Служба предупреждения о цунами

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
(МЧС РОССИИ)

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
(МИНПРИРОДЫ РОССИИ)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
(РОСГИДРОМЕТ)

ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ СЛУЖБА РАН
(ГС РАН)

 

 

Российская служба

предупреждения о цунами

 

 

Цунами - длинные гравитационные волны в океане, возникающие, в основном, вследствие подвижек дна в очаге подводных землетрясений, а также, вследствие подводных оползней, обвалов и т.п. Цунами относится к особо опасным природным явлениям.

В настоящее время системы предупреждения о цунами созданы и функционируют во многих странах Тихоокеанского региона: США, Японии, Канаде, Филиппинах, Чили, Французской Полинезии, Австралии и др. Создана и действует система предупреждения о цунами в Индийском океане.

В Российской Федерации угрозам цунами подвержено побережье Камчатского и Приморского краев и Сахалинской области, а также, в меньшей степени, побережье Хабаровского края и Магаданской области.

Очаги наиболее опасных для Дальнего Востока России цунами преимущественно сосредоточены в районе глубоководного Курило-Камчатского желоба, а также у западного побережья Латинской Америки.

4 ноября 1952 года мощным землетрясением (оценка магнитуды по разным источникам колеблется от 8,3 до 9,0), которое произошло в Тихом океане в 130 километрах от побережья Камчатки, было вызвано сильнейшее  цунами. Три волны высотой до 15-18 метров (по разным источникам) уничтожили город Северо-Курильск и нанесли ущерб ряду прочих населённых пунктов Курильских островов и Камчатки.. По официальным данным, погибло более двух тысяч человек.

Событие 1952 года стало ключевым в нашей стране. После него вышло постановление правительства об организации службы предупреждения цунами.

В 1956 году Президиум АН СССР возложил на сейсмическую станцию «Южно-Сахалинск» задачу несения сейсмической части службы. С 1959 года эти функции выполняет также станция «Петропавловск». Позднее к ним били добавлены  ещё 4 станции на Курильских островах.

Организация наблюдений за развитием цунами и обязанность об оповещении населения о цунами были возложены на Сахалинское и Камчатское управления Гидрометеослужбы. В 1958 г. была введена в строй цунамистанция в Петропавловске-Камчатском, а через год - в Южно-Сахалинске и Курильске. В 1959 г. завершено строительство мареографных установок на м. Крильон и о-ве Матуа.

С 1961 г. к наблюдениям за волнами цунами были привлечены все метеостанции, расположенные на Курильских островах. Метеостанции были оборудованы высотными ориентирами для визуального определения высот волн. В пунктах Катангли, Корсаков, Крильон, Поронайск, Южно-Курильск, Курильск, Матуа, Бабушкино за изменением уровня моря стали проводиться инструментальные наблюдения. Были открыты ведомственные посты по наблюдению за цунами, построен мареограф в Северо-Курильске, организованы группы цунами для обеспечения круглосуточного дежурства, установлены мареографы в бухте Касатка (Буревестник) и на м. Терпения.

Главным критерием для принятия решения о тревоге цунами в службе был магнитудно-географический критерий,  когда при регистрации землетрясения на сейсмической станции достигается пороговое значение магнитуды. Поэтому функционирование службы базировалось практически лишь  на сейсмических наблюдениях, производившихся  станциями АН СССР, оснащенных сейсмографами с механической или гальванометрической регистрацией.  Наблюдения на береговых гидрометеорологических станциях, которые производились визуально либо механическими самописцами, играли вспомогательную роль, поэтому запись уровня моря на редких мареографных установках не могла играть существенную роль для оперативного предупреждения о цунами.

В 2003 году в связи с созданием Единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС) служба предупреждения о цунами получила статус  функциональной подсистемы ФП РСЧС-Цунами.

За время существования службы  на Курильских островах после землетрясений в Курило-Камчатской впадине наблюдалось 5 сильных цунами. У берегов Сахалина зарегистрирован 21 случай цунами.

Службой было выдано к настоящему времени более 80 предупреждений об угрозе цунами. Примерно 30% из выдаваемых службой предупреждений оправдывались, т.е. 70% были ложными. В 20% случаев цунами пропускались. Поэтому вопрос о необходимости технического переоснащения службы возникал неоднократно. В 1980 году постановлением Совета Министров СССР было сформулировано государственное задание по созданию в 1981-1990 г.г. Единой автоматизированной системы предупреждения о цунами (ЕАСЦ), разработке и производству новых технических средств для ее оснащения. С этих разработок начался процесс модернизации системы предупреждения о цунами (СПЦ). Научно-методические основы совершенствования системы создавались, в основном, учеными АН СССР под руководством академика Соловьёва С.Л.

soloviev

К тому периоду относится создание таких новых методических основ, как гидрофизический метод прогноза, включающий непосредственные наблюдения цунами в открытом океане и использование математических моделей распространения и трансформации волны. Сейчас можно отметить, что теоретические научно-методические и научно-технические разработки в период 1980-1990 г.г. значительно опережали возможности технологий, имевшихся в распоряжении создателей ЕАСЦ, и были лишь частично реализованы в ходе первого этапа модернизации  в 1980-1991 гг.

В период с 1991г. по 2005г. происходила деградация службы предупреждения о цунами, обусловленная как экономическими причинами, так и разрушением землетрясениями ряда наблюдательных сейсмических станций и морских гидрологических постов. Было множество проблем, ухудшающих достоверность и своевременность предупреждений о цунами. Среди них - очень малое число сейсмических станций, отсутствие возможности одновременной обработки данных нескольких станций, что приводило к задержкам и ошибкам в определении параметров землетрясений. Было необходимо воссоздать сеть морских наблюдений.

Начавшиеся в 2006 году мероприятия по новой модернизации  СПЦ также инициированы чрезвычайным стихийным бедствием - цунами в Индийском  океане  26  декабря  2004 года,  унесшим  жизни около 300  тысяч  человек.  В рамках федеральной целевой программы            «Снижение рисков и смягчение  последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года» в 2006-2010 гг., при акивном участии МЧС России реализованы мероприятия по совершенствованию системы предупреждения о цунами.

В результате выполнения мероприятий разработаны проекты, включающие новые технологии и аппаратно-программные комплексы, которые внедрены в Сахалинской области, Камчатском и Приморском краях, проведена коренная модернизация российской системы предупреждения о цунами (СПЦ).


Тревога цунами

Принятие решений об объявлении тревоги об угрозе цунами и отмены тревоги об угрозе цунами осуществляется на основе магнитудно-географического критерия и результатов обработки данных инструментальных и визуальных наблюдений за уровнем моря. Магнитудно-географический метод определения опасности возникновения цунами в результате подводного землетрясения использует два критерия:

  1. Географическое расположение эпицентра землетрясения в определенной области Тихого океана.
  2. Превышение порогового для этой области значения магнитуды.

Если оба критерия удовлетворены, то считается, что цунами возникнет, и тревога должна безусловно объявляться.

image2

При регистрации подводного землетрясения сейсмическая информация поступает в соответствующий пункт (центр) сейсмологической подсистемы, который рассчитывает и оценивает параметры землетрясений: координаты эпицентра, глубину гипоцентра землетрясения, магнитуду, цунамигенность землетрясения.

При очагах цунами в ближней зоне соответствующего цунамизащищаемого пункта ответственность за объявление тревоги цунами возложена на Геофизическую Службу Российской Академии Наук (http://www.ceme.gsras.ru/). Поэтому, при близком сильном землетрясении, в случае признания его цунамигенным, в первую очередь, по магнитудно-географическому критерию, соответствующая сейсмостанция немедленно формирует и передает в каналы связи по схеме оповещения сигналы и сообщения об угрозе цунами по регламенту работы системы. Одновременно параметры землетрясения передаются в соответствующий Центр СПЦ.

Специфика технологии функционирования СПЦ состоит в том, что если очаг цунамигенного землетрясения находится в ближней зоне относительно соответствующего пункта, то тревога по этому пункту (или району) объявляется немедленно.

Если землетрясение находится в дальней зоне Тихого океана, то имеется резерв времени для детального сравнительного анализа сейсмологических данных и данных измерений уровня моря, а также данных от зарубежных центров.

Центр СПЦ, получив предварительные параметры и оценку цунамигенности землетрясения, немедленно начинает анализ поступающей информации.

Одновременно начинается непрерывная обработка данных об уровне моря, поступающих от гидрофизической (уровенной) сети СПЦ.

На основе поступивших сейсмологических данных в Центре СПЦ производится предварительный расчет времен воздействия волн цунами на цунамизащищаемые пункты (времен подхода первой и последней волны цунами) и ожидаемых высот волн.

При наличии резерва времени, ведется непрерывный анализ информации, поступающей с сети измерений уровня моря. Данные измерений уровня моря позволяют определить, как сам факт возникновения волны, так и её основные параметры: оценку времени прихода, амплитуду первой волны и другие.

Наличие инструментальных наблюдений за уровнем моря позволяет подтвердить или отменить тревожное сообщение, переданное в соответствующий пункт, до которого волна цунами должна дойти позже.

Отмена угрозы цунами производиться по данным сети измерений уровня моря. Состояние угрозы цунами отменяется, если в течение нормативного времени после прихода волны цунами ни в одном пункте измерений не зафиксирован факт прихода волны цунами.

СПЦ сегодня, это:

- 11 специализированных широкополосных цифровых сейсмических станций с сейсмическими микрогруппами

- 16 пунктов регистрации станций сильных движений

- 3 региональных сейсмических информационно-обрабатывающих центра

- 23 береговых автоматизированных уровенных поста

- 3 территориальных Центра предупреждения о цунами

- комплекс донной гидрофизической станции в открытом океане

- высокоскоростные каналы сбора и распространения информации

- современные технологии и средства для оповещения об угрозе цунами

Сейсмическая подсистема

Сейсмическая система обеспечивает:

  • непрерывные наблюдения за сейсмологической обстановкой на акватории Тихого океана, включая Японское, Охотское и Берингово моря
  • обнаружение и регистрацию землетрясений на акватории Тихого океана, включая Японское, Охотское, Берингово моря, в круглосуточном непрерывном режиме
  • обработку сейсмических сигналов в автоматическом и автоматизированном режимах с целью оперативного определения параметров сильных землетрясений (время в очаге, координаты, магнитуда, глубина гипоцентра) на акватории Тихого океана, включая Японское, Охотское, Берингово моря, по одной станции, по локальной группе станций, по сети станций и оценки их цунамигенности
  • передачу результатов обработки сейсмологических данных (параметры очагов землетрясений) в центры СПЦ на региональном и федеральном уровнях
  • принятие решения об угрозе цунами по одной станции, по локальной группе станций, по сети станций при близких цунамигенных землетрясениях
  • передачу сигналов предупреждения о цунами на локальном, региональном и федеральном уровне по схемам оповещения СПЦ
  • обмен данными наблюдений с российскими и международными сейсмологическими центрами и центрами предупреждения о цунами
  • сбор, накопление и систематизация данных сейсмологических наблюдений, обобщение и анализ записей цунамигенных землетрясений в целях развития научно-методического и информационного обеспечения СПЦ

Гидрофизическая (уровенная) сеть

Гидрофизическая сеть обеспечивает:

  • непрерывные наблюдения за уровнем моря и измерения уровня различными методами;
  • передачу измеренных данных в центры сбора и обработки данных соответствующего уровня СПЦ;
  • обработку данных для обнаружения аномальных изменений уровня, фильтрация гидрологических явлений, обнаружение цунамиподобных сигналов и идентификация волн цунами;
  • расчет характеристик волн цунами (времена вступления, амплитуды, периоды);
  • сбор и накопление первичных измерительных данных об уровне моря;
  • получение и накопление данных о проявлениях цунами на берегу (величине заплеска, характере воздействия на объекты).

image19

image18

image20

Центры предупреждения о цунами

Центры предупреждения о цунами Росгидромета действуют в составе территориальных управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета.

image22

 

image24

image26

Центры предупреждения о цунами обеспечивают:

  • общее руководство деятельностью звена предупреждения о цунами территориальной подсистемы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций РСЧС-ЦУНАМИ и осуществление контроля выполнения задач по предупреждению о цунами
  • организацию и осуществление непрерывных наблюдений за уровнем моря для обнаружения волн цунами;
  • наблюдение за распространением цунами по данным регистрации изменения уровня моря

  • расчеты и прогнозирование характеристик цунами (времена подхода волн цунами к пунктам побережья, высоты волн цунами в пунктах побережья), анализ ситуации, принятие решений об объявлении тревоги цунами

  • своевременное предупреждение по данным сейсмических и гидрометеорологических станций, а также зарубежных служб предупреждения о цунами, территориальных центров по делам гражданской обороны и ликвидации последствий стихийных бедствий (территориальных центров МЧС России), органов исполнительной власти о вероятном возникновении цунами при подводных землетрясениях в дальней зоне
  • выпуск предупреждений об угрозе цунами в случаях обнаружения цунами по данным наблюдений за уровнем моря
  • поддержание необходимого уровня технического оснащения элементов информационно-управляющей подсистемы территориального центра СПЦ, обеспечивающей своевременное получение достоверной информации о цунами, её обработку и передачу по каналам связи информации о цунами согласно установленным схемам
  • оперативное и научно-методическое взаимодействие с СПЦ зарубежных стран в рамках участия России в Международной системе предупреждения о цунами в Тихом океане, действующей под эгидой Межправительственной океанографической комиссии (МОК) ЮНЕСКО
  • накопление, анализ и обобщение информации о цунами
  • обеспечение мероприятий по обучение и подготовка населения к действиям при чрезвычайных ситуациях, вызванных цунами

Информационно-вычислительные технологии, реализованные в Центрах предупреждения о цунами, основаны на самых современных аппаратно-программных решениях.

Современные высокоскоростные каналы связи обеспечивают оперативный сбор данных с сетей измерений, надежный обмен данными с зарубежными Центрами предупреждения о цунами, своевременное доведение сигналов и сообщений об угрозах цунами до предприятий, организаций и населения.

СПЦ сегодня обеспечивает:

  • оповещение об угрозах цунами в срок не позднее 4-х минут после регистрации землетрясения по макросейсмическим проявлениям для ближайших защищаемых пунктов
  • определение параметров землетрясений (время в очаге, координаты эпицентра, магнитуда, глубина очага) и оценка его цунамигенности в срок не более 7 минут при очагах в ближней зоне и не более 30 минут для удаленных землетрясений
  • анализ ситуации, принятие решений об объявлении тревоги цунами в срок не более 5 минут после получения параметров землетрясения
  • доведение сообщений вида «Шторм, цунами» до территориальных Центров МЧС России в срок не более 1 минуты
  • практически полное исключение пропусков цунами и снижение до минимума ложных тревог об угрозах цунами

Возрастание сейсмической активности в Тихоокеанском регионе, развитие инфраструктуры Дальнего Востока России свидетельствуют о жизненной необходимости дальнейшего развития российской системы предупреждения о цунами. По итогам работ 2006-2010 г.г. имеется четкое понимание основных направлений дальнейшего развития СПЦ России в 2011-2015 годах:

  • дальнейшее развитие и наращивание до оптимальной структуры наземных сетей автоматических сейсмических и гидрофизических (уровень моря) наблюдений и расширение зоны, охватываемой предупреждениями об угрозе цунами на территорию Хабаровского края и Магаданской области.
  • развертывание в Тихом океане и Японском море сети гидрофизических станций с донными датчиками в открытом океане для наблюдений за сейсмической обстановкой и уровнем океана для раннего и достоверного обнаружения цунами.
  • развитие и внедрение в практику работы новых методов и технологий наземных дистанционных радиолокационных наблюдений за цунами.
  • создание компонент систем предупреждения о цунами в Хабаровском крае и Магаданской области. Дальнейшее развитие, на новой технической и технологической базе трех территориальных Центров оперативного ситуационного анализа сейсмологических и гидрофизических данных в целях предупреждения о цунами, в том числе, разработка и внедрение новых информационно-вычислительных технологий и аппаратно-программных комплексов.
  • дальнейшее развитие, на новой технической базе, систем передачи данных и оповещения об угрозе цунами на федеральном, региональном и местном уровнях.
  • создание и внедрение новых информационно-вычислительных технологий повышенной точности для обеспечения своевременного и надежного предупреждения об угрозах цунами для особо важных объектов на Дальневосточном побережье России
  • создание и внедрение компьютерных систем для оперативной оценки последствий воздействия волн цунами на прибрежные населенные пункты

 

Реализацию мероприятий ФЦП «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в РФ до 2010 года» по модернизации системы предупреждения о цунами осуществляли коллективы ученых и специалистов организаций Росгидромета и Российской академии наук (РАН):

  • Научно-производственное объединение "Тайфун" (НПО «Тайфун»)
  • Дальневосточный региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт (ДВНИГМИ)
  • Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД)
  • Государственный океанографический институт (ГОИН)
  • Главный радиометеорологический центр (ГРМЦ)
  • Геофизическая служба РАН (ГС РАН)
  • Институт вычислительных технологий сибирского отделения РАН (ИВТ СО РАН)
  • Институт океанологии им. П. П. Ширшова (ИО РАН)
  • Институт вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения РАН (ИВМ и МГ СО РАН)
  • Институт Морской Геологии и Геофизики Дальневосточного отделения РАН (ИМГиГ ДВО РАН)