ЦУНА́МИ

ЦУНА́МИ (яп. букв. – большая волна в гавани), волны в водоёмах, вызванные сильными непродолжительными возмущениями в водной среде: подводными землетрясениями, извержениями вулканов, оползнями, сходом в воду лавин со склонов прибрежных гор, резким изменением метеорологических условий, падением метеоритов в океан, взрывами в воде. Характерные параметры Ц.: длительность (период) 5–100 мин, длина волны 1–1000 км, скорость распространения 1–200 м/с. Т. к. длина волны Ц. существенно (иногда в тысячи раз) превышает глубину водоёмов, Ц. относят к длинным поверхностным гравитационным волнам (см. Волны в океане), вызывающим движение во всей толще воды.

Наибольшее число Ц. за всю историю наблюдений зафиксировано в Тихом океане (более 1000), в Атлантическом и Индийском океанах – ок. 100 (рис. 1). Зарегистрированы Ц., возникающие в морях (например, в Средиземном – более 300, в Чёрном – более 20), озёрах (например, в Каспийском море – ок. 10) и даже в реках и водохранилищах. В России Ц. происходят в основном на тихоокеанском побережье – с 1737 там зарегистрировано ок. 100 цунами. Высота Ц. у берега может достигать десятков метров. По статистике, 1 раз в 10 лет наблюдается Ц. со средней высотой у берега 8 м (в отдельных пунктах до 30 м), 1 раз в 3 года – высотой 4–8 м, ежегодно – высотой 2–4 м; Ц. с высотой волн до 10 см случаются практически ежемесячно.

Высота Ц. в открытом океане не превышает нескольких метров при огромной длине волны. Такие волны не создают значительного искривления морской поверхности и безопасны для мореплавателей. Скорость $v$ распространения Ц. $v =\sqrt{gh}$, где $g$ – ускорение свободного падения, $h$ – глубина океана. В открытом океане $v$ достигает 200 м/с (Тихий океан Ц. преодолевает за сутки). Вблизи берега из-за уменьшения глубины скорость $v$ уменьшается (достигая у берега 2–3 м/c), а высота волны возрастает, т. к. энергия перераспределяется в более тонкий слой воды. Ц., как правило, отражается от изрезанного берега и подводного склона, поэтому к берегу приходит группа волн, причём не всегда первая волна является самой высокой. В результате перед приходом большой волны нередко наблюдается отход воды от берега на 5–10 мин.

Ок. 85% Ц. вызвано подводными землетрясениями (Ц. называют также сейсмическими морскими волнами). Катастрофические Ц. сейсмического происхождения возникают при мелкофокусных землетрясениях большой магнитуды $M$ с глубиной очага 10–30 км и сильными вертикальными подвижками в очаге, смещающими морское дно на несколько метров. Такой резкий удар по дну приводит к смещению столба воды над очагом и возникновению Ц. Отличительной характеристикой катастрофических Ц. сейсмического происхождения является их способность распространяться на большие расстояния (превышающие длину волны в 10–20 раз) и приносить ущерб на большом удалении от очага (рис. 2).

Другая причина образования Ц. – извержения подводных вулканов и лавины, сходящие с надводных прибрежных вулканов. На Земле известно ок. 500 действующих вулканов, две трети которых находятся под водой или на островах. Энергия, выделяющаяся при взрыве вулкана, может быть сравнима с энергией взрыва сотен атомных бомб и вызывать разрушительные цунами. Источниками Ц. могут быть также оползни и обвалы, в т. ч. искусственного происхождения. Наблюдалось ок. 10 Ц., возникших при входе в воду метеоритов. В 20 в. возникали также Ц. техногенного происхождения. Могут возникать и т. н. метеоцунами, известные во многих странах под разными именами (см. Сейши).

Т. к. Ц. могут вызывать катастрофические последствия (рис. 3), создаются Центры предупреждения о Ц. Первый такой центр создан в США в 1949 для Тихого океана; в России система, контролирующая побережье Дальнего Востока, существует с 1958, Международный информационный центр создан в 1965. Создаются карты риска Ц., проводится обучение населения действиям при угрозе Ц. Существующий метод оперативного прогноза разработан для Ц. сейсмического происхождения и предполагает выдачу прогностических характеристик цунами (время прихода, высота волн) для различных пунктов уже после того, как произошло сильное землетрясение ($M\gt 7$) в океане. Огромную роль играют устанавливаемые в океане буи регистрации Ц. (на 2016 их ок. 100), позволяющие фиксировать волны в открытом океане и корректировать результаты математических расчётов. В 21 в. началось опытное использование методов регистрации уровня моря из космоса (альтиметры, GPS-приёмники и др.). На этой основе принимаются решения об эвакуации населения из опасной зоны. В силу большой энергии Ц. ограничить их распространение человеку затруднительно. Тем не менее построение защитных стен на берегу или специальных дамб на входе в бухту позволяет уменьшить ущерб от Ц. В качестве защитных сооружений используются также мангровые заросли, лесные посадки и т. п.

Рис. 1. Карта исторических цунами в Мировом океане. Размер кружков пропорционален магнитуде землетрясений, вызвавших цунами. Красным цветом обозначены трансокеанские цунами, розовым – локальные цунами, приведшие к жертвам, голубым – все остальные цунами.

Рис. 2. Расчёты положения волны цунами в разные моменты времени (в часах) после землетрясения 22.5.1960.

Рис. 3. Затопление аэропорта Сендай волной цунами 11.3.2011.

Примеры некоторых цунами