Скрытые ловушки моря: почему волны цунами усиливаются у Сахалина

После январского землетрясения 2024 года ученые выяснили, почему волны цунами по-разному ведут себя у разных берегов Японского моря. Исследование поможет улучшить систему предупреждения стихийных бедствий, в том числе на Сахалине.

Ученые из России, в том числе из Южно-Сахалинска, а также Великобритании провели масштабное исследование, чтобы определить, как распространяются и усиливаются волны цунами и тайфунов в Японском море. По данным береговых наблюдений и результатам численного моделирования они оценили, как менялись характеристики волн, возникших после мощного землетрясения 1 января 2024 года, а также во время тайфунов в сентябре 2020 года. Результаты работы опубликованы в журнале Ocean Engineering.

Галерея

2 Схема

Землетрясение и цунами 2024 года

Японское море считается сейсмически активной зоной, где сильные землетрясения случаются в среднем раз в 15 лет. Одно из них произошло 1 января 2024 года в районе полуострова Ното на западном побережье острова Хонсю. Магнитуда подземных толчков составила 7,6. Это вызвало самое сильное с 1993 года цунами: высота волн в отдельных местах достигала 7 метров. Волны распространились по всему Японскому морю, включая российское побережье.

Особенность цунами в том, что такие волны охватывают всю толщу воды. В открытом море они почти незаметны – высота обычно не превышает нескольких десятков сантиметров. Но, приближаясь к мелководью, волны резко возрастают и могут привести к катастрофическим последствиям: разрушениям, затоплениям, человеческим жертвам.

Как цунами повлияло на Сахалин

В первой части работы ученые проанализировали, как шли и трансформировались волны цунами в северной части Японского моря. Для этого использовали данные береговых станций России и Японии, а также показания датчиков придонного давления в порту Холмск.

Исследование показало, что высота волн у берегов сильно зависела от местного рельефа. Например, в Холмске волны достигали 65 сантиметров, хотя в открытом море их высота была не более 15 сантиметров. Это произошло из-за резонансных эффектов: наложения волн на колебания воды в бухте. Также свою роль сыграл рельеф Татарского пролива, который имеет V-образную форму. Он «захватывает» длинные волны, увеличивая их энергию.

Почему Приморье пострадало меньше

Во второй части работы ученые сосредоточились на южной и центральной части Японского моря и побережье Приморья. Компьютерное моделирование показало, что подводная возвышенность Ямато действует как естественный барьер, который частично защищает Приморье от мощных волн и снижает их высоту.

Как ведут себя волны при тайфунах

Кроме цунами, Японское море регулярно сталкивается с тайфунами, вызывающими штормовые нагоны. Это приводит к затоплению прибрежных территорий, повреждению инфраструктуры и затруднениям в судоходстве. В сентябре 2020 года тайфуны Майсак и Хайшен вызвали подъем уровня моря на 1,5–2 метра у восточного побережья Корейского полуострова.

Для анализа этих событий ученые использовали данные шести станций, фиксирующих уровень моря с точностью до одного сантиметра. Измерения проводились каждую минуту, что позволило изучить спектр колебаний – амплитуды и частоты волн.

Тайфуны и цунами: в чем разница?

Анализ показал, что волны от тайфунов и цунами имеют принципиально разные характеристики.

•  При тайфунах возникает широкий спектр волн – от низких до высоких частот. Чаще всего формируются длинные волны с короткими периодами (менее 10 минут).
• Цунами же имеют куполообразный спектр, где основные колебания находятся в диапазоне от 6 до 40 минут.

Как это поможет Сахалину?

«Полученные данные позволяют понять, какие районы российского побережья Японского моря наиболее подвержены угрозе цунами. В частности, это важно для Сахалина, где волны могут усиливаться из-за особенностей рельефа. В будущем мы планируем провести подробное районирование цунамиопасности, чтобы оценить максимальные возможные высоты волн с разными периодами повторяемости», — рассказал руководитель проекта, кандидат физико-математических наук Игорь Медведев, заведующий лабораторией цунами имени С.Л. Соловьева Института океанологии РАН.

Эти исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда, помогут создать более точные системы раннего предупреждения цунами и уменьшить ущерб от стихийных бедствий в прибрежных районах, включая Сахалинскую область.