Цунами на Сахалине

Землетрясение 6 сентября 1971 г. в районе о-ва Монерон является событием редкостным. Такой характеристики оно заслуживает по крайней мере из-за двух особенно­стей. Во-первых, за всю историю наблюдений в окрестно­стях Сахалина землетрясений такой большой энергии (М = 7,2) никогда раньше не отмечалось. А во-вторых, несмотря на мелководье этой части Татарского пролива, землетрясение тем не менее возбудило цунами.

Цунами зарегистрировано многими мареографными установками: Сахалина (в пунктах Холмск, Невельск, м. Крильон, Корсаков), Приморья (Советская Гавань и Адими), Курильских островов (Курильск), Японии (на островах Ребун и Хоккайдо).

Ужо приводился рассказ очевидцев, оказавшихся поч­ти в эпицентре землетрясения. Они же поведали и о цу­нами, свидетелями которого стали: «Минуты через 4—5 (после основного толчка.— Н. Щ.) мы услышали какой-то странный шум. Казалось, что где-то бегут ручьи. При свете луны удалось разглядеть, что через швы в бетон­ной надстройке южного причала на акваторию ковша из-за стенки интенсивно поступает вода, а уровень ее в ковше резко понижается. Отход воды от берега — это са­мое характерное явление, предупреждающее о возникно­вении волн цунами: вслед за ним должен последовать та­кой же резкий подъем воды либо возникновение волны цунами. Но одно дело, когда что-то читал об этом, дру­гое — наблюдать, как вода с большой скоростью уходит от берега. Кто его знает, сколько это будет продол­жаться?

Наш катер между тем оперся привальным брусом на выступ причальной стенки и начал крениться набок. Ка­питан зашел в рубку, завел двигатель и дал передний ход; через несколько секунд катер вздрогнул и, сорвав­шись с выступа, принял горизонтальное положение на воде. В это время мы обратили внимание на «ворота» ковша. Вот это было зрелище! Из ковша в бухту через «ворота» уходила вода. Но с какой скоростью! Ширина «ворот» составляет около 20 м. И через проход в бухту с шумом, бурля и завихряясь водоворотами, мчалась река. Такой скорости движения воды в море нам видеть не приходилось. Наш катер прижало течением к причалу, а швартовы были натянуты как струны. Бросили в воду окурок — он пулей пронесся через «ворота» и исчез в темноте.

В течение 3 мин. уровень воды в ковше понизился на 80 см. Через 4—5 мин. отход воды замедлился, а затем прекратился совсем. Еще через минуту мы заметили, что вода начала прибывать. Вскоре течение в «воротах» стало таким же сильным, как и при оттоке воды. Опять шум, буруны и водовороты. В течение 5—6 мин. уровень воды поднялся на 60—70 см выше того, который держался пе­ред землетрясением. Возникла опасность затопления причала. Пришлось срочно снимать палаточную стоянку.

Но природа на сей раз пощадила наш покой. Причала вода не затопила. Тем не менее общий перепад уровня составил около 1,5 м, что является для цунами в районе Сахалина весьма значительной величиной. Спады и подъ­емы воды продолжались до рассвета…».

По впечатлениям членов экспедиции максимальным было не первое, а последовавшие за ним третье и пятое колебания уровня. Затем амплитуда последующих коле­баний начала уменьшаться и через 8—10 циклов переста­ла быть заметной. Полный период одного колебания по приблизительной оценке составил около 6 мин.

Подъем и падение уровня сопровождались сильным ириливно-отливным течением во входной части ковша, хотя значительное количество воды во время приливов и отливов поступало также через разрушенные участки ог­радительных сооружений.

Приведенные наблюдения, особенно в количественных оценках, следует считать приблизительными, поскольку внимание членов команды и экспедиции было в основном занято катером, привальный брус которого во время подъ­ема уровня оказывался выше отметки кордона причала, а при последующих спадах катер дважды зависал при­вальным брусом на стенке.

Сведения о визуальном наблюдении волн цунами на Сахалине в момент их проявления довольно скудны. Относительно достоверные данные получены через сутки по остаточным следам цунами на прибрежной полосе и по немногочисленным сообщениям очевидцев.

В юго-западной части Сахалина (в пунктах Шебуни­но и Горнозаводск) предельная высота гребня цунами оп­ределялась наполовину визуально, наполовину инстру­ментально, с помощью нивелирования. Нивелирование проводилось от уреза воды по меткам высоких вод: в Горнозаводске в одной точке — в устье р. Горной, а в Шебунино в двух точках побережья — в устье Шебу-нинки и примерно в 500 м к югу на открытом побережье, где граница заплеска четко выделялась в виде узкой по­лосы щепок, бревен и различного мусора, отнесенного волной цунами от уреза воды. В обоих случаях макси­мальная высота волны цунами приближалась к 2 м.

Согласно визуальным наблюдениям в Шебунино цу­нами началось с прилива. Первая волна, самая большая, подошла около 6 час. утра, дальность ее заплеска в глубь побережья доходила до 20 м, период — от 20 мин. до получаса. После этой волны отмечено еще две, значитель­но меньших по величине. Вода в Шебунинке поднялась на высоту, близкую к 1 м.

По свидетельству очевидца, отправившегося около 8 час. утра в ближайший пос. Лужки ловить рыбу, вода в реке вела себя как-то странно: ее течение периодиче­ски меняло направление. По-видимому, это было связано с колебаниями, вызванными волнами цунами, или сейше-выми колебаниями, возбужденными цунами.

Имелись сведения о проявлении цунами и в более удаленных от очага цунами населенных пунктах. Так, по словам капитана буксира Кулагина М. П., утром рыбаки обратили  внимание  на  аномальное  изменение  уровня моря, выразившееся в подъеме воды приблизительно на 0,5 м. Это было замечено по плашкоуту, который рыбаки пытались снять с мели. Неожиданно плашкоут всплыл, но, пока готовились к его отбуксировке, уровень воды вновь спал и плашкоут опять оказался на мели. Житель­ница с. Пензенского Томаринского р-на, утром полоскав­шая белье в речке, впадающей в море, также обратила внимание на резкое поднятие уровня воды (примерно на 0,5 м) и обратное течение реки.

По сведениям из Красногорска, уровень воды в р. Ти­хой утром 6 сентября поднимался почти на 1 м. Одновре­менно жители пос. Орлово, расположенного несколько южнее Углегорска, наблюдали подъем уровня воды в р. Покосной приблизительно на 0,5 м. Севернее перечис­ленных пунктов, начиная с Углегорска и в непосредствен­ной близости от него, аномальных изменений уровня воды не наблюдалось.

Как уже упоминалось в начале главы, цунами было записано мареографными установками Сахалина, При­морья, Курильских островов и Японии (рис. 5). Высота волн, время их прихода, период и продолжительность ко­лебаний в разных пунктах различны. Первая волна цу­нами была приливной во всех пунктах, что может свиде­тельствовать о взбросовой подвижке в очаге землетрясе­ния. Величина этой подвижки, по-видимому, не могла быть большой, поскольку максимальная амплитуда волны, вызванная ею даже в ближайшем пункте от эпи­центра (Невельск), не превышала 41 см. Или же если подвижка была более или менее значительной, то она имела направление взбросо-сдвига.

Значения времени добегания первой волны от места ее возникновения (очаг цунами) до мареографных станций могут быть использованы для построения волновой кар­тины (поля изохрон) с целью определения контура очага (рис. 6), а затем и вычисления энергии этого цунами.

Оконтуривание очага произведено довольно уверенно по данным шести станций: 1) с северо-востока — Холм-ской (Сахалин); 2) с востока — Невельской (Сахалин) ;

3) с юго-востока — Вакканайской  (Хоккайдо, Япония);

4)       с юго-запада — Кафукской (Ребун, Япония); 5) с за­пада — Адимской (м. Золотой, Приморье); 6) с севера — Советско-Гаванской (Приморье).

Ввиду ограниченной точности батиметрии, дальности пробега волны от очага цунами до ст. Корсаков и слож­ности в построении поля изохрон из-за огибания волной по пути ее распространения м. Кряльон волновая картина от пунктов Корсаков, Крильон и Курильск не учитыва­лась.

Контур очага цуйами получен в виде эллипса субме­ридионального направления с осями а=71,6 км и в = 51,3 км. Площадь очага iS = 2,9 -103 км2 По отноше­нию к области афтершоков очаг цунами несколько сме­щен на север. Эпицентр основного толчка, полученный по японским данным, располагался вблизи центра очага цу­нами с незначительным смещением к его восточной сто­роне, по данным СССР,— находился в южной оконечно­сти эллипса.

Оценивая высоты цунами h0 в очаге по максимально­му значению волны h на побережье (Невельск, h = 41 см), получим величину /г0

= 6,2 см.

Используя полученные значения S и /г0, можем оце­нить энергию Е цунами по известной формуле E = Sph02g, где р — плотность воды, g — ускорение силы тяжести и h0 — возвышение волны в эпицентре над уровнем моря в момент возникновения цунами. Вычисления дают величи­ну 2?=1,1-1018 эрг. Японский исследователь Т. Хатори оценивает энергию этого цунами в 3,0 • 1018 эрг.

Приведем сравнительную табл. 6 величин энергии не­которых известных цунами.

После главного толчка, имевшего магнитуду 7,2, за­регистрировано еще четыре землетрясения с магнитудой более 6,0 (табл. 7).

Как показали мареографные записи в пунктах Холмск и Невельск, все указанные в табл. 7 землетрясения воз­будили, хотя и очень слабые, волны цунами (рис. 7).

В имеющихся литературных источниках почти не встречается описаний сколько-нибудь значительных слу­чаев проявления цунами на Сахалине. Это, на наш взгляд, можно объяснить тем, что здесь за историческое время, по-видимому, вообще не было такого цунами, ко­торое оставило бы след как стихийное бедствие. Слабые цунами тем более не были отмечены из-за определенной трудности их обнаружения. Для этого необходимы были приборные наблюдения, которые начались здесь в основ­ном недавно. И если считать началом приборных наблю­дений мареографные записи на Сахалине за 1947 г., то до этого времени можно предположительно указать лишь на три случая цунами, о которых имеются отдельные упоминания или краткие описания. Это цунами (?) 29 сен­тября 1878 г. с очагом в Татарском пролив-э (Дуэ), 15 мар­та 1924 г. с очагом также в Татарском проливе (Углегор­ское) и 1 августа 1940 г. с очагом в Японском море.

О первом из названных цунами стало известно из «Кронштадтского вестника» от 11(23) октября 1878 г. Здесь была напечатана телеграмма шкипера Зотова: «Из Николаевска-на-Амуре от 4 октября 1878 г. Пароход «Батрак», стоя на якоре в Дуэ на острове Сахалине 29 сентября 1878 г. при штиле внезапною волной и шква­лом выброшен на берег и разбит. Все люди спасены. Пароход, выгрузившись, сошел на глубину, но сильною течью опрокинулся и затонул». «Описываемое явление можно предположительно трактовать как цунами от землетрясения с очагом в Татарском проливе или север­ной части Японского моря»,— пишут С. Л. Соловьев и М. Д. Ферчев.

При этом все же нельзя однозначно утверждать или отрицать, что событие совершилось по причине возникав-

шего землетрясения. Вероятнее всего судно было выбро­шено на берег в результате единичного шквала, пришед­шего сюда от шторма, бушевавшего на значительном уда­лении от Дуэ, так как сведений о землетрясении в том районе также не имеется.

О втором цунами вообще известно только следующее: «…как сообщает Уланов (1924), «вода в реке пришла в страшное волнение»»

О третьем сообщают несколько источников. Наиболее подробным, пожалуй, следует считать описание, сделан­ное Ч. Н. Го и др.: «1 августа 1940 г. в 15 час. 08 мин. по Гринвичу в 140 км к северо-западу от п-ва Сякотан (Хоккайдо), под дном Японского моря произошло земле­трясение, редкое для данного региона по силе (М = 7,5) и по глубине гипоцентра (до 30 км). Землетрясение имело следующие координаты эпицентра: 44°, 1 северной широты и 139°,5 восточной долготы, и ощущалось по всей западной части Хоккайдо и в ряде других пунктов Приморья. После толчка по всему побережью Японского м<5ря наблюдались волны цунами…

Повреждения от землетрясения были небольшими, но ущерб, нанесенный цунами,— значительный (на Хок­кайдо — Н. Щ.). Волнами унесло более тысячи рыбацких лодок, смыты и другие предметы в прибрежных районах Хоккайдо, Сахалина, Приморья» 5

О цунами в Приморье (район пос. Тетюхе) сообщает­ся следующее: «…сила подземного толчка не превышала 3 баллов — он едва ощущался людьми. Через 40—45 мин. уровень моря начал бесшумно повышаться; это было по­хоже на очень быстрый прилив. То была первая волна, высотой 1,5—2 м, подтопившая берега, но еще не выз­вавшая разрушений.

Вторая волна была посерьезнее: ее высота достигала примерно 3,5 м. Она нанесла сильный удар по складам, стоявшим на деревянных сваях вдоль берега, приподняла их, сорвала с опор, выломала полы, смыла в море мешки с продовольствием.

Те кунгасы, что были заякорены, оказались потоплен­ными, а лодки сорванными с причалов. Волнение продол­жалось еще некоторое время. Море успокаивалось по­немногу» 6.

Почти все упомянутое об ущербе от этого цунами от­носится в основном к территории Хоккайдо, частично — к Приморью и совсем незначительно — к Сахалину. На побережье Сахалина пострадали те предметы, постройки и снасти, которые находились, по-видимому, непосред­ственно у уреза воды. Это можно подтвердить хотя бы тем, что по приборным данным (японские мареографные записи) волна в Невельске, например, имела высоту всего 24 см.

Анализ расположения очагов землетрясений в той или иной сейсмически активной зоне за большой промежуток времени позволяет убедиться, что внутри земной коры и верхней мантии эти очаги образуют определенные области сосредоточения, которые называются фокальными плос­костями. Они могут размещаться на больших и малых глубинах, горизонтально и наклонно, под большими и малыми углами и т. д.

Что касается зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану, в частности курило-охотского региона, то здесь расположение очагов землетрясений по суще­ствующим современным представлениям выражается на­клонной плоскостью. Восточное крыло этой плоскости, на­чинающейся под западным склоном Курило-Камчатской впадины, имеет глубины 30—60 км, а западное уходит круто под материк до глубин 600—700 км.

Под Сахалином и чуть западнее его очаги сконцентри­рованы в основном на глубинах, близких и превышающих 300 км. При таких глубинах маловероятно, чтобы земле­трясения даже самой большой магнитуды могли возбудить сильные цунами. Кроме того, за всю историю сейсмических наблюдений в этом районе не было отмечено толчка с магнитудой, превышающей 7,5 для Японского моря и 7,2 для Охотского моря, Татарского пролива и Сахалина.

Трудно предположить также, что тектонические про­цессы этого района в ближайшем будущем существенно изменят свой ход, а основная фокальная плоскость — свое положение. Поэтому можно уверенно утверждать, что очаги землетрясений основной фокальной зоны не со^ здадут в районе Сахалина очагов сильного цунами. Тем не менее слабые цунами вполне возможны.

Следует иметь в виду, что наряду с основной фокаль­ной плоскостью, под Сахалином и в его окрестностях суще ствуют как бы второстепенные тектонические разломы, подвижки вблизи которых создают очаги довольно силь­ных землетрясений. Эти мигрирующие очаги имеют самую различную глубину залегания, вплоть до поверх­ностных. Естественно, из них наиболее опасными следует считать землетрясения сильные и с небольшой глубиной гипоцентра. Ведь именно они создают потенциальную воз­можность для образования очагов цунами, в частности вблизи Сахалина.

Доказательством могут служить уже происшедшие ранее землетрясения: 15 марта 1924 г. с М = 6,8 (Угле­горское) 7, 1 августа 1940 г. с М = 7,5 и глубиной (Я) гипоцентра около 30 км (в Японском море), 16 июня 1964 г. с М = 7,5 и #~40 км (Ниигатское), 6 сентября 1971 г. с М = 7,2 и /7^15 км (Монеронское). Все они, имея глубину гипоцентра, не превышающую 40 км, воз­будили цунами. Однако высота волн, по приборным дан­ным, не превышала на Сахалине 0,5 м.

Высота волн цунами, как известно, во многом зависит от прибрежного подводного рельефа шельфовой полосы и конфигурации береговой линии места проявления: зачас­тую наибольшую высоту волн можно наблюдать в местах, находящихся на значительном удалении от мареографных установок.

Визуальная информация, которую можно получить в любом месте побережья, где застали наблюдателя проис­ходящие события, с этой точки зрения выгодно отличает­ся от приборной. В то же время визуальные показания страдают субъективностью. Они зависят от психологиче­ского состояния наблюдателя, его умения выбрать пра­вильный ориентир для измерений, способности оценивать различные факты.

Визуальные данные, как правило, всегда завышены по сравнению с приборными, и ориентироваться только на них было бы ошибочно, однако и пренебрегать ими также не следует. Поэтому, если говорить о таких районах зем­ного шара, где волны цунами не проявляются бурно, а носят характер подтопления (как, например, на Саха­лине), то наиболее достоверным, по-видимому, будет не­которое среднее значение максимальных высот волн, взя­тых из визуальных и приборных наблюдений с учетом места наблюдения, его географических особенностей.

Ниже приводится табл. 8 наиболее значительных цунами, отмеченных на Сахалине за последние 50 лет В нее включены только те цунами, максимальная высота войн которых по приборным записям была не менее 7 см.

Как видно, цунами на Сахалине может проявиться как от землетрясений с эпицентрами, возникающими в непо­средственной близости от Сахалина (Углегорское, Моне-ронское), так и от землетрясений с эпицентрами на весь­ма значительном удалении от него (Камчатское, Чилий­ское). И высота волн8 совсем не в первую очередь зависит от расстояния. Более того, именно далекие земле­трясения, как ни странно на первый взгляд, вызвали вол­ны наибольшей высоты: Камчатское (90 см), Итурупское (40 см), Чилийское (150 см), Аляскинское (42 см). Хотя странного тут, вообще говоря, ничего нет, так как все эти землетрясения имели магнитуду более 8,0, а величина возбужденной волны при прочих равных условиях, как известно, главным образом зависит от магнитуды земле­трясения и от глубины океана в месте образования очага цунами. Этим прежде всего и отличаются Камчатское и Чилийское от других цунами. И именно они, несмотря на значительную удаленность их очагов от Сахалина, дали самые высокие из всех зафиксированных на Саха­лине значения высот волн.

Несколько меньшая волна пришла от Шикотанского цунами (27 см). Это объясняется тем, что, во-первых, над эпицентром землетрясения, где возник очаг цунами, сравнительно небольшая глубина океана, а, во-вторых, энергия этого цунами меньше, чем других, например Аляскинского, Урупского, Камчатского pi Чилийского (соответственно почти на два, три и четыре порядка) (см. табл. 6).

Волна Монеронского цунами (41 см) близка по высоте к волнам Аляскинского и Итурупского (при магыитуде землетрясения 7,2) только потому, что измерять ее вели­чину оказалось возможным по показаниям мареографа, находящегося в непосредственной близости от очага цуна-

ми (Невельск), где эта волна зафиксирована. Энергия же Монеронского цунами еще меньше, примерно на порядок, даже чем у Шикотанского. Однако в подавляющем боль­шинстве цунами от удаленных очагов — это потерявшие свою силу при длительном движении и трансформации волны подтопления от прорвавшихся сквозь решетку Курильских островов цунами, возбужденные удаленными землетрясениями большой энергии, или по крайней мере от умеренной силы землетрясений (магнитуды 7,0—7,5) с эпицентрами в районе Курило-Камчатской и Японской впадины.

Из всех волн цунами, подошедших к Сахалину и пере­численных в табл. 8, максимальная по приборным дан­ным, как видим, не превышала даже 1,5 м. При таких цунами ущерб, который они могут нанести сахалинским берегам, будет сравним (если он будет вообще) разве только что с величиной ущерба, приносимого штормовы­ми волнами.

Обычно волнам цунами подвержена больше южная, юго-восточная и юго-западная части Сахалина, чем север­ная, северо-восточная и северо-западная. Что касается северо-западной части острова, то цунами там вообще маловероятно. Но если даже и проявится (проникнув через Татарский пролив из Японского моря), то величина волны будет измеряться только единицами сантиметров, что совершенно не представляет опасности.

Маловероятно, что возникнет цунами, очаг которого находился бы в Охотском море. За рассматриваемый про­межуток времени (50 лет) в этом районе отмечен только один случай (6 марта 1956 г.), когда землетрясение с М = 6,2 и эпицентром в непосредственной близости от о-ва Хоккайдо, т. е. в южной части Охотского моря (ф = 44,4 с.ш. и к = 144,1 в. д.), возбудило слабое цунами. При этом более или менее заметная волна была отмечена только в отдельных пунктах Хоккайдо. На Сахалине же, но записи действовавшего в то время мареографа в Кор­сакове, она едва достигала величины 4—5 см 9

Объясне­ние этому — отсутствие очагов сильных землетрясений под дном моря, большая глубина очагов сравнительно редко возникающих здесь землетрясений средней силы и малая   глубина  моря  для   возбуждения   значительных цунами. Таким образом, северная часть Сахалина не под­вержена опасному цунами.

Что касается северо-восточной части острова, то по­следние наблюдения за слабыми цунами и статистические данные позволяют сделать заключение, что максимальная высота волны здесь не достигала и 1 м. Во всяком случае, приборные записи свидетельствуют о максимальной вели­чине цунами лишь в 54 см (Катангли, май 1960 г.).

Возникновение очагов цунами в Японском море и Татарском проливе вполне вероятно. Следует заметить также, что Японское море глубоководнее, чем Охотское. Но отсутствие землетрясений с М>7,5 и все-таки срав­нительно не очень большие глубины Японского моря, а также мелководье северной части моря и Татарского пролива не создадут условия для возникновения сильного цунами у берегов Сахалина.

Наибольшая вероятность цунами как в количествен­ном, так и в качественном отношении для Сахалина — от удаленных очагов цунами, которые возбуждаются катастрофическими землетрясениями с эпицентрами в глубоководных впадинах окраин Тихого океана. Но и в этом случае, как уже говорилось, волна подойдет к Сахалину ослабленной и проявится лишь только в виде подтопления. Сказанное, естественно, не исключает воз­никновения мелких разрушений и повреждений и от таких цунами для объектов, расположенных на побережье и близко от уреза воды на низменных берегах.

Ориентировочные максимальные величины высот волн цунами на Сахалине по качественным оценкам следующие: а) для северного, северо-восточного и северо-западного побережья 0,5 м; б) для восточного и западного 1,0— 1,5 м; в) для юго-восточного, юго-западного и южного 2,5-3,0 м.

Более точные данные, необходимые, допустим, для строительства каких-либо объектов на конкретном участ­ке побережья, могут быть получены лишь путем проведе­ния дополнительных, количественных исследований по каждому участку с выдачей необходимых рекомендаций.