Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цунами определяются как серия волн воды , вызванных перемещением большого объема тела воды; в случае этой статьи исследуемый водоем будет озером, а не океаном. Цунами в озерах становятся все более важными для изучения как опасность из-за растущей популярности их использования в рекреационных целях и увеличения населения, населяющего берега озер. Цунами, возникающие в озерах и водохранилищах, вызывают серьезную озабоченность, поскольку они связаны с областью источника ближнего поля, что означает сокращение времени предупреждения до минут или часов.

Причины [ править ]

Смотрите также: Мегацунами и землетрясение цунами.

Опасность цунами на суше может быть вызвана многими различными типами движения земли. Некоторые из них включают землетрясения в озерных системах или вокруг них, оползни , селевые потоки, каменные лавины и обрушение ледников. Вулканогенные процессы, такие как характеристики газа и массового расхода , более подробно обсуждаются ниже.

Землетрясения [ править ]

Рисунок 1: Диаграмма, показывающая, как землетрясения могут вызвать цунами.

Цунами в озерах могут быть вызваны смещением разломов под озерными системами или вокруг них. В результате разломов земля смещается в вертикальном направлении за счет процессов обратного, нормального или наклонного сдвига, что приводит к смещению воды наверху, вызывая цунами (рис. 1). Причина, по которой сдвиговые разломы не вызывают цунами, заключается в том, что в пределах движения разломов нет вертикального смещения, а есть только боковое движение, приводящее к отсутствию смещения воды. В замкнутом бассейне, таком как озеро, цунами называют начальной волной, вызванной косейсмическим смещением от землетрясения, а сейшу - гармоническим резонансом внутри озера. [1]

Для возникновения цунами необходимы определенные критерии:

  • Должен произойти чуть ниже дна озера.
  • Землетрясение имеет высокую или среднюю магнитуду, обычно более четырех баллов.
  • Вытесняет достаточно большой объем воды, чтобы вызвать цунами.

Эти цунами имеют высокий потенциал повреждения из-за того, что они находятся в озере, что делает их источником ближнего поля. Это означает значительное сокращение времени предупреждения, в результате чего организованная экстренная эвакуация после возникновения цунами становится практически невозможной, а из-за низких берегов даже небольшие волны приводят к значительным наводнениям. [2] Планирование и обучение жителей необходимо проводить заранее, чтобы в случае землетрясения они знали, что нужно подниматься на возвышенность и какие маршруты использовать, чтобы туда добраться.

Озеро Тахо [ править ]

Озеро Тахо - пример озера, которому угрожает цунами из-за процессов разломов. Озеро Тахо в Калифорнии и Неваде, США, находится в межгорной котловине, ограниченной разломами, большинство из которых находится на дне озера или скрыто в ледниково-флювиальных отложениях.. На озере Тахо было много доисторических извержений, и при изучении донных отложений озера 10-метровый уступ сместил донные отложения озера, что указывает на то, что вода была вытеснена на такую ​​же величину, а также породила цунами. Цунами и сейши в озере Тахо можно рассматривать как длинные волны на мелководье, поскольку максимальная глубина воды намного меньше длины волны. Это демонстрирует интересное влияние, которое озера оказывают на характеристики волн цунами, поскольку они сильно отличаются от характеристик волн цунами в океане из-за того, что океан более глубокий, а озера по сравнению с ними относительно мелкие. С океанскими цунами амплитуда волн увеличивается только тогда, когда цунами приближается к берегу, в озере волны цунами генерируются и остаются на мелководье.

Это окажет серьезное влияние на 34 000 постоянных резиденций вдоль озера, не говоря уже о влиянии на туризм в этом районе. Подъемы цунами оставят районы около озера затопленными из-за постоянного проседания грунта, связанного с землетрясением, причем самые высокие подъемы и амплитуды будут отнесены к сейшам, а не к фактическому цунами. Причина, по которой сейши наносят такой большой ущерб, связана с резонансом внутри заливов, отражающим волны, где они объединяются, образуя более крупные стоячие волны. Для получения дополнительной информации см. Seiches . [3] На озере Тахо также произошел массивный обвал западной границы бассейна, который сформировал залив Мак-Кинни около 50 000 лет назад. Предполагается, что вызвал цунами / сейшевую волнус высотой около 330 футов (100 м). [4]

Суб-воздушные массовые потоки [ править ]

Суб-воздушные потоки массы ( оползни или быстрое истощение массы) случаются, когда большое количество отложений становится нестабильным, это может произойти, например, из-за сотрясения от землетрясения или насыщения отложений, инициирующего скользящий слой. Этот объем отложений затем попадает в озеро, вызывая внезапное большое вытеснение воды. Цунами, порождаемые субаэральными массовыми потоками, определяются с точки зрения первой начальной волны, являющейся волной цунами, а любые цунами с точки зрения субаэральных массовых потоков можно разделить на три зоны. Зона всплеска или зона генерации волн, это область, где оползни связаны с движением воды, и она простирается до тех пор, пока оползень распространяется. Зона ближнего поля, в которой беспокойство основано на характеристиках волны цунами, таких как амплитуда и длина волны, которые имеют решающее значение для целей прогнозирования. Дальняя зона поля,на этот процесс в основном влияют характеристики рассеивания, и он не часто используется при исследовании цунами в озерах, поскольку большинство озерных цунами связаны только с процессами ближнего поля.[5]

Современный пример оползня в водохранилище, перекрывающего плотину, произошел в Италии во время катастрофы на дамбе Ваджонт в 1963 году. Существуют свидетельства в виде палеосейсмологических данных и других косвенных данных образцов осадочного керна катастрофических обрушений горных пород в результате вызванных оползнями озерных цунами по всему миру, включая в Женевском озере в 563 году нашей эры. [6]

Пример Новой Зеландии [ править ]

В случае разрыва Альпийского разлома в Новой Зеландии на Южном острове , прогнозируется, что в прибрежных городах Квинстаун ( озеро Вакатипу ) и Ванака ( озеро Ванака ) будут сотрясения силой около восьми баллов . Это может вызвать суб-воздушные потоки массы, которые могут вызвать цунами в озерах, это окажет разрушительное воздействие на 28 224 жителей ( перепись Новой Зеландии 2013 г. ), которые населяют эти озерные города, не только с потенциальными человеческими жертвами и материальными потерями, но для восстановления ущерба, нанесенного бурно развивающейся туристической отраслью, потребуются годы.

Региональный совет Отаго , ответственное за проверяемые области, признал , что в таком случае, цунами может произойти в обоих озерах.

Вулканогенные процессы [ править ]

Рисунок 2: Спутниковый снимок озера Киву в Африке.

В этой статье основное внимание уделяется цунами, порожденным в озерах вулканогенными процессами с точки зрения скопления газа, вызывающего сильные изгибы озер, при этом другие процессы, такие как пирокластические потоки, не учитываются, так как это требует более сложного моделирования. Опрокидывания озера могут быть невероятно опасными и происходить, когда газ, застрявший на дне озера, нагревается поднимающейся магмой, вызывая взрыв и опрокидывание озера; Примером этого является озеро Киву. [ необходима цитата ]

Озеро Киву [ править ]

Озеро Киву , одно из Великих африканских озер , находится на границе между Демократической Республикой Конго и Руандой и является частью Восточно-Африканского разлома . Быть частью рифта означает, что на него влияет вулканическая активность под озером. Это привело к скоплению метана и углекислого газа на дне озера, что может привести к сильным лимническим извержениям .

Извержения известняка (также называемые «озером через повороты») происходят из-за вулканического взаимодействия с водой на дне озера с высокой концентрацией газа, это приводит к нагреванию озера, и это быстрое повышение температуры может вызвать взрыв метана, вытесняющий воду. большое количество воды, за которым почти одновременно следует выброс углекислого газа. Этот углекислый газ задушит большое количество людей, а возможное цунами, вызванное вытеснением воды из-за взрыва газа, затронет всех 2 миллионов человек, населяющих берега озера Киву. [7]Это невероятно важно, так как время предупреждения о таком событии, как опрокидывание озера, невероятно короткое - порядка минут, а само событие можно даже не заметить. Обучение местных жителей и подготовка имеют решающее значение в этом случае, и в этой области было проведено много исследований, чтобы попытаться понять, что происходит в озере, чтобы попытаться уменьшить последствия, когда это явление действительно происходит.

Переворот озера Киву происходит по одному из двух сценариев. Либо (1) накопление газа еще до ста лет приводит к газонасыщению в озере, что приводит к спонтанному выбросу газа, происходящему на глубине, на которой газонасыщенность превышает 100%, либо (2) вулканическое или даже сейсмическое событие. вызывает оборот. В любом случае сильный вертикальный подъем большого водоема приводит к образованию шлейфа пузырьков газа и воды, поднимающегося вверх и через поверхность воды. По мере того, как кипящая водяная колонка втягивает свежую воду, содержащую газ, кипящая водяная колонка расширяется и становится более энергичной, поскольку происходит виртуальная «цепная реакция», которая будет выглядеть как водянистый вулкан. Вытесняются очень большие объемы воды, сначала вертикально,затем по горизонтали от центра на поверхности и по горизонтали внутрь до дна столба кипящей воды, подавая свежую воду, содержащую газ. Скорость поднимающегося столба воды увеличивается до тех пор, пока он не сможет подняться на 25 м или более в центре над уровнем озера. Толщина воды может расшириться более чем на километр, что приведет к сильному нарушению всего озера. На полное развитие водянистого вулкана может уйти до дня, пока он выделяет более 400 миллиардов кубических метров газа (~ 12 трлн фут3). Некоторые из этих параметров являются неопределенными, особенно время, необходимое для выпуска газа, и высота, на которую может подняться столб воды. В качестве вторичного эффекта, особенно если столб воды ведет себя нерегулярно с серией нагонов,поверхность озера поднимется на несколько метров и создаст серию цунами или волн, исходящих от эпицентра извержения. Поверхностные воды могут одновременно удаляться от эпицентра со скоростью до 20-40 м / сек, замедляясь по мере увеличения расстояния от центра. Размер создаваемых волн непредсказуем. Высота волн будет максимальной, если водный столб периодически будет подниматься вверх, в результате чего высота волн достигает 10-20 метров. Это вызвано постоянно меняющимся путем, который вертикальная колонна ведет к поверхности. Не существует надежной модели для прогнозирования такого общего поведения текучести кадров. Для предотвращения цунами людям необходимо будет подняться на возвышенность, по крайней мере, на 20 м над уровнем озера.Хуже ситуация может иметь место на реке Рузизи, где подъем уровня озера может вызвать внезапное наводнение крутой речной долины, спускающейся на 700 метров к озеру Танганьика, где возможно, что стена воды с высоты 20-50 метров может устремиться вниз по течению. ущелье. Вода - не единственная проблема для жителей бассейна Киву; Выброшенное более 400 миллиардов кубометров газа создает облако плотнее воздуха, которое может покрыть всю долину на глубину 300 м или более. Присутствие этого непрозрачного газового облака, которое задушит любые живые существа своей смесью углекислого газа и метана с примесью сероводорода, приведет к большинству жертв. Жителям будет рекомендовано подняться как минимум на 400 м над уровнем озера, чтобы обеспечить свою безопасность.Как ни странно, риск взрыва газа невелик, поскольку газовое облако состоит всего лишь на 20% из метана в двуокиси углерода, смеси, которую трудно воспламенить.[ необходима цитата ]

Современные примеры [ править ]

Аскья [ править ]

В 23:24 21 июля 2014 года, когда произошел рой землетрясений, связанный с предстоящим извержением Бардарбунги , на склонах исландского вулкана Аскья уступил место участок шириной 800 м . Начавшись на высоте 350 метров над уровнем воды, он вызвал цунами высотой 20–30 метров через кальдеру и потенциально более сильное в локализованных точках удара. Из-за позднего часа туристов не было; однако поисково-спасательные службы обнаружили паровое облако, поднимающееся из вулкана, очевидно, геотермальный пар, выпущенный оползнем. Неизвестно, сыграла ли геотермальная активность свою роль в оползне. В результате оползня было вовлечено 30-50 миллионов кубических метров воды, подняв уровень воды в кальдере на 1-2 метра. [8]

Снижение опасности [ править ]

Снижение опасности цунами в озерах имеет огромное значение для сохранения жизни, инфраструктуры и имущества. Чтобы управление опасностями цунами в озерах функционировало на полную мощность, необходимо уравновесить и взаимодействовать друг с другом четыре аспекта, а именно:

  • Готовность (готовность к цунами в озере)
    • Планы эвакуации
    • Убедитесь, что оборудование и материалы находятся в режиме ожидания на случай цунами.
    • Информирование местных жителей о том, какая опасность им угрожает и что им нужно делать в случае цунами в озере.
  • Реакция на цунами в озере
    • Спасательные операции
    • Получение помощи, такой как еда и медицинское оборудование
    • Предоставление временного жилья перемещенным лицам.
  • Восстановление после цунами
    • Восстановление поврежденных дорожных сетей и инфраструктуры
    • Восстановление и / или перемещение поврежденных зданий
    • Очистка от завалов и затопленных участков земли.
  • Снижение (планы по уменьшению последствий следующего цунами)
    • Создание зонирования землепользования для обеспечения буфера от цунами, что означает, что здания нельзя строить прямо на берегу озера.

Когда все эти аспекты принимаются во внимание и постоянно контролируются и поддерживаются, уязвимость территории для цунами в пределах озера уменьшается. Это происходит не потому, что сама опасность уменьшилась, а потому, что осведомленность людей, которые будут затронуты, делает их более подготовленными к тому, чтобы справиться с ситуацией, когда она действительно произойдет. Это сокращает время восстановления и реагирования для области, уменьшая количество нарушений и, в свою очередь, влияние бедствия на сообщество.

Будущие исследования [ править ]

Исследование явлений цунами в озерах для данной статьи ограничивалось определенными ограничениями. На международном уровне было проведено изрядное количество исследований некоторых озер, но не все озера, на которые может повлиять это явление, были охвачены. Это особенно верно для Новой Зеландии с возможным возникновением цунами в крупных озерах, признанных опасными, но без проведения дополнительных исследований.

См. Также [ править ]

  • Готовность к стихийным бедствиям
  • Историческое цунами
  • Ледяной джем
  • Мегацунами (перечисляет несколько происшествий с озером)
  • Mount Breakenridge
  • Быстрая глина
  • Seiche
  • Общество цунами

Сноски [ править ]

  1. ^ Ichinose .GA и др .; 2000 г.
  2. ^ Freundt Armin et al. 2007 г.
  3. ^ Ichinose .GA и др .; 2000 г.
  4. Перейти ↑ Gardner, JV (июль 2000 г.). "Лавина обломков озера Тахо". 15-я ежегодная геологическая конференция . Геологическое общество Австралии.
  5. ^ Walder JS и др .; 2003 г.
  6. ^ Кремер, Катрина; Гай Симпсон и Стефани Жирардклос (28 октября 2012 г.). «Гигантское цунами на Женевском озере в 563 году нашей эры». Природа Геонауки . 5 (11): 756–757. Bibcode : 2012NatGe ... 5..756K . DOI : 10.1038 / ngeo1618 .
  7. ^ Факты о вулканах [ мертвая ссылка ]
  8. ^ Jón Kristinn Helgason; Свейнн Бриньольфссон; Томас Йоханнессон; Кристин С. Вогфьорё; Харпа Гримсдоттир; Аста Рут Хьяртардоттир; Orsteinn Sæmundsson; Арманн Хёскульдссон; Фрейстейнн Зигмундссон; Ханна Рейнольдс (5 августа 2014 г.). "Frumniðurstöur rannsókna á berghlaupi í Öskju 21. júlí 2014" .

Ссылки [ править ]

  • Walder JS и др. ; 2003; Цунами, вызванные субаэральными массовыми потоками; ЖУРНАЛ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, ТОМ. 108, NO. B5, 2236, DOI : 10,1029 / 2001JB000707
  • Ichinose GA, et al. ; 2000; Потенциальная опасность цунами и сейшевых волн, вызванных сильными землетрясениями в районе озера Тахо, штат Калифорния, штат Невада; ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ТОМ XX, NO. X, СТРАНИЦЫ XXXX-XXXX
  • Freundt Armin et al. 2007; Вулканогенные цунами в озерах: примеры из Никарагуа и общие последствия; Чистая и прикладная геофизика; ISSN 0033-4553 , CODEN PAGYAV, Springer, Basel, SUISSE (1964) (Revue) 
  • Heller, V., Hager, WH , Minor, H.-E. (2009). Оползневые импульсные волны в водохранилищах - Основы и расчеты. VAW Mitteilung 211, Boes, R. ed. ETH Zurich, Цюрих