы, связанные со сходами оползней в водные бассейны, но, скорее всего, избежит разрушительных для всего человечества мегацунами в обозримом будущем. В любом случае явление мегацунами требует дополнительного изучения как с точки зрения обнаружения таких катастроф в прошлом, так и в смысле теоретических расчетов. Похоже, что лёд в этом направлении уже тронулся.

1. Ramalho R.S., et al., 2015. Hazard potential of volcanic flank collapses raised by new megatsunami evidence. Science Advances, v. 1, no. 9, e1500456, doi:10.1126/sciadv.1500456.

2. Ward S.N., and Day, S.J., 2001. Cumbre Vieja volcano — potential collapse and tsunami at La Palma, Canary Islands. Geophyical Research Letters, v. 28, p. 3397–3400, doi:10.1029/2001GL013110.

3. Ivanov A.V., et al., in press. Catastrophic outburst and tsunami flooding of Lake Baikal: U-Pb detrital zircon provenance study of the Paleo-Manzurka megaflood sediments. International Geology Review, doi:10.1080/00206814.2015.1064329.

4. Moore J.G., et al., 2006. Tsunami-generated boulder ridges in Lake Tahoe, California-Nevada. Geology, v. 34, p. 965-968, doi: 10.1130/G22643A.1.

5. Kremer K., et al., 2012. Giant Lake Geneva tsunami in AD 563. Nature Geoscience, v. 5, p. 756-757, doi:10.1038/ngeo1618.

6. Barla G., and Paronuzzi, P., 2013. The 1963 Vajont landslide: 50th anniversary. Rock Mechanics and Rock Engineering, v. 46, 1267-1270, doi:10.1007/s00603-013-0483-7.