Представьте, что 100-миллионная масса камней, почвы, грязи и деревьев сползает с горы в 30 милях от крупного города, и никто не знает, что это произошло до нескольких дней спустя.
Так было и после того, как тайфун Моракот обрушился на Тайвань в 2009 году, в течение 24 часов сбрасывая около 100 дюймов осадков в южных районах острова. Известный как оползень Сяолинь, названный в честь деревни, которую он ударил и уничтожил, толстый ковер мусора, который он оставил, задушил 400 человек и забил близлежащую реку. Хотя всего в часе езды от многолюдного города Тайнань, чиновники не знали об оползне два дня.
«Быть настолько близким и не знать, что произошло что-то катастрофическое, просто поразительно», - отмечает Колин Старк, геоморфолог в Ламонт-Доэрти, Обсерватория Земли (LDEO). Но теперь, «сейсмология позволяет нам сообщать о таких событиях в режиме реального времени». Исследования, опубликованные на прошлой неделе в журнале Science Старком и ведущим автором сейсмологом LDEO Йораном Экстремом, показывают, что ученые, вооруженные данными из Глобальной сейсмографической сети, могут не только точно определить где произошел большой оползень, но он также может показать, как быстро перемещалась взбалтывающаяся масса, как долго она закончилась, ее ориентация в ландшафте и сколько материала перемещалось.
Все это можно сделать дистанционно, не посещая оползня. Кроме того, это можно сделать быстро, в отличие от более утомительных методов, обычно используемых для оценки характеристик оползня. Раньше ученым приходилось ждать сообщений об оползне, чтобы отфильтровать их, и, получив предупреждение, они искали фотографии и спутниковые снимки слайда. Если бы они могли, они координировали поездки на оползневый язык - задолго до события - чтобы оценить массу нарушенной породы.
Но новый метод ставит обнаружение и характеристику оползней в соответствие с тем, как ученые в настоящее время отслеживают землетрясения издалека. Так же, как дрожат сейсмометры, когда энергия сильного землетрясения попадает в их местоположения, позволяя сейсмологам определить точное местоположение, глубину и направление разрыва, а также количество энергии, выделяющейся во время землетрясения, и тип тектонических плит разлома, скользящих вдоль, эти самые сейсмометры движутся во время оползня. Тряска - это не безумные подергивания, обычно наблюдаемые на сейсмографах землетрясений или взрывов - подписи длинные и извилистые.
Экстрем и его коллеги потратили много лет, прочесывая множество сейсмических данных в поисках необычных сигнатур, которые невозможно отследить типичными землетрясениями. Ранее их работы по сейсмическим сигнатурам в тектонически мертвой Гренландии классифицировали новый тип сотрясений, называемый «ледниковые землетрясения». Но происхождение недавних исследований оползней можно проследить до тайфуна Моракот.
После того, как шторм обрушился на Тайвань, Экстрем заметил кое-что странное на глобальных сейсмических картах - их покачивания указывали на то, что где-то на острове произошло несколько сотрясений, каждое из которых вызвало землетрясение силой более 5 баллов. «Изначально ни одно другое агентство не обнаружило и не обнаружило четыре обнаруженных нами события, поэтому весьма вероятно, что мы обнаружили что-то особенное», - пояснил Экстрем. Несколько дней спустя начали поступать сообщения об оползнях, в том числе о чудовище, которое пронеслось через Сяолинь, подтверждая гипотезу ученых об источнике событий.
Вид на обломки тайваньского оползня Сяолинь. (Фото Дэвида Петли) Оснащенные сейсмическими данными об оползне в Сяолине, авторы разработали компьютерный алгоритм для поиска контрольных сейсмических сигнатур крупных оползней в прошлых записях и по мере их возникновения. После сбора информации о 29 крупнейших оползнях, которые произошли во всем мире в период с 1980 по 2012 год, Экстрем и Штарк начали деконструировать энергии и амплитуды сейсмических волн, чтобы узнать больше о каждом из них.
Руководящие принципы, лежащие в основе их метода, можно проследить до третьего закона движения Ньютона: для каждого действия существует равная и противоположная реакция. «Например, когда камень падает с горы, пик внезапно становится светлее», - объясняет Сид Перкинс из ScienceNOW . Гора «поднимается вверх и удаляется от падающего камня, создавая начальные движения грунта, которые показывают размер оползня, а также направление его движения».
Просматривая все свои анализы, Экстрем и Штарк находят, что независимо от того, был ли оползень вызван извергающимся вулканом или обрывом, пропитанным дождевой водой, характеристики оползня определяются длиной горного склона, который обрывался, чтобы вызвать оползень. Эта согласованность намекает на неуловимые до сих пор широкие принципы, определяющие поведение оползней, которые помогут ученым лучше оценить будущие опасности и риск от неудачных склонов.
Для тех, кто изучает оползни, статья является оригинальной по другой причине. Дэвид Петли, профессор Даремского университета в Великобритании, пишет в своем блоге, что «теперь у нас есть методика, позволяющая автоматически обнаруживать крупные оползни. Учитывая, что они, как правило, происходят в очень отдаленных районах, о них часто не сообщают ».
Петли, который изучает динамику оползней, написал сопутствующую статью к статье Экстрема и Старка, также опубликованную в журнале « Наука», в которой представлены некоторые перспективы новых результатов. Он отмечает, что «методика в настоящее время переопределяет большие быстрые оползни на порядок, требуя значительной работы, например, со спутниковыми изображениями для фильтрации ложноположительных событий. Тем не менее, это открывает путь к истинному глобальному каталогу скальных лавин, который поможет лучше понять динамику высокогорных районов. Это также может позволить в режиме реального времени обнаруживать крупные оползни, перекрывающие долины, обеспечивая систему предупреждения для уязвимых общин вниз по течению ».
До и после просмотра оползней, которые в 2010 году скользили по леднику Сиачен в северном Пакистане. (Изображение через науку / Экстрем и Старк) Понимание, полученное с помощью метода Экстрема и Старка, легко можно увидеть на поразительном примере оползня, произошедшего на севере Пакистана в 2010 году. Спутниковые снимки обломочного потока, который распространяется по флангам ледника Сиачен, позволяют предположить, что событие было вызвано один, может быть, два эпизода провала склона. Тем не менее, Экстрем и Старк показывают, что обломки соскользнули с семи крупных оползней в течение нескольких дней.
«Люди редко видят большие оползни; как правило, они видят только последствие », - отмечает Экстрем. Но благодаря ему и его соавтору ученые всего мира теперь могут быстро получить первый взгляд.
