Как повысить точность прогнозирования землетрясений?

ЭкспертНаука

Сейсмологи вязнут в разломе

Повышение точности прогнозирования землетрясений связывают со спутниковыми технологиями, но пока только в теории

Наталья Быкова

Фото: Tolga Sezgin/Narphotos/Abacapress

Два последовательных землетрясения в Турции магнитудой 7,8 и 7,5, случившиеся в начале февраля этого года, унесли жизни почти 44 тысяч человек в двух странах. После стало известно, что подземные толчки были спровоцированы резким и значительным смещением Анатолийской и Аравийской литосферных плит, на стыке которых находится Турция. При этом высвободилось количество энергии, эквивалентное взрыву 300 средних атомных бомб.

Поразительно, но накануне столь неординарного и разрушительного для Земли события сейсмологи не фиксировали сигналов о том, что в недрах планеты в определенном участке начинается интенсивное движение. Эта, казалось бы, элементарная опция науке до сих пор недоступна. Предсказание даже самых мощных землетрясений сегодня возможно только в вероятностных долгосрочных и среднесрочных прогнозах, которые имеют фундаментальное значение, но не спасают на практике.

О возможных землетрясениях на юго-востоке Турции говорилось в нескольких прогнозах авторитетных научных групп. В июле 2022 года в Институте теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН был сделан расчет по алгоритму М-8 (модель анализа сейсмических процессов в круге диаметром около 1000 км, подробнее о ней см. статью «Предвестники землетрясений», «Эксперт», № 16 за 2005 год), в котором пострадавшие недавно районы Турции Кахраманмараш и Хатай назывались потенциальными очагами подземных толчков магнитудой 8 в течение ближайших пяти лет.

Данные расчетов, как принято в международной практике, были направлены в научные организации страны, в которой ожидалось землетрясение, то есть в данном случае в Турцию. В более раннем долгосрочном прогнозе, сделанным в Институте физики Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР в 1974 году, юго-восточные области Турции были распознаны как опасное место с точки зрения возникновения землетрясений магнитудой 6,5 и выше. В 1980-х годах Немецкий исследовательский центр геологических наук (GFZ) в Потсдаме показывал крайне высокий риск землетрясений во всем регионе вокруг Мраморного моря.

По таким приблизительным сценариям, в том числе по среднесрочному М-8, который в данном случае оказался самым точным, было невозможно принять решение об эвакуации тысяч людей из районов потенциальной сейсмической опасности.

Самые смертоносные землетрясения в XX и XXI вв.

Способна ли современная наука создавать более надежные модели — вопрос нетривиальный. Все существующие алгоритмы, в том числе вышеперечисленные, построены по одному принципу: на основе расчета предполагаемых взаимосвязей аномального поведения различных параметров среды на разных этапах с землетрясением. Очевидно, что все они несовершенны: в их бэкграундах есть и пропуски целей, и ложные тревоги. Из-за сложности моделирования физики землетрясений долгое время в этой области вообще царил пессимизм. Многие научные группы свернули работы по этому направлению (результаты большинства прогнозов не сильно отличались от прогнозов генераторов случайных чисел) и рекомендовали делать ставку на пассивное противостояние стихии строительство сейсмоустойчивых зданий. Такая ретировка была связана с невозможностью непосредственно наблюдать за средой, в которой происходит подготовка к землетрясению, и, соответственно, объяснить сложные процессы, происходящие в толще Земли.

«Мы не можем понять, почему трещина идет не так, как должна идти по физическим законам, почему она останавливается, почему иногда происходят землетрясения при относительно невысоких напряжениях, говорит директор Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН Петр Шебалин. Даже если мы будем бурить скважину, что, кстати, делали наши американские коллеги в районе разлома Сан-Андреас, все равно не увидим полную картину в разломе, так как очень сильно исказим параметры бурением».

Тем не менее сейчас наступил очередной период воодушевления. Он связан с активным использованием в сейсмологии новых технологий — спутников, датчиков, систем анализа данных. В аналитику включаются все возможные параметры, которые можно получить дистанционным зондированием: состояние ионосферы, температура поверхности Земли, вертикальные движения поверхности Земли, множество вариаций химического состава атмосферы и другие. В этом наборе данных ученые ищут новые аномалии, которые можно связать с землетрясениями, и на их основе составляют многомерные временные ряды. По словам директора Камчатского филиала Единой геофизической службы РАН, председателя Камчатского филиала Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений, оценке сейсмической опасности и риска Данилы Чеброва, технологии помогают находить скрытые закономерности и рассчитывать более сложные метрики. Но суть подхода к прогнозированию остается прежней — поиск взаимосвязей предполагаемых предвестников землетрясений, то есть проявлений процессов подготовки сейсмического события в геофизических полях, непосредственно с землетрясением. Полученные многопараметрические ряды анализируют в том числе с помощью нейросетей.

Выявленные ранее предвестники, которые уже используются в моделях, не считаются надежными. В истории был только один прецедент, когда взаимосвязи сработали на сто процентов. Произошел он еще до активного внедрения в сейсмологическое прогнозирование спутниковых и компьютерных технологий, в 1975 году в китайской провинции Ляонин. Там власти приняли решение об эвакуации населения, зафиксировав всего два условных сигнала природы — массовое бегство животных из сейсмоопасной местности и форшок, разрушивший несколько зданий. Это помогло спасти жизни десятков тысяч людей, так как вскоре в этом районе произошло землетрясение магнитудой 7,3. Эта история, впрочем, не открыла ученым новых закономерностей, и они считают ее просто удачей.

В большинстве случаев предполагаемые предвестники направляли науку по ложному пути. Так, долгое время считалось, что перед крупными землетрясениями в прилегающих районах происходит лавинообразный рост небольшой сейсмической активности, но за годы наблюдений выяснилось, что эта взаимосвязь работает далеко не всегда. Эмпирикой была также опровергнута версия сейсмического затишья перед крупными толчками.

Сегодня в качестве «тайных знаков» приближающегося землетрясения часто рассматривают изменение концентрации радона в атмосфере, уровня и физико-химических свойств подземных вод, магнитного поля, параметров эндогенного сейсмического шума. Японский учёный Ёсио Кусида обращает внимание на аномалии в распространении радиоволн, возникающих незадолго до подземных толчков.

Российский геофизик Петр Шебалин считает перспективным измерение с помощью спутниковой геодезии деформаций земной коры, что, по его мнению, может быть связано с изменением напряжения в разных точках литосферных плит, которое потом высвобождается с разрушительной силой. Но проверить эти и многие другие гипотезы «технологической сейсмологии» можно только с помощью длительных наблюдений.

Об их результатах будет известно после накопления и анализа большого количества данных. Произойдет это нескоро — на масштабах времени, значительно превышающих длительность стандартного научного проекта. «Полный цикл работы очага крупного землетрясения, от подготовки до релаксации, занимает в лучшем случае десятилетия, а мегаземлетрясения предельной магнитуды — несколько сотен лет, — отмечает Данила Чебров. — Человечество еще не имеет однородных данных инструментальной регистрации этого процесса, хотя бы для одного случая.

Несмотря на все успехи в области наук о Земле, мы имеем дело с очень ограниченными данными. Поэтому задачу прогноза следует решать с двух сторон — стараться накапливать надежные данные и одновременно пытаться на основе рациональных предположений и здравого смысла забежать немного вперед».

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Вызов нечеловеческой креативности Вызов нечеловеческой креативности

Почему не стоит бояться нейросетей на базе искусственного интеллекта

Эксперт
Всё сложится! Всё сложится!

Лайфхаки, которые упростят сборы и сделают путешествие комфортнее

Новый очаг
Это Клондайк Это Клондайк

Как нашим предпринимателям покорить Африку?

Эксперт
Популярность Майнкрафта. Почему эта игра всем нравится Популярность Майнкрафта. Почему эта игра всем нравится

В чем секрет успеха игры, у которой нет главного – конечной цели?

Цифровой океан
«Выжимать из человека до бесконечности не получится» «Выжимать из человека до бесконечности не получится»

Повышение производительности труда невозможно без инвестиций в модернизацию

Эксперт
Китайский закон о сидячем образе жизни повысил физическую активность детей Китайский закон о сидячем образе жизни повысил физическую активность детей

Ученые оценили влияние закона, регулирующего время доступа детей к онлайн-играм

N+1
«Мы видим перспективы в каждом регионе» «Мы видим перспективы в каждом регионе»

Azimut Hotels активно наращивает присутствие на российском гостиничном рынке

Эксперт
Куратор выставки в «Доме на Хлебном» Геолина Моргулис — о Фрейде и гибридной галерее Куратор выставки в «Доме на Хлебном» Геолина Моргулис — о Фрейде и гибридной галерее

Геолина Моргулис: как перекликаются философия и искусство

СНОБ
Кубок «Америки»: мифы, времена и люди Кубок «Америки»: мифы, времена и люди

Как и благодаря кому Кубок «Америки» обрел свой уникальный статус?

Y Magazine
Загадка «ангарского цветка» Загадка «ангарского цветка»

Ученые находят растения, которые относят к цветковым, в слоях юрского периода

Наука и Техника
Что такое русский модерн? Что такое русский модерн?

Как русский модерн преломляется и выглядит в современных интерьерах наших дней?

Правила жизни
Интегратор и предвосхищатель: как Эль Лисицкий предопределил архитектуру Интегратор и предвосхищатель: как Эль Лисицкий предопределил архитектуру

Как художнику Элю Лисицкому удалось заложить основы современного искусства

РБК
Валентина Талызина: «Эльдар рязанов на меня постоянно кричал на съемках «Зигзага удачи» Валентина Талызина: «Эльдар рязанов на меня постоянно кричал на съемках «Зигзага удачи»

Я попала в счастливую обойму любимых рязановских актеров

Коллекция. Караван историй
Петербург будущего Петербург будущего

Владимир Ильич Травуш проектировал самые высокие здания современной России

Собака.ru
У Майка Омера вышел новый триллер «Странные игры». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок! У Майка Омера вышел новый триллер «Странные игры». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок!

Глава из нового романа Майка Омера, от которого волосы встают дыбом

Maxim
Как быстро почистить затирку плитки: советы профессиональных клинеров Как быстро почистить затирку плитки: советы профессиональных клинеров

Как быстро почистить затирку плитки и как потом за ней ухаживать?

VOICE
Скоро потеплеет: 10-минутный лайфхак, как почистить вентилятор и подготовить его к работе Скоро потеплеет: 10-минутный лайфхак, как почистить вентилятор и подготовить его к работе

Как быстро и качественно почистить внтилятор, не разбирая его

ТехИнсайдер
Как травма становится стимулом для роста: 7 необходимых этапов Как травма становится стимулом для роста: 7 необходимых этапов

Душевные травмы: калечат или дают стимул для внутреннего развития?

Psychologies
Галина Данелия: «Никогда бы не подумала, что пройдут годы, и Данелия станет моим мужем» Галина Данелия: «Никогда бы не подумала, что пройдут годы, и Данелия станет моим мужем»

Москва буквально кипела, когда я выходила замуж за Данелию

Коллекция. Караван историй
Как победить эффект «йо-йо» Как победить эффект «йо-йо»

Как спрыгнуть с весовых качелей и, похудев, сохранить результат?

Здоровье
Станислав Житарев: «Это была самая настоящая дружба длиною в 45 лет» Станислав Житарев: «Это была самая настоящая дружба длиною в 45 лет»

Коля действительно был добрым и открытым человеком

Коллекция. Караван историй
Подводные лодки и придворный шарм Подводные лодки и придворный шарм

Подводная лодка С.К. Джевецкого – первая в мире серийная субмарина

Наука и Техника
Бессмертие «цзы» Бессмертие «цзы»

Иероглифы в Поднебесной всегда воспринимались как нечто священное

Знание – сила
Найди свою позу. Как научиться спать на спине и чем это так полезно Найди свою позу. Как научиться спать на спине и чем это так полезно

Умение спать на спине зачастую улучшает качество сна. Как научиться спать так?

Лиза
Признаки нездоровых отношений: как отследить их вовремя Признаки нездоровых отношений: как отследить их вовремя

Как понять, что общение с партнером начало причинять реальный вред?

Psychologies
Почти как люди: почему и как растет рынок товаров для питомцев в России и зарубежом Почти как люди: почему и как растет рынок товаров для питомцев в России и зарубежом

Чем обусловлен рост рынка зоотоваров?

Inc.
Удовольствие или проблема. Что такое нимфомания и как ее определить Удовольствие или проблема. Что такое нимфомания и как ее определить

Нимфомания – понятие, довольно часто встречающееся в разговорах о сексуальности

Лиза
Как окружение влияет на наш успех: 3 типа людей, которых стоит избегать Как окружение влияет на наш успех: 3 типа людей, которых стоит избегать

Как негативные люди влияют на наш успех?

Psychologies
Нерадужное будущее: 5 сериалов-антиутопий, правдоподобно показывающих возможные сценарии для человечества Нерадужное будущее: 5 сериалов-антиутопий, правдоподобно показывающих возможные сценарии для человечества

Рассказываем о самых интересных сериалах-фантазиях о ближайшем будущем

Правила жизни
Спиной к еде Спиной к еде

Чтобы привести себя в форму, зачастую не нужны жесткие диеты

Лиза
Открыть в приложении