Геодезия при прогнозировании землетрясений

Прогнозы землетрясений с помощью космических спутников

Геодезия при прогнозировании землетрясений

Первое место в этом мрачном списке занимает Великое китайское землетрясение, случившееся в январе 1556 г. в провинции Шэньси, где жители имели обыкновение селиться в лессовых пещерах. Тогда погибло 830 тыс. человек.

Землетрясение в Лиссабоне

7 июня 1692 г. таким же образом была стерта с лица земли столица британской колонии Ямайка — Порт-Ройал. Разрушительную работу подземных толчков довершили цунами.

«Все причалы утонули сразу и в течение двух минут 9/10 города было покрыто водой, которая поднялась до такой высоты, что вливалась  в верхние комнаты домов, которые все еще продолжали стоять. Верхушки самых высоких домов виднелись над водой, окруженные мачтами судов, которые тонули вместе со строениями», — сообщает историк.

Слабым утешением служит то, что Порт-Ройал не был столь уж крупным городом, его население составляло 6,5 тыс. человек. Некоторым даже удалось спастись.

В 1693 г. около 100 тыс. человек погибло во время землетрясения на Сицилии, в 1737 г. — 300 тыс. человек в Калькутте. Первого ноября 1755 г.

был превращен в руины Лиссабон, число жертв оценивали от 60 тыс.  до 100 тыс. человек.

Именно после Лиссабонской катастрофы было найдено, наконец, научное объяснение для этих страшных разрушительных явлений. Его нашел йоркширский священник Джон Митчелл.

В круг интересов скромного слуги Божьего входили геология, астрономия и различные области физики.  В частности, в 1783 г. он впервые теоретически предсказал существование черных дыр, а незадолго до своей смерти в 1793 г.

построил прототип прибора для измерения массы Земли, но сейчас нас интересует другая его работа.

После Лиссабонского землетрясения Митчелл сопоставил показания очевидцев, собранные по приказу премьер-министра Португалии маркиза Помбала, и попробовал объяснить землетрясения с точки зрения ньютоновской механики.

«Землетрясения — это волны, вызванные движением пород», — заключил исследователь.

Он также предположил, что местоположение центра землетрясения можно вычислить путем сопоставления данных о времени прибытия волн. Выведенный им закон стал основой современного метода определения эпицентра. Так процесс изучения землетрясений встал на научные рельсы.

В XX в. сейсмологи научились отслеживать и записывать землетрясения по всей планете из одной точки и добились значительных успехов в описании их природы. Тем не менее с 1980 г. по 2012 г.

включительно от последствий землетрясений погибло около миллиона человек. Многие из них могли выжить, если бы о предстоящем катаклизме стало известно заранее.

Так что успешное предсказание подобных бедствий — весьма животрепещущая задача для человечества.

Карта крупнейших землетрясений

Одним из первых методов прогноза стал мониторинг поведения слабых землетрясений сейсмическими станциями. Он начал использоваться еще в 30-х гг. XX в., но, увы, до сих пор не отличается большой точностью.

Земная кора — чрезвычайно сложное образование, и никогда нельзя быть уверенным, как именно выплеснется накопившееся в ней напряжение. Грубо говоря, таким образом можно предсказать, что примерно через пять лет в таком-то районе землетрясение может произойти с вероятностью в 50 %. То есть, как в том анекдоте, или произойдет, или нет.

Ну не совсем так, конечно, но риски неправильного предсказания велики, а последствия ошибки в любую сторону весьма неприятны. Причем именно в густонаселенных промышленно  развитых районах, где землетрясения наиболее опасны, убытки от ложного сигнала тревоги будут наибольшими.

Эвакуация крупного промышленного центра влетит в копеечку и может повлечь за собой значительный спад экономики в регионе. Не каждый рискнет взять на себя ответственность за подобный прогноз.

Несколько лет назад шестеро итальянских сейсмологов и один чиновник предстали перед судом, потому что не решились выдать прогноз о возможном землетрясении в городе Аквиле в 2009 г.

Они посчитали, что информация недостаточно надежна, вероятность стихийного бедствия низкая, а эвакуация повлечет за собой негативные экономические последствия наверняка, и не рискнули. Сейсмологи получили по шесть лет лишения свободы. Дебаты о справедливости этого приговора до сих пор ведутся.

Тысячи ученых со всего мира вступились за коллег, заявляя, что те действительно не имели возможности дать достоверный прогноз.

Таким образом, вопрос поиска дополнительных признаков, указывающих на приближение землетрясения, приобрел дополнительную актуальность.

Большим подспорьем стали космические аппараты, регистрирующие изменения температуры земной поверхности и приповерхностного слоя воздуха, вариации силы тяжести и магнитного поля.

Кроме того, землетрясения научились предсказывать, наблюдая не только за Землей, но и за небом, а точнее, за ионосферой Земли. Этим занимались на основе данных, полученных с навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС.

Как известно, ионосфера — это верхний слой атмосферы, ионизированный воздействием солнечных лучей. Она начинается на высоте около 60 км от поверхности Земли и состоит из смеси нейтральных атомов, положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов.

Число ионов приблизительно равно числу свободных электронов, смесь тех и других называется квазинейтральной плазмой. По степени концентрации заряженных частиц в ионосфере выделяют несколько слоев. Слой D расположен на высоте 60–90 км, слой E — на высоте 90–120 км.

То, что расположено выше, называют областью F, и там, в свою очередь, выделяют несколько слоев. Максимум ионообразования достигается на высотах 150–200 км. Но ионы живут довольно долго, плазма имеет свойство расползаться вверх и вниз от области максимума.

Из-за этого максимальная концентрация электронов и ионов в области F находится на высотах 250–400 км. В дневное время также наблюдается образование «ступеньки» в распределении электронной концентрации, вызванной мощным солнечным ультрафиолетовым излучением. Область этой ступеньки называют слоем F1 (150–200 км).

Она заметно влияет на распространение коротких радиоволн. Выше лежащую часть области F называют слоем F2. Здесь плотность заряженных частиц достигает своего максимума. Именно наблюдения за слоем F2 дают ученым возможность предсказывать поведение тектонических сил при помощи спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС.

Строение атмосферы

Концентрация свободных электронов — величина непостоянная. В определенных пределах она колеблется под воздействием самых разнообразных факторов. Однако в ходе изучения ионосферы было замечено, что крупным землетрясениям предшествовали довольно специфические изменения этой величины. Причем происходили они не где-нибудь, а в слое F2 вблизи от эпицентра землетрясений.

В принципе изменения ионосферных параметров фиксируются и наземными методами, но последние не дают необходимой точности прогноза.

Множество сложностей связано с тем, что изменения электронной плотности ионосферы, предвещающие сильные землетрясения, имеют тот же порядок величины, а иногда даже меньше по амплитуде, чем те, что связаны с обычной изменчивостью ионосферы. Но отличить их можно, причем лучше всего это делать космическими радиофизическими методами.

В ходе исследований было установлено примерно следующее:

  • ионосферные предвестники представляют собой вариации плотности ионосферной плазмы (отклонения от невозмущенного значения), наблюдаемые за 1–5 суток;
  • длительность вариации одного знака невелика и составляет 4–6 часов. Только в случае очень сильных землетрясений она может быть значительной ~ 12 часов;
  • в среднем сейсмоионосферные вариации имеют ту же амплитуду, что и ежедневная изменчивость ионосферы (15–25 %), но в определенные моменты местного времени они могут превышать 100 %;
  • знак и форма сейсмоионосферных вариаций зависят от местного времени. По всей видимости, эти зависимости различны для разных регионов планеты и требуют дополнительного исследования в каждом конкретном случае;
  • размер модифицированной области ионосферы на высоте максимума слоя F2 зависит от магнитуды землетрясения;  
  • положение максимума модифицированной области в ионосфере не совпадает с вертикальной проекцией эпицентра будущего землетрясения.

В эпицентральной области за 3–5 суток наблюдается рост электронной концентрации в максимуме слоя F2 с дальнейшим ее уменьшением за 1–3 суток.

Скажем, за несколько дней до 21 сентября 2004 г., когда произошло землетрясение в Калининграде, спутники системы GPS показали, что с 16 по 18 сентября 2004 г. (за 3–5 дней до землетрясения) начинается общий рост максимальной электронной концентрации слоя F2 ионосферы. Начиная с утренних часов 19 сентября 2004 г.

, за два дня до землетрясения, выявлен резкий спад (~ в 1,7 раза) электронной концентрации по сравнению с аналогичным временем 18 сентября 2004 г. Этот спад сменяется резким подъемом максимума 20 сентября 2004 г. (за день до землетрясения).

При этом сейсмическая и геомагнитная обстановка в этом районе накануне события выглядела спокойной, заметных подземных толчков не наблюдалось.

Мехико, Мексика

Япония

Спитак, Армения

Можно привести и другие примеры высокой ценности наблюдения за ионосферой для прогнозов землетрясений, так что это направление определенно стоит развивать.

В настоящее время готовится совместный Российско-Мексиканский проект прогнозирования землетрясений путем космических наблюдений CONDOR-UNAM-MAI.

Как следует из названия, проект разработан главным образом силами Московского авиационного института (МАИ) и аэрокосмического факультета Национального автономного университета Мексики (UNAM).

Он включает в себя как наблюдение за земной поверхностью, так и изучение изменчивости ионосферы.

Схема мультиспектральной камеры для спутника CONDOR-UNAM-MAI

Изготовление микроспутника взяло на себя НПО «Машиностроение», радиоаппаратуры — концерн «Вега». Мексиканцы разработали прототип камеры видимого спектра, предназначенной для дистанционного зондирования.

Это первая камера, спроектированная и построенная в Мексике, которая будет установлена на спутнике, выведенном на орбиту высотой 500 км, способная различать предметы, находящиеся на расстоянии не менее 20 метров друг от друга на поверхности Земли, и делать фотографии площадью обхвата 18,33 км × 13,75 км.

За дизайн и конструкцию камеры ответственны Альберто Кордеро Давила, Эдгар Мартинес Паскуаль и Мануэль А. Мартинес Руис. УНАМ подготовил также особую группу специалистов, задействованных в этом проекте. Ее возглавили Сауль де ла Роса Ниевес и Рикардо Артуро Баскес Робледо.

Построенный прототип мультиспектральной камеры
для спутника CONDOR-UNAM-MAI

Для камеры требуются специальные материалы, которые выдерживают перепад температуры (в нашем случае вариации составляют около 100° С). При этом она не должна превышать объем 83,3 мм × 150 мм × 320 мм. Конструкция должна учитывать отсутствие давления воздуха и воздействие излучения.

Компьютер, находящийся на борту спутника, должен быть устойчивым к неполадкам и иметь возможность восстанавливаться с Земли.

Да и общая конструкция спутника должна обладать характеристиками высокой надежности, во всех своих системах и быть устойчивой к сложным внешним условиям космического пространства.

Спутник CONDOR-UNAM-MAI

Для Мексики, которая расположена в сейсмически опасной зоне, задача достоверного прогнозирования землетрясений чрезвычайно актуальна. Землетрясение 1985 г. в Мехико стало одним из самых разрушительных в истории Нового Света. Несмотря на то, что строительный кодекс учитывал возможность подземных толчков, тогда погибло около 10 тыс. человек, ранено 30 тыс. и 100 тыс.

остались без крова, 412 зданий были разрушены, а более 3 тыс. — серьезно повреждены. Национальная программа по прогнозированию готовилась еще в середине 90-х гг.  XX в. и содержала немало полезных наработок, однако она не может быть осуществлена исключительно своими силами.

По словам профессора инженерного факультета УНАМ доктора Сауля де ла Роса Ниевеса, трудности связаны с тем, что Мексика довольно поздно начала развивать свою аэрокосмическую отрасль. Попытки на этом направлении были плохо скоординированы. Отвечающее требованиям времени космическое агентство было создано лишь в 2010 г.

  В настоящее время Мексика пока не может получать спутниковые фотографии исключительно своими силами. Поэтому сотрудничество с Россией, старейшей в мире космической державой, имеет большое значение для мексиканских ученых.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://naukatehnika.com/prognozyi-zemletryasenij.html

Система и методы прогнозирования землетрясений и их последствий

Геодезия при прогнозировании землетрясений

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-строительный институт

Кафедра «СКиУС»

РЕФЕРАТ

по Сейсмостойкости зданий и сооружений

наименование дисциплины

Система и методы прогнозирования землетрясений и их последствий

тема                                    

Преподаватель                                                             В.И. Палагушкин

                                                               подпись, дата            инициалы, фамилия

         Студент       СБ 11-12                                                     Д.П. Шахтарина

                           номер группы           подпись, дата             инициалы, фамилия

Красноярск 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………..3

  1. Прогноз землетрясений…………………………………………………………4
  2. Методы прогнозирования землетрясений…………………..…………………5

3   Этапы предсказания землетрясений…………..………………………………10

4   Оценка последствий землетрясений…………………………………………..13

Заключение…………………………………………………………………………15

Список использованных источников……………………………………………..16

Введение

Методы прогнозирования последствий землетрясений получили широкое развитие в последние десятилетия.

    Большое значение в борьбе с землетрясениями имеют предупредительные работы. Важно знать причины возникновения и характер землетрясений. Это позволит исключить их или ослабить силу разрушающего воздействия. Заблаговременно принятые методы помогут более действенно осуществить меры по ликвидации последствий.

 Прогноз землетрясений

Каждый год на земном шаре происходят несколько сотен тысяч землетрясений, и около 100 из них — разрушительные, несущие гибель людям и целым городам. Чаще всего землетрясения происходят в районах быстро меняющегося рельефа: в области перехода островной дуги к океанологическому желобу или в горах.

Ответ на вопрос возможности прогнозирования землетрясений ученые ищут на протяжении многих лет. Тысячи сейсмостанций, плотно окутавших Землю, следят за дыханием нашей планеты, и целые армии сейсмологов и геофизиков, вооружившись приборами и теориями, пытаются спрогнозировать эти страшные стихийные бедствия.

Заинтересованность в прогнозе очень велика — тысячи человеческих жизней могут быть спасены, если предсказание окажется точным, целые города могут быть эвакуированы зря, если оно окажется ложным. Из-за многих неточностей, связанных с землетрясением, удачное их предсказание бывает весьма редким.

К числу удачных прогнозов землетрясений относят верные предсказания китайских ученых сильного, почти 8-балльного землетрясения в северо-восточной части Китая в феврале 1975 г.

Надвигающаяся беда была предугадана с точностью до нескольких часов. Из района вероятного землетрясения было эвакуировано свыше 1 млн. человек.

И хотя многие здания в городах были разрушены или сильно повреждены, число погибших составило всего 500 человек из числа тех, кто был оставлен для охраны порядка.

    1. Методы прогнозирования землетрясений

Старейший и наиболее известный метод предсказания землетрясений — это статистический метод, основанный на анализе сейсмологической истории региона: т.е. это данные о числе, размерах и частоте повторения землетрясений. Предполагая, что сейсмичность региона не меняется со временем, можно по этим данным оценить вероятность будущих землетрясений.

Другие идеи научного прогноза землетрясений базируются на возможности изучения ряда характеристик Земли, значения которых регулярно изменяются перед землетрясениями и служат как бы предвестниками приближающихся катастроф.

Сейсмическое прогнозирование ничем не способствует предотвращению материальных потерь и разрушений. Даже успешное предсказание не избавит от сильного ущерба. В случае надежного прогноза эвакуация городов с миллионным населением вряд ли возможна.

Поэтому гораздо большее значение имеют работы по уточнению сейсмического районирования с дифференциацией территории по степени опасности землетрясений.

Можно многое сделать для уменьшения числа жертв, сокращения материального ущерба и облегчения процесса восстановления социально-экономического потенциала пострадавших районов, если заранее усвоить то, что надо делать в случае его возникновения.

Чтобы прогноз землетрясения был возможен, надо знать, как оно возникает. Основу современных представлений о возникновении очага землетрясения составляют положения механики разрушений.

Согласно подходу основателя этой науки Гриффитса, в какой-то момент трещина теряет устойчивость и начинает лавинообразно распространяться.

В неоднородном материале перед образованием крупной трещины обязательно появляются различные предверяющие этот процесс явления – предвестники, а отклонения от нормальных значений называются аномалиями.

Основные предвестники:

— Сейсмичность. Положение и число землетрясений различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Например, сильное землетрясение часто предваряется роем слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требует большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных;

— Движения земной коры. Геофизические сети с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации (изменение формы) поверхности Земли.

На поверхности Земли проводится исключительно точная съемка с помощью лазерных источников света. Повторные съемки требуют больших затрат времени и средств, поэтому иногда между ними проходит несколько лет и изменения на земной поверхности не будут вовремя замечены и точно датированы.

Тем не менее, подобные изменения являются важным индикатором деформаций в земной коре;

— Опускание и поднятие участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелировок на суше или мареографов в море. Поскольку мареографы устанавливаются на грунте, а записывают положение уровня моря, они выявляют длительные изменения среднего уровня воды, которые можно интерпретировать как поднятия и опускания самой суши;

—  Наклоны земной поверхности. Для измерения угла наклона земной поверхности был сконструирован прибор, называемый наклономером. Наклономеры обычно устанавливаются около разломов на глубине 1-2 м ниже поверхности земли и их измерения указывают на выразительные изменения наклонов незадолго до возникновения слабых землетрясений.

— Деформации. Для измерения деформаций горных пород бурят скважины и устанавливают в них деформографы, фиксирующие величину относительного смещения двух точек. После этого деформация определяется путем деления относительного смещения точек на расстояние между ними.

Эти приборы настолько чувствительны, что измеряют деформации в земной поверхности вследствие земных приливов, вызванных гравитационным притяжением Луны и Солнца.

Земные приливы, представляющие собой движение масс земной коры, похожее на морские приливы, вызывают изменения высоты суши с амплитудой до 20 см;

—  Скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются. Изменение скорости продольных волн — сначала ее понижение (до 10%), а затем, п еред землетрясением, возврат к нормальному значению, объясняется изменением свойств горных пород при накоплении напряжений;

—  Геомагнитизм. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движения земной коры. С целью измерения малых вариаций магнитного поля были разработаны специальные магнитометры. Такие изменения наблюдались перед землетрясениями в большинстве районов, где были установлены магнитометры;

—  Земное электричество. Изменения электросопротивления горных пород могут быть связаны с землетрясением.

Измерения проводятся с помощью электродов, помещенных в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними.

Опыты, проведенные сейсмологами Геологической службы США обнаружили некоторую корреляцию этого параметра со слабыми землетрясениями.

—  радона в подземных водах. Радон — это радиоктивный газ, присутствующий в грунтовых водах и в воде скважин. Он постоянно выделяется из Земли в атмосферу.

Изменения содержания радона перед землетрясением впервые были замечены в Советском Союзе, где десятилетнее возрастание количества радона, растворенного в воде глубоких скважин, сменилось резким его падением перед Ташкентским землетрясением 1966 года (магнитуда 5.3).

—  Уровень воды в колодцах и скважинах. Уровень грунтовых вод перед землетрясениями часто повышается или понижается, как это было в Хайчэне (Китай), из-за изменений напряженного состояния горных пород.

Землетрясения могут и прямо влиять на уровень воды; вода в скважинах может колебаться при прохождении сейсмических волн, даже если скважина находится далеко от эпицентра.

Уровень воды в скважинах, находящихся вблизи эпицентра, часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других – ниже;

—  Изменение температурного режима приповерхностных земных слоев. Инфракрасная съемка с космической орбиты позволяет “рассмотреть” своеобразное тепловое покрывало нашей планеты — невидимый глазу тонкий слой в сантиметры толщиной, создаваемый вблизи земной поверхности ее тепловым излучением.

—  Поведение животных. В течение столетий многократно сообщалось о необычайном поведении животных перед землетрясением. Так, лягушки, змеи, черви перед землетрясением выползают из своих убежищ. Крысы заблаговременно покидают норы.

Птицы улетают в глубь материка в сторону более спокойных районов. Лошади, ослы, овцы и свиньи проявляют повышенную нервозность.

Особым предчувствием отличаются кошки и собаки, известны случаи, когда собаки заставляли своих хозяев покидать здания, впоследствии разрушенные подземными ударами.

Встречаются люди, наделенные способностью предчувствовать сейсмические колебания. Так, например, в 1835 г. слуга японского самурая предсказал сильное землетрясение в городе Иедо (первое название Токио).

    1. Этапы предсказания землетрясений

Предсказание землетрясений обычно ведется в три этапа. Сначала выявляют возможные сейсмически опасные зоны на ближайшие 10-15 лет, затем составляют среднесрочный прогноз – от месяца до года, и если вероятность землетрясения в данном месте велика, то проводится краткосрочное прогнозирование (на неделю и меньше).

В основе долгосрочного прогноза лежит изучение многолетней цикличности хода сейсмотектонического процесса, выявление периодов активизации, миграционных процессов и т.д.

Сегодня на карте земного шара очерчены все области и зоны, где в принципе могут случиться землетрясения, из чего следует, что можно определить места, где нельзя строить, например, атомные электростанции и где надо строить сейсмостойкие дома.

Среднесрочный прогноз базируется на выявлении предвестников землетрясений. В научной литературе зафиксировано более сотни видов среднесрочных предвестников, из которых около 20 упоминается наиболее часто.

Сложность среднесрочного прогнозирования состоит в том, что аномалии могут проявляться не только в зоне очага, и поэтому ни один из известных среднесрочных предвестников нельзя отнести к универсальным.

Но человеку важно знать, когда и где конкретно ему грозит опасность, то есть нужно предсказание события за несколько дней. Именно такие краткосрочные прогнозы пока являются для сейсмологов главной трудностью.

Основной признак грядущего землетрясения — исчезновение или уменьшение среднесрочных предвестников. Природа многих видов предвестников еще не изучена, поэтому приходится просто анализировать текущую сейсмическую обстановку.

Анализ включает измерение спектрального состава колебаний, типичность или аномальность первых вступлений поперечных и продольных волн, выявление тенденции к группированию, оценку вероятности активизации тех или иных тектонически активных структур и др.

Иногда в качестве природных индикаторов землетрясения выступают предварительные толчки — форшоки. Все эти данные могут помочь спрогнозировать время и место будущего землетрясения.

По данным ЮНЕСКО, такая стратегия уже позволила предсказать семь землетрясений в Японии, США и Китае. Наиболее впечатляющий прогноз был сделан зимой 1975 года в городе Хайчэн на северо-востоке Китая. Район наблюдали в течение нескольких лет, возрастание числа слабых землетрясений позволило объявить всеобщую тревогу 4 февраля в 14 часов.

А в 19 часов 36 минут произошло землетрясение силой более 7 баллов, город оказался разрушенным, но жертв почти не было. Эта удача очень обнадежила ученых, однако за ней последовал ряд разочарований: предсказанные сильные землетрясения не произошли. И на сейсмологов посыпались упреки, т.к.

произошла остановка многих промпредприятий, в том числе непрерывного действия, отключение электроэнергии, прекращение подачи газа, эвакуацию населения.

Источник: https://www.referat911.ru/Bezopasnost-jiznedeyatelnosti/sistema-i-metody-prognozirovaniya-zemletryasenij/591575-3469100-place1.html

Методы прогнозирования землетрясений и извержений вулканов

Геодезия при прогнозировании землетрясений

Самостоятельная работа

по дисциплине Безопасность жизнедеятельности

Тема 1: ОПАСНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ПРОЦЕССЫ

Выполнил: студентка Умарова Алтынбике Барлыковна

Группа: ЗИПОб-14-1

Шифр: 44.03.05

Курс: I

Преподаватель: Кувшинова И.А.

Дата:

Магнитогорск

1. Поражающие факторы землетрясения.

2. Методы прогнозирования землетрясений и извержений вулканов

3. Определение вулкана, его типы и характеристика

4. Механизм протекания землетрясения. Продольные и поперечные волны

5. Алгоритм поведения при землетрясении

6. Признаки землетрясения форшоки и афтершоки

7. Алгоритм поведения при извержении вулкана

8. Определение и характеристика вулкана, лава, магма, палящая туча.

9. Шкала Рихтера. Магнитуда землетрясения

10. Карта сейсмического районирования. Требования к объектам, строящимся в сейсмоопасных районах.

Поражающие факторы землетрясений

Первичные Вторичные
— смещение, коробление, вибрация почвогрунтов; — коробление, уплотнение, проседание, трещины; — разломы в скальных породах; — выброс природных подземных газов. — активизация вулканической деятельности; — камнепады; — обвалы, оползни; — обрушение сооружений; — обрыв линий электропередач, газопроводных и канализационных сетей; — взрывы, пожары; — аварии на опасных объектах, транспорте.

Методы прогнозирования землетрясений и извержений вулканов

Методы прогнозирования извержений вулканов

Стремление к решению задачи точного прогнозирования толкает многих ученых к расширению своих познаний в других сферах науки. Так, германский доктор Р. Томашек установил взаимосвязь между природными катастрофами и определенным расположением планет Солнечной системы.

Учёные начали учитывать влияние внешних процессов за пределами вулканов и прилегающих к ним территорий.

Благодаря этому было выявлено (хотя до сих пор слабо изучено), что извержение некоторых вулканов совпадает во времени с климатическими изменениями или с действием земного прилива. Так, вулкан в Чили начал извергаться в 1960 г.

через 48 часов после того, как произошло сильное землетрясение, эпицентр которого находился на расстоянии 300 км от вулкана.

Были выявлены и другие параметры, свидетельствующие о потенциальных извержениях: повышение температуры горных пород и природных вод, изменение состава газов. Для этих целей используется аэрофотосъемка в чувствительных к температуре инфракрасных лучах.

Примером эффективного использования этого метода является извержение вулкана на Филиппинах в 1965 г: благодаря ему удалось обнаружить повышение температуры воды в кратерном озере и предотвратить множество смертей в регионе извержения вулкана.

Поведение воды в кратере также может служить надежным показателем готовящегося извержения.

Иногда температура воды повышается до кипения, а иногда незадолго до извержения она меняет свой цвет (становится бурой или красноватой).

Перед извержением часто увеличивается концентрация серосодержащих газов и паров хлористоводородной кислоты, в то время как проценты водяных паров уменьшаются.

Оправдывает себя и метод изучения изменения магнитного поля. На Камчатке в 1966 г. за 12 ч до извержения напряженность магнитного поля ослабевала, а за несколько месяцев до извержения менялась и его ориентация.

Целесообразно также осуществлять контроль параметров в промежутки времени вблизи моментов прохождения Землей афелия (наиболее удалённой от Солнца точки орбиты планеты) иперигелия (ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты) своей орбиты. При этом желательно, чтобы длительность этих промежутков времени составляла две недели до и две недели после прохождения Землей афелия и перигелия.

Повышения точности прогноза можно достигнуть, если в указанные промежутки времени дополнительно осуществлять контроль широты Луны и в моменты максимальных значений широты прогнозировать максимальную вероятность извержения вулкана.

В этом случае возможно сократить длительность наиболее активного контроля параметров до трех дней до и трех дней после момента прохождения Луной точки максимального отклонения от плоскости Эклиптики (видимого годового движения Солнца).

Нагревание приводит к размагничиванию пород, если температура магнитных минералов превышает точку Кюри. Это воздействие можно контролировать проведением наземной магнитной съемки.

Значительные потери намагниченности горных пород были зарегистрированы перед извержением вулкана Осима в Японии, магматический очаг которого располагался относительно неглубоко.

На гавайских же вулканах, которые питаются магмой из более глубоких очагов, магнитных эффектов обнаружено не было.

Методы прогнозирования землетрясений

Прогнозирование землетрясений — важнейшее мероприятие в системе контроля сейсмической обстановки, позволяющее своевременно принять меры к защите населения и территорий, резко снизить затраты на ликвидацию последствий землетрясений.

К сожалению, из-за отсутствия надежных и относительно недорогих методик и аппаратуры надежный краткосрочный ( за несколько суток) и непосредственный ( за несколько часов) прогноз в настоящее время проблематичен.

Прогнозирование землетрясений может быть долгосрочным и краткосрочным. Оно осуществляется сетью сейсмических станций на территории РФ.

Предвестниками землетрясений являются рост слабых толчков ( форшоков), подъем воды в скважинах, деформация поверхности земли, повышение уровня радиации ( за счет радона), необычное ( беспокойное) поведение животных и птиц.

Прогнозирование землетрясений, по существу, является начальным этапом защиты от землетрясений. Применение тех или иных средств и способов защиты от землетрясений основывается прежде всего на прогнозе сейсмической опасности района.

В настоящее время прогноз землетрясений осуществляется в основном путеманализа происшедших землетрясений и текущей сейсмической активности районов. Целью прогноза являются установление районов вероятных землетрясений и оценка степени их сейсмической опасности.

На основе анализа инструментальных наблюдений землетрясений, исторических данных, геолого-тектонических и геофизических карт, а также данных о движениях блоков земной коры вначале выделяются в недрах земли зоны возможного возникновения очагов землетрясений.

Далее по эффекту землетрясений на поверхности выделяют зоны с различной интенсивностью колебаний, оцениваемой обычно в баллах. В итоге создаются карты сейсмически опасных областей с выделением районов 9 -, 8 -, 7 -, 6 — и 5-балльной интенсивности землетрясений.

Такое деление территорий на районы с разной степенью интенсивности ожидаемых землетрясений называется сейсмическим районированием. Карты сейсмической активности учитывают также тот факт, что эффект проявления землетрясения существенно зависит от инженерно-геологических условий строительства сооружений и резонансных колебаний слоев грунта в основании сооружений.

Феномен информационных свойств рыб в настоящее время используется в Японии для прогнозирования землетрясений.

С этой целью сейсмические станции снабжены аквариумами со специальными рыбками, которые за семь-восемь часов до землетрясения начинают интенсивное движение в аквариуме, предчувствуя беду. Многие животные также обладают подобными свойствами.

Реакция живого организма на изменение внешних условий связана с тремя взаимосвязанными функциями: сенсорной, процессорной и исполнительной.

В настоящее время в России разработано более 20 методик и технологий прогнозирования землетрясений.

Создана сеть сейсмических станций, однако огромные размеры территории страны требуют много больших материальных затрат на мониторинг многокилометровых пространств, модернизацию и оснащение их современной и измерительной диагностической техникой, создание новых стационарных и мобильных наземных, самолетных и космических систем мониторинга.

К числу приоритетных видов контроля литосферы, безусловно, следует отнести контроль состояния сейсмичности и прогнозирование землетрясений, а также режимное наблюдение и оценку загрязнения подземных и грунтовых вод в местах расположения водозаборных и других систем, контроль состояния почв, грунтов, подземных и поверхностных вод в районах горнодобывающих предприятий, контроль распространенности естественных и искусственных радионуклидов и некоторые другие виды контроля.

Работа Кубанского государственного университета органично вписывается в разработанную в Краснодарском крае целевую программу комплексного мониторинга и прогнозирования землетрясений на территории Краснодарского края в 2001 — 2005 гг.

и особенно актуальна для Северного Кавказа, где в зоне высокого сейсмического риска находится большое количество объектов, сотни километров нефте — и газопроводов, железных дорог, а около 80 % населения края проживает в населенных пунктах, построенных без учета реальной сейсмической опасности.

К числу технических задач экологического прогнозирования на базе мониторинга природно-техногенной сферы следует отнести создание новых систем и приборов, способных анализировать состояние геосфер Земли, включая космические средства дистанционного зондирования Земли, прогнозирования землетрясений, моделирования климатических изменений и перспектив развития социально-экономических комплексов с учетом меняющихся условий их функционирования.

Проблема контроля напряженного состояния горных пород, причиной возникновения которого являются действие гравитационных сил и тектонические процессы в земной коре и верхней мантии, является актуальной в геофизике и сейсмологии при разработке методов раннего прогнозирования землетрясений и сейсмического мониторинга сейсмоопасных районов. Особый интерес представляет разработка теоретических основ и создание экспериментальных методов направленного вибрационного воздействия на очаги концентрации напряжений в сейсмоопасных районах с целью преждевременного сброса накопившихся напряжений за счет инициирования искусственных землетрясений малой интенсивности.

3. Определение вулкана, его типы и характеристика.

Вулканы — это геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластические потоки.

Слово «вулкан» пришло от древнеримской мифологии и происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана. Наука, изучающая вулканы, — вулканология, геоморфология.

Вулканы классифицируются по форме (щитовидные, стратовулканы, шлаковые конусы, купольные), активности (действующие, спящие, потухшие), местонахождению (наземные, подводные, подледниковые) и др.

Типы вулканов:

1) Кальдера.

Характеризуется значительным провалом у вершины вулкана. Которое образовано обрушением верхней части магматического очага. Обычно круглая или в форме подковы, если смотреть сверху.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/14_53627_metodi-prognozirovaniya-zemletryaseniy-i-izverzheniy-vulkanov.html

Геодезия при прогнозировании землетрясений

Геодезия при прогнозировании землетрясений

С момента возникновения первых землетрясений общество преследует неукротимое желание возможности прогнозирования и предсказания этих природных явлений. В течение многих столетий именно данная проблема оставалась нерешенной.

Изначально группы исследователей со всего мира занимались исследованием не только разрушительных последствий землетрясений, но и анализировали предшествующие изменения в природе.

Тем не менее, все попытки ученых практически всегда увенчивались неудачей.

Общее число жертв землетрясений на нашей планете за последние 400 лет достигло примерно 5 миллионов человек, почти половина из них произошло на территории Китая. Такие сильные колебания составляют 15% от общего количества природных катастроф и занимают 3-е позицию среди стихийных бедствий, отдавая лидерство тропическим ураганам и наводнениям.

Определение 1

Землетрясения — колебания земной поверхности, образованные посредством внезапных изменений в глубине недр планеты.

Сам процесс представляет собой упругие волны, распространяющиеся с огромной скоростью в толще горных пород. По характеру этого явления в их основных очагах выделяют несколько видов землетрясений:

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

  • тектонические землетрясения — появляются в итоге неконтролируемого снятия напряжения при подвижках в районе разломов в земной коре;
  • вулканические землетрясения – возникают в результате непредвиденных перемещений магматических элементов в недрах планеты или по причине образования разрывов под воздействием этих трансформаций;
  • техногенные землетрясения – являются итогом ядерных подземных испытаний, заполнений водохранилищ, добычи нефти и газа посредством нагнетания жидкости в скважины, а также взрывных работы при добыче полезных ископаемых.

Существуют различия в способах выявления магнитуд близких, удаленных, неглубоких и глубоких землетрясений. Установленные по разным типам волн земные колебания отличаются по величине. Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются таким образом:

  • 2 — самые слабые, практически не ощущаемые толчки;
  • 4'/2 — слабые толчки, которые приводят к незначительным разрушениям;
  • 6 — умеренные разрушения;
  • 8'/2 — самые мощные из известных на сегодняшний день землетрясений.

Интенсивность земных колебаний оценивается в баллах при исследовании района по коэффициенту вызванных ими разрушений наземных зданий или деформаций поверхности Земли.

Геодезический мониторинг – лучший способ прогнозирования землетрясений

Геодезическим методом определяют динамические сдвиги по линиям, которые перпендикулярны начальному сейсмогенному разлому. Причем подобные расчеты проводят на таких пунктах мониторинга, которые установлены вблизи параллельных произошедшим деформациям линий.

Контроль осуществляется с постоянным расположением на пунктах базовых приемников современной спутниковой навигации. Эти станции располагают под укрытиями, куда подключают модули дистанционного управления и сбора сведений, предназначенные для передачи информации в центр их обработки по беспроводной связи.

Технический итог: увеличение точности и эффективности прогноза.

Кризис в проблеме предсказания землетрясений является результатом необъективно выбранной стратегии ее решения.

Выполненными в последние десятилетия исследованиями было установлено, что вопрос прогноза природных катастроф решается способами геодезических прямых средств.

Рисунок 1. Важность геодезического мониторинга. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Реализация грамотного прогнозирования землетрясения возможна только посредством применения ключевых методов геодезии, которые пригодны также для обнаружения вероятных мест подготовки будущих землетрясений и для предсказания времени в районах, недоступных для проведения инженерно-геодезических исследований непосредственно в очаговых зонах.

Деформационно-геодезический метод

Данный способ считается наиболее результативным, так как демонстрирует высокие результаты в точности прогнозирования землетрясений. При подготовке сильных земных колебаний систематическое изгибание испытывает и поверхность планеты над очагом, являющимся верхней границей разлома.

Именно участие территориальных зон в процессе подготовки очаговых изменений и открывает реальные шансы для нахождения прямого искомого признака. Отслеживать явления накопления сейсмогенных смещений возможно только путем применения деформационно-геодезического метода, которые определяет разрушения земной поверхности в десятки километров.

Именно такое использование геодезического мониторинга позволяет ученым открыть путь к прогнозу точного места очага очередного землетрясения.

Указанным геодезическим способом можно определять силы готовящейся катастрофы. Это возможно в связи с тем, что сила землетрясения непосредственно связана с параметрами очага.

Следует отметить, что в сейсмологии сдвиги бортов разлома называют «подвижной точкой в очаге».

Следовательно, если посредством геодезического мониторинга вычислить длину предстоящего землетрясения, а также какой магнитуде соответствует определенная точка очага, определяющая максимальную силу земных колебаний.

Подобная схема деформационно-геодезического мониторинга позволяет осуществлять два научных прогноза — точный прогноз места будущего очага землетрясения и прогноз максимальной силы, которую может породить изучаемый очаг.

Главным препятствием на пути к прогнозированию точного времени земной катастрофы является незнание действительных закономерностей процессов разрушения поверхности Земли.

А так как на сегодняшний день среди способов мониторинга нет ни одного, способного корректно определить указанные закономерности, то единственно верным решением является широкое комплексирование геодезических и инженерных методов.

Значимость геодезических методов при прогнозировании землетрясений

Применение геодезических способов в чистом виде не позволяет решать серьезные задачи, и вот почему.

  1. При проведении геодезических исследований изменений расположений контрольных пунктов, по динамике которых можно предсказать землетрясения, время от времени будут возникать ошибки, напрямую связанные с человеческим фактором и неточностью измерений.
  2. Геодезическая бригада, единожды проведя мониторинг ситуации и вычислив координаты контрольных баз, в следующий раз получит совершенно иные результаты. Искажения от исходных данных, даже при отсутствии динамической составляющей на территории, образовываются по множеству причин. причина — некорректной центрирование геодезических измерительных устройств на контрольном очаге, что в значительной мере снижает точность прогнозирования землетрясений. Другая причина заключается в отсутствии контрольных замеров.
  3. Проведение огромного количества дублирующих измерений достаточно дорого и экономически не выгодно. К тому же у каждой группы исследователей будут собственные недочеты и ошибки при центрировании основных пунктов.

Таким образом, периодический геодезический мониторинг координат контрольных баз будет абсолютным без начальной привязки к итогам предыдущих измерений.

Между тем, эффективный метод геодезии для прогнозирования земных колебаний, согласно методике, предназначен для накопления относительных динамических смещений координат конечных пунктов, а абсолютный показатель полученных координат для проведения оценки прогнозирования землетрясений. Чтобы точно проводить геодезические измерения в постоянной динамике, нужно уйти от абсолютных размеров и перейти к измерениям относительным. Такой технический результат возможно получить с помощью инженерного мониторинга, который характеризуется выявлением динамических смещений по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому в исследуемом участке и служит явным предвестником будущего землетрясения.

Динамические сдвиги по перпендикулярным устанавливают геодезическим способом, который отличается тем, что все измерения проводят на пунктах контроля, установленные вдоль линий под укрытиями с возможностью удаленного управления, а к каждой базовой станции подключают модули сбора данных, которые по беспроводной связи передают собранные данные в центр сбора и обработки сведений.

Источник: https://spravochnick.ru/geodeziya/geodeziya_pri_prognozirovanii_zemletryaseniy/

Booksm
Добавить комментарий