Катастрофическое землетрясение и последующее цунами, произошедшие в Японии в марте 2011 года, стали сигналом для кардинальных изменений в системе раннего предупреждения страны. Именно тогда мощный подводный сдвиг магнатуда 9.0, который начался на дне Тихого океана неподалеку от восточного побережья Японии, привел к разрушительным последствиям: сотни тысяч зданий были разрушены, около 20 000 людей погибли, а авария на атомной электростанции Фукусима-Дайити усугубила экологическую катастрофу, вызвав радиоактивное загрязнение. Эти трагические события показали очевидные пробелы в ранней сейсмической системе, которая базировалась в основном на наземных датчиках и не могла оперативно и точно просчитать масштаб удара и длину цунами.«Если бы океанское дно обладало собственной нервной системой, то она могла бы выглядеть именно так», – именно так описывают ученые новую сеть подводных сенсоров, соединенных более чем 3500 миль (около 5600 километров) волоконно-оптических кабелей.
Эта комплексная система, официально введенная в эксплуатацию в 2025 году, позволила не только увеличить время предупреждения, но и буквально «услышать» подводные процессы, которые были недоступны для ученых ранее.Сетевой комплекс под названием S-net охватывает целые зоны субдукции вдоль глубоководного желоба Японского Траншея, где плиты Тихого океана и Охотского моря сталкиваются и создают мощные сейсмические события. В состав системы входит 150 океанских observatorиев с 14 отдельными каналами сбора данных, включая сейсмометры, акселерометры и манометры для определения волн цунами. Благодаря этому технологическому чуду, при землетрясении магнитудой около 6.0 в 2018 году местные города получили предупреждения на 20 секунд раньше, чем сигналы, поступающие с береговых станций, что дало шанс замедлить движение скоростных поездов и организовать эвакуацию.
До 2011 года Япония уже владела меньшей, но не менее ценой сейсмологической системой под названием DONET, расположенной в зоне Нанкай Трофа на юго-западе страны, где сейсмическая активность также значительна. Эта сеть с более чем 460 милями кабелей обеспечивала наблюдение в прибрежных районах, которые находятся в зоне высокого риска из-за близости к мегаполисам Осаке и Нагое. В 2019 году к DONET была добавлена расширенная область наблюдения N-net, с дополнительными 1000 милями кабелей, что позволило охватить всю зону Нанкай-Трофа.Соединив S-net, DONET и N-net, Япония получила единую, масштабную и уникальную систему мониторинга сейсмической активности у своих берегов. По прогнозам экспертов, это даст возможность увеличить время предупреждения о приближении туфуна не менее чем на 20 минут, что особенно важно для защиты критической инфраструктуры и организации спасательных мероприятий.
Это время может быть решающим для закрытия морских ворот в портах, приостановки авиарейсов и оповещения населения вдоль береговой линии.Кроме обеспечения раннего предупреждения, система дает ученым беспрецедентные данные о поведении разломов, в частности о так называемых медленных сдвигах, или медленных скользящих событий. Эти феномены, когда земные плиты движутся быстрее обычного, но медленнее быстрого землетрясения, предоставляют возможные подсказки об истощении напряжений и подготовке к крупным сейсмическим событиям. Хоть взаимосвязь медленных сдвигов и серьезных катастроф еще изучается, эти данные могут в будущем помочь создать более точные модели прогнозирования и заметно поднять уровень готовности к бедствиям.Япония не единственная страна, активно разрабатывающая системы раннего предупреждения о цунами.
Аналогичные проекты стартовали в Кардиффском университете в Уэльсе, где для мониторинга используются гидроакустические станции, изначально разработанные для обнаружения ядерных испытаний. Эта система, именуемая GREAT, благодаря использованию методов машинного обучения, анализирует акустические сигналы и почти в режиме реального времени оценивает масштаб землетрясений и угрозу цунами, что значительно ускоряет процесс принятия решений и оповещения населения.Однако, несмотря на впечатляющие технологии и масштаб, Япония остается одним из немногих примеров систем полного океанского мониторинга. В то же время, в Соединенных Штатах, особенно в регионе Тихоокеанского Северо-Запада, где расположена геологически активная зона Каскадия, уровень оснащенности сейсмологическими сетями на подводных разломах пока далек от японского. Региональный мегаразлом под названием Каскадия, способный породить катастрофическое землетрясение силой до 9 баллов, до сих пор обладает скромной подводной сейсмической инфраструктурой с менее чем несколькими датчиками, подключенными к единственному кабелю.
Нехватка финансирования и технических возможностей существенно ограничивает своевременное обнаружение опасных сдвигов, а значит — и время, оставшееся для эвакуации миллионам людей в прибрежных городах.Последние исследования подтверждают высокую вероятность возникновения мощного события на Каскадии, взорвав его потенциальное разрушительное воздействие, похожее на японское землетрясение 2011 года. Еще более тревожит невозможность момента обнаружения предыдущих предвестников — медленных скользящих событий, которые могли бы служить сигналом тревоги и заставить власти перейти к активным мерам по спасению.Новый подход японских ученых, объединивший передовые технологии, волоконно-оптические коммуникации и подводные сенсоры, проложил путь созданию комплексных систем раннего предупреждения, которые меняют современные стандарты борьбы с природными катастрофами. Эти технологии не только помогают спасать жизни, но и предоставляют глубокое понимание процессов, формирующих землетрясения и цунами.
В будущем подобные системы обязательно будут внедрены и в других опасных регионах мира, что сделает планету безопаснее.Научный опыт Японии демонстрирует, насколько важна системность и инвестиции в мониторинг природных опасностей. Построение такой океанской «нервной системы» требует не только технического гения, но и постоянного сопровождения, калибровки датчиков, их замены и ремонта с применением подводных роботов.В центре внимания сейсмологов лежит вопрос: как лучше всего использовать новый пласт информации, чтобы до минимума сократить человеческие потери и экономический ущерб от стихийных бедствий? При правильном подходе, будущие технологические прорывы позволят своевременно идентифицировать опасные аномалии в поведении разломов и делать предупреждения гораздо более точными и эффективными.Таким образом, опыты Японии с подводным мониторингом и интеграцией многочисленных детекторов в единую сеть становятся примером для всего мира в области сейсмической безопасности.
Они мотивируют государства вкладывать средства и усилия в развитие технологий раннего оповещения и тесное международное сотрудничество. Ведь на кону стоит не только сохранение материальных ценностей, но самое важное — жизнь миллионов людей, живущих в сейсмоопасных зонах.
