Была ли высокотехнологичная Япония готова к столь сильному землетрясению и последовавшей волне цунами? Насколько опасно оказалось размещение АЭС в прибрежной зоне островов, расположенных в сейсмически активном регионе? Угрожает ли распространение радиации от японских АЭС другим странам? Насколько эффективны оперативные спутниковые снимки при мониторинге и ликвидации последствий ЧС? Обсудим данные вопросы с экспертами.
Последствия мартовских событий в Японии до сих пор остаются в центре внимания мировой общественности. Серия землетрясений (сильнейшее — магнитудой 8,9) близ Японии произошла 11 марта и привела к формированию волны цунами высотой более 10 м. Природные чрезвычайные события (ЧС) спровоцировали нарушения работы атомных электростанций, расположенных на восточном побережье Японии. На АЭС «Фукусима-1» за несколько дней, начиная с 12 марта, произошли взрывы в четырех из шести энергоблоков. Сотни тысяч человек, проживающих в радиусе 30 километров от АЭС, были эвакуированы из-за угрозы радиации. В середине апреля аварии на «Фукусиме-1» присвоили максимальный, седьмой уровень опасности.
Природа землетрясения и цунами
Землетрясение возникает при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результате тектонических процессов в земной коре и верхней мантии. При этом происходит разрыв сплошной структуры горных пород. Область, где возникает процесс разрушения, называется очагом, а проекция очага на земную поверхность — эпицентром. Главный сейсмический пояс, в котором выделяется до 80% всей сейсмической энергии, расположен в Тихом океане в районе глубоководных желобов.
Большая часть очагов сильных землетрясений возникает в областях перехода от океанов к континентам, где океанская плита пододвигается под континентальную окраину или островную дугу, а затем погружается в глубины мантии Земли. Классическим примером тому являются западные окраины Южной и Северной Америк, Курило-Камчатская дуга, Алеутская дуга, Японская, Филиппинская и Зондская островная дуга, включающая о. Суматра.
Интенсивность проявления землетрясений на поверхности измеряется в баллах и зависит от глубины очага и магнитуды землетрясения, служащей мерой его энергии. Максимальное известное значение магнитуды приближается к 9.
Нередко землетрясения с эпицентром в океанической зоне приводят к формированию волны цунами. Что же это такое — цунами?
Слово «цунами» пришло из японского языка и в переводе означает «волна, заливающая гавань», и действительно, цунами — это длинные волны, которые чаще всего возбуждаются сильнейшими подводными землетрясениями, приводящими к резкому смещению (поднятию или опусканию) участка морского дна. В момент смещения, направленного вверх, на поверхности воды образуется горб высотой до 5 м. Наибольшей силы достигают волны, которые возникают из-за землетрясений силой более семи баллов.
Чем же они отличаются от обычных, ветровых волн? Энергия волны цунами чрезвычайно велика: ведь если при шторме в движение приходит лишь приповерхностный слой воды, во время цунами — вся толща, а на берег выплескиваются намного большие массы воды, причем с гораздо большей скоростью!
Распространяются цунами со скоростью до 900 км/час, и если в открытом океане для судоходства они не слишком страшны, при выходе на мелководье, вблизи береговой черты, где их скорость и длина уменьшаются, а высота увеличивается, — становятся чрезвычайно опасными. Высота цунами у берега может достигать нескольких десятков метров, а у крутых берегов или в клинообразных бухтах даже тридцати метров!
Кроме того, цунами приходит внезапно, и предсказать его практически невозможно, тогда как при шторме волнение нарастает постепенно и люди обычно успевают отойти на безопасное расстояние до прихода больших волн.
Первыми специальные исследования явления цунами начали проводить японские ученые — восточное побережье Японии является одной из территорий на Земле, которая больше всего страдает от действия цунами.
Мартовское землетрясение в Японии стало одним из пяти cильнейших землетрясений в стране с 1900 года. Эпицентр землетрясения находился в 130 км от г. Сендай и в 370 км от г. Токио и залегал на глубине 24 километров в акватории Тихого океана. Основные жертвы (их число превысило пятнадцать тысяч человек) связаны именно с обрушением на побережье цунами, волны которого двигались со скоростью 700 км в час.
«Очаги землетрясений находились под западным склоном глубоководного желоба. Он входит в систему рвов, которые охватывают центральные районы Тихого океана. Это так называемое Тихоокеанское огненное кольцо. Там продолжаются тектонические процессы, идет активное изменение литосферы и земной коры, — поясняет профессор кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ А.А. Лукашов. — Нельзя не отметить грамотное поведение населения: все действовали корректно и без лишней паники. Это стало результатом обучения населения за последние сорок лет. Ни у кого не возникало вопросов, все уже знали, как действовать».
«В Японии система предупреждения о цунами разработана очень хорошо. Но событие 11 марта произошло вблизи от берега — это было локальное цунами. Поэтому, несмотря на высокопрофессиональные знания и хорошую организацию работ, близость события привела к тому, что времени на предупреждение было крайне мало», — рассуждает Б.В. Левин, директор Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН, член-корр. РАН, председатель Сахалинского научного центра Дальневосточного отделения РАН.
Земля активно развивается, являясь динамической системой. Исследователи отмечают десяти—двадцатилетние интервалы, когда сейсмическая активность усиливается, и такие же периоды, когда она ослабевает. Прогнозирование землетрясений — вопрос очень непростой. «Между двумя ударами в одном и том же месте проходит определенное время, которое для разных сейсмически опасных районов колеблется в небольших интервалах. В какой-то мере можно дать долгосрочный прогноз. Но напряженность земной коры в том месте, где со временем должен образоваться очаг, нарастает постепенно. Все процессы, происходящие в Земле, не линейны, поэтому даже небольшое изменение может привести к серьезным последствиям», — поясняет заведующий лабораторией сейсмического мониторинга Института геоэкологии им. Сергеева РАН А.Д. Жигалин.
Сейсмостойкое строительство
До сравнительно недавнего времени в Японии действовали строительные стандарты, по которым строительные нормы закладывались с учетом возможного землетрясения с магнитудой 7 баллов. Не так давно эти нормы были ужесточены. «Сейсмостойкое строительство не дешевое. Возникает вечная проблема, которая существует и в России: строители стараются заложить более низкие показатели сейсмичности, тем самым удешевить проект. По-видимому, на восточном побережье Японии, где был зафиксирован наибольший ущерб, все было построено по старым стандартам. То, что в Токио небоскребы качались, но не рушились, это результат введения новых строительных норм», — рассуждает А.А. Лукашов (рис. 1).
Следует отметить, что столица страны расположена почти в 400 км от побережья. Высота волны цунами, которая способна обрушиться на северо-западное и западное побережье Японии, может достигать 10–12 м. «Поэтому ниже отметки 12 метров на этом побережье нельзя строить ничего капитального. Это очевидно, — говорит А.А. Лукашов. — Конечно, Япония с географической точки зрения обладает незначительной территорией, пригодной для строительства и хозяйственного освоения. Поскольку решать хозяйственные проблемы в горах и во внутренних районах острова Хоккайдо затруднительно, под строительство в основном отводится прибрежная полоса. Это грубый стратегический просчет». Однако сегодня в Японии остается распространенным строительство на намывных территориях, и весьма сомнительно, чтобы их высота превышала двенадцать метров над уровнем моря.
Стоит отметить, что в начале 90-х гг. прошлого века в Японии действовало более двадцати АЭС, которые были сооружены по устаревшим строительным нормам. Электростанции работают на контурах водяного охлаждения. «Хотя уже давно разработаны реакторы с более совершенной системой охлаждения. Если бы японцы вовремя заменили старые реакторы на современные, то ситуация была бы под более жестким контролем», — уверен А.А. Лукашов.
Миграция радиации
Детали аварии на АЭС «Фукусима-1» точно неизвестны. Согласно экспертным мнениям, территория в двадцатикилометровой зоне, население из которой эвакуировано, действительно непригодна для постоянного проживания. Тем не менее перенос радионуклидов в атмосфере и водной среде вызывает повышение радиоактивного фона и на более удаленных территориях.
В период развития чрезвычайной ситуации на АЭС в Японии действовала зимняя циркуляция атмосферы, когда воздух переносится с Японии на северную тихоокеанскую акваторию. Кроме того, выбросы из атмосферы осаждались в виде дождя или пыли.
«Распространение частиц в атмосфере предсказать сложно. В принципе, в умеренных широтах за две недели вещество облетает весь земной шар. Поэтому неудивительно, что в разных государствах фиксировали радиоактивный йод из Японии. Когда озвучивается такая информация, ее надо всегда соотносить с естественным радиационным фоном данной территории. А естественный фон предполагает воздействие радиации, исходящей от земной коры и атмосферы, которая постоянно воздействует на человека. Поэтому не надо пугаться цифр. Естественный фон составляет около 0,4–0,5 мЗв/ч. (зиверт — единица измерения доз излучения). Это та норма, при которой люди могут спокойно жить. По крайней мере, так нам обещает Минздрав», — рассказывает доцент кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ Г.В. Суркова (рис. 2). Время полураспада йода составляет восемь суток, а большинство радиоактивных веществ осаждается довольно быстро. Сложнее с цезием-137 и стронцием-90. Их период полураспада составляет тридцать и двадцать восемь лет соответственно.
С первых дней событий в Японии при МАГАТЭ была создана специальная комиссия, которая круглосуточно отслеживала ситуацию и собирала информацию. «Суть вопроса состоит в том, что повышение уровня радиации до опасных отметок было возможно в зоне, примыкающей к станции. То есть случившиеся события могут иметь серьезные последствия для населения Японии, но не представляют угрозы для более отдаленных территорий», — отмечает В.Н. Голосов, ведущий научный сотрудник лаборатории эрозии почв и русловых процессов им. Маккавеева МГУ Ломоносова, эксперт МАГАТЭ.
Тем не менее есть опасения, что выбросы с АЭС «Фукусима-1» для России будут представлять предмет для беспокойства, если они произойдут в летний период, когда активизируется тихоокеанский муссон и сменится генеральное направление воздушных масс.
Отметим, что радиоактивные вещества переносятся не только с атмосферными течениями, но и с биоорганизмами. Профессор кафедры биогеографии географического факультета МГУ В.М. Галушин еще весной предупреждал о возможности переноса веществ, поступивших в атмосферу после событий на АЭС «Фукусима-1», с мигрирующими птицами. По оценкам орнитологов, на Дальнем Востоке России обитает 400 видов птиц, и половина из них — пролетные. «Примерно сто видов птиц пролетают транзитом наше Приморье, Сахалин, Камчатку и летят дальше на север. Пролетают сотни тысяч уток и гусей — охотничьих видов. Самое опасное — останавливать выстрелами летящих на север птиц. Отстрел птиц — самый вероятный и опасный путь “подхватить” радиацию. Пусть они летят в безлюдные районы тайги и тундры», — уверен В.М. Галушин. Многие организации еще весной озаботились этой проблемой: предлагалось простое решение — закрыть весеннюю охоту на мигрирующих птиц по всему Дальнему Востоку.
И вот таков общий вывод экспертов из анализа чрезвычайных событий, произошедших нынешней весной в Японии: «Взаимодействие природы и человека выходит на новый уровень. Перезагрузка экологической системы планеты происходит гораздо интенсивнее пресловутой геополитической перезагрузки. Человечество, похоже, не готово адекватно реагировать на глобальные вызовы времени — а они очевидны».
