Люди научились предсказывать привычные явления, например, смену погоды, однако природные катастрофы до сих пор могут стать неожиданностью: унести жизни людей, разрушить инфраструктуру и подорвать экономику. Рассказываем, насколько ученые продвинулись в предугадывании подобных массовых стихийных бедствий.
Когда произойдет извержение
Для того, чтобы улучшить наши шансы спрогнозировать извержение, ученые обращаются к опыту прошлого.
Например, исследователи из Стэнфордского университета проанализировали расположение кристаллов оливина, которые застыли в лаве после извержения вулкана Килауэа. Так ученые смогли узнать подробности процессов, происходящих в недрах Земли — эта информация поможет предсказать будущие извержения.
Ученые объяснили, что они попытались создать алгоритм для того, чтобы предсказать извержения вулканов. Однако многие процессы, которые могут подсказать об этом, происходят глубоко под землей в лавовых трубках. После извержения любые подземные маркеры, которые могли бы дать подсказки исследователям, уничтожаются практически во всех случаях.
- Мощность извержения
Ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии выяснили, что обрушение кальдеры увеличивает мощность извержений вулканов.
Для того, чтобы выяснить, что влияет на мощность извержения, авторы новой работы изучили извержение гавайского вулкана Килауэа в 2018 году: оно было самым крупным за последние 200 лет истории его извержений.
Когда скала падает, она создает давление в магматических очагах. Поэтому при извержении Килауэа увеличился поток магмы к отдаленным жерлам, а также общий объем извержения. Аналогичный алгоритм действует и для других вулканов.
- Прогнозирование извержений
То же извержение вулкана Килауэа на Гавайях в 2018 году помогло ученым создать новую систему прогнозирования потенциальной опасности будущих извержений. Исследователи использовали ранние индикаторы вязкости магмы.
Свойства магмы внутри вулкана влияют на то, как будет происходить извержение. В частности вязкость расплавленной породы является основным фактором, влияющим на то, насколько опасным будет извержение для близлежащих населенных пунктов.
Изучая, что произошло в нижней части Восточной рифтовой зоны Килауэа в 2018 году, исследователи определили, что направление движения разломов в нижней части Восточной рифтовой зоны до и во время извержения вулкана можно использовать для оценки вязкости поднимающейся магмы. Это позволит экспертам по мониторингу ЧС лучше предвидеть извержение вулканов, таких как Килауэа, и заранее разработать стратегии реагирования.
Можно ли предугадать землетрясение
Как и любую другую катастрофу: и да, и нет.
- Предсказание землетрясений
В конце января 2021 года стало известно, что ученые создали новую систему прогнозирования вероятности и воздействия землетрясений на весь регион: ее разработала группа исследователей в сотрудничестве с SCEC.
Новое исследование представляет результаты прототипа симулятора землетрясений Rate-State, или RSQSim: он имитирует 80 тыс. лет сейсмической истории Калифорнии. Он может рассчитать силу землетрясения, которое произойдет в перспективе.
Результаты работы базируются на истории землетрясения и показывают реалистичные прогнозы на будущее. По словам разработчиков, новый подход улучшает возможность точно определить, насколько сильное землетрясение может произойти в данном месте: это может помочь застройщикам планировать высоту здания.
- Быстрое оповещение о произошедшем
В конце мая 2021 года ученые из США представили новый метод для измерения уровня потенциальных землетрясений с помощью GPS-системы. Она может уберечь сотни тысяч людей.
Исследователи объяснили, что глобальная система мониторинга землетрясений на основе GPS может обеспечить более своевременное и точное предупреждение о мощных землетрясениях, чем традиционные сейсмические сети. Она также может снизить частоту ложных предупреждений.
По словам ведущего автора исследования Тимоти Мельбурна, профессора геологии Центрального Вашингтонского университета, система обнаружения на основе GPS может обеспечить более раннее и точное оповещение, чем традиционные сейсмические датчики, установленные в тектонически активных регионах. Они могут не сработать из-за всплеска данных при первом появлении сейсмических волн.
Сейсмологи обычно ждут, пока волны распространятся дальше от центра, и оценивают землетрясение издалека. Но в некоторых случаях, в условиях угрозы высокомагнитных землетрясений и потенциально разрушительных цунами, которые могут убить тысячи людей, это невозможно.
Как заранее узнать о цунами или наводнении
- Вероятность наводнений
Новая математическая модель показывает, сколько город производит парниковых газов и вероятность того, начнется ли в нем наводнение.
Предыдущие исследования показали, что городское развитие влияет на осадки. Существует эффект городского теплового острова: разница между температурой в городе и окружающей сельской местности.
По мере роста города температура повышается. Новое тепло тепло дает энергию воздуху и заставляет его подниматься быстрее, конденсироваться, образовывать осадки и дождь над городом или с подветренной стороны. Таким образом, количество осадков, которое получает город, либо увеличивается, либо уменьшается.
Однако ученые решили учесть также и региональное моделирование климата, ориентированное на континентальную часть Соединенных Штатов, чтобы показать компенсирующее воздействие между влиянием городского развития и выбросами парниковых газов на экстремальные осадки.
По результатам работы, в крупнейших городах США будет увеличиваться количество осадков. Результаты исследования показывают настоятельную необходимость для городов разработать политику борьбы с наводнениями, которые угрожают устойчивости города и инвестициям в инфраструктуру.
- Спутниковые предсказания
Американские специалисты, разработавшие новый метод предсказания наводнений при помощи измеряющих гравитацию Земли спутников GRACE, отмечают, что если жидкости очень много, то почва при обильных осадках не сможет их впитать. В свою очередь, это может спровоцировать наводнение.
После того, как ученые из Калифорнийского университета изучили данные, полученные со спутников за 2011 год, они установили, что благодаря их методу удалось бы предсказать разлив реки Миссури за 5 месяцев до его начала. Между тем национальная метеорологическая служба тогда спрогнозировала возможное наводнение лишь за месяц до его начала.
- Подводные дроны против цунами
Исследователи из Афинского университета разрабатывают подводные дроны, отслеживающие уровень радиации в океане, что поможет создать систему раннего предупреждения о цунами.
Известно, что на суше повышенная сейсмическая активность приводит к выбросу в почву радона — природного радиоактивного газа. Происходит это за несколько дней до землетрясений. Таким образом, всплеск радиоактивности на морском дне предскажет скорые подводные землетрясения. Проблема только в том, что мы пока не знаем, как меняется уровень радиации на морском дне, и для обнаружения всплесков потребуются базовые показания.
Можно ли предсказать тайфун, ураган или смерч
Английские ученые впервые выяснили, как образуются торнадо на холодных атмосферных фронтах. Это позволит метеорологам с большей точностью их предсказывать и заранее предупреждать население об опасности.
До сих пор не существует методов прогнозирования торнадо, которые возникают на холодном атмосферном фронте, а именно так образуется около 40% всех смерчей. Поэтому ученые ищут, как можно предсказывать их появление, чтобы лучше защищать людей от подобных природных явлений. И английским метеорологам удалось найти способ.
Ученые проанализировали отчеты о торнадо от Организации по исследованию торнадо и штормов (TORRO), радиолокационные изображения и географическое положение 114 погодных явлений за 35-летний период.
Они определили, какие холодные фронты могут вызвать один торнадо, какие — несколько, а какие — ни одного. Исследование показало, что большинство смерчей образуется, когда область сильных ветров приближается к фронту с холодной стороны. Из-за этого фронт изгибается, и в нем получается своеобразная выпуклость, из-за чего увеличивается контраст скорости и направления ветра.
Там, где этот контраст со временем увеличивается, смерч с большей вероятностью «раскрутится» вдоль фронта. Иногда в этой ситуации могут происходить относительно крупные вспышки торнадо. Синоптики могут распознавать эти погодные условия и предупреждать население.
- Противники теории о предсказании воздушных катастроф
Однако существует мнение, что такие катастрофы предсказать почти невозможно. Академик Игорь Мохов, директор Института физики атмосферы РАН и профессор МФТИ и МГУ, заявил, что общие закономерности сезонной активности тропических циклонов, штормов и ураганов известны, хотя вариации год от года велики.
А вот неопределенность предсказания сроков формирования первых тропических ураганов, их количества, интенсивности и траекторий в океанических бассейнах в конкретные годы очень большая. Это связано со значительной межгодовой изменчивостью региональных атмосферных и океанических процессов, а формирование тропических ураганов зависит от целого ряда факторов.
Тем не менее, проявляются определенные закономерности, позволяющие делать прогностические оценки. К примеру, частота появления и мощность тихоокеанских ураганов-тайфунов зависит от того, в какой фазе находится климатический феномен Эль-Ниньо.
В годы развития Эль-Ниньо в целом меньше вероятность формирования тайфунов в северо-западном бассейне Тихого океана, которые могут достигнуть берегов Японии и российского Дальнего Востока.
Читать далее
В Солнечной системе замечена самая большая комета за всю историю: это почти планета
Ученые вычислили «пульс» Земли: он составляет 27,5 млн лет
Новый метод мгновенно превращает углерод в графен или алмазы