Геодезия при прогнозировании землетрясений

С момента возникновения первых землетрясений общество преследует неукротимое желание возможности прогнозирования и предсказания этих природных явлений. В течение многих столетий именно данная проблема оставалась нерешенной. Изначально группы исследователей со всего мира занимались исследованием не только разрушительных последствий землетрясений, но и анализировали предшествующие изменения в природе. Тем не менее, все попытки ученых практически всегда увенчивались неудачей.

Общее число жертв землетрясений на нашей планете за последние 400 лет достигло примерно 5 миллионов человек, почти половина из них произошло на территории Китая. Такие сильные колебания составляют 15% от общего количества природных катастроф и занимают 3-е позицию среди стихийных бедствий, отдавая лидерство тропическим ураганам и наводнениям.

Сам процесс представляет собой упругие волны, распространяющиеся с огромной скоростью в толще горных пород. По характеру этого явления в их основных очагах выделяют несколько видов землетрясений:

• тектонические землетрясения - появляются в итоге неконтролируемого снятия напряжения при подвижках в районе разломов в земной коре;
• вулканические землетрясения – возникают в результате непредвиденных перемещений магматических элементов в недрах планеты или по причине образования разрывов под воздействием этих трансформаций;
• техногенные землетрясения – являются итогом ядерных подземных испытаний, заполнений водохранилищ, добычи нефти и газа посредством нагнетания жидкости в скважины, а также взрывных работы при добыче полезных ископаемых.

Существуют различия в способах выявления магнитуд близких, удаленных, неглубоких и глубоких землетрясений. Установленные по разным типам волн земные колебания отличаются по величине. Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются таким образом:

• 2 - самые слабые, практически не ощущаемые толчки;
• 4'/2 - слабые толчки, которые приводят к незначительным разрушениям;
• 6 - умеренные разрушения;
• 8'/2 - самые мощные из известных на сегодняшний день землетрясений.

Интенсивность земных колебаний оценивается в баллах при исследовании района по коэффициенту вызванных ими разрушений наземных зданий или деформаций поверхности Земли.

Геодезический мониторинг – лучший способ прогнозирования землетрясений

Геодезическим методом определяют динамические сдвиги по линиям, которые перпендикулярны начальному сейсмогенному разлому. Причем подобные расчеты проводят на таких пунктах мониторинга, которые установлены вблизи параллельных произошедшим деформациям линий. Контроль осуществляется с постоянным расположением на пунктах базовых приемников современной спутниковой навигации. Эти станции располагают под укрытиями, куда подключают модули дистанционного управления и сбора сведений, предназначенные для передачи информации в центр их обработки по беспроводной связи. Технический итог: увеличение точности и эффективности прогноза.

Кризис в проблеме предсказания землетрясений является результатом необъективно выбранной стратегии ее решения.

Выполненными в последние десятилетия исследованиями было установлено, что вопрос прогноза природных катастроф решается способами геодезических прямых средств.

Рисунок 1. Важность геодезического мониторинга. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Реализация грамотного прогнозирования землетрясения возможна только посредством применения ключевых методов геодезии, которые пригодны также для обнаружения вероятных мест подготовки будущих землетрясений и для предсказания времени в районах, недоступных для проведения инженерно-геодезических исследований непосредственно в очаговых зонах.

Деформационно-геодезический метод

Данный способ считается наиболее результативным, так как демонстрирует высокие результаты в точности прогнозирования землетрясений. При подготовке сильных земных колебаний систематическое изгибание испытывает и поверхность планеты над очагом, являющимся верхней границей разлома. Именно участие территориальных зон в процессе подготовки очаговых изменений и открывает реальные шансы для нахождения прямого искомого признака. Отслеживать явления накопления сейсмогенных смещений возможно только путем применения деформационно-геодезического метода, которые определяет разрушения земной поверхности в десятки километров. Именно такое использование геодезического мониторинга позволяет ученым открыть путь к прогнозу точного места очага очередного землетрясения.

Указанным геодезическим способом можно определять силы готовящейся катастрофы. Это возможно в связи с тем, что сила землетрясения непосредственно связана с параметрами очага. Следует отметить, что в сейсмологии сдвиги бортов разлома называют «подвижной точкой в очаге». Следовательно, если посредством геодезического мониторинга вычислить длину предстоящего землетрясения, а также какой магнитуде соответствует определенная точка очага, определяющая максимальную силу земных колебаний.

Подобная схема деформационно-геодезического мониторинга позволяет осуществлять два научных прогноза - точный прогноз места будущего очага землетрясения и прогноз максимальной силы, которую может породить изучаемый очаг. Главным препятствием на пути к прогнозированию точного времени земной катастрофы является незнание действительных закономерностей процессов разрушения поверхности Земли. А так как на сегодняшний день среди способов мониторинга нет ни одного, способного корректно определить указанные закономерности, то единственно верным решением является широкое комплексирование геодезических и инженерных методов.

Значимость геодезических методов при прогнозировании землетрясений

Применение геодезических способов в чистом виде не позволяет решать серьезные задачи, и вот почему.

1. При проведении геодезических исследований изменений расположений контрольных пунктов, по динамике которых можно предсказать землетрясения, время от времени будут возникать ошибки, напрямую связанные с человеческим фактором и неточностью измерений.
2. Геодезическая бригада, единожды проведя мониторинг ситуации и вычислив координаты контрольных баз, в следующий раз получит совершенно иные результаты. Искажения от исходных данных, даже при отсутствии динамической составляющей на территории, образовываются по множеству причин. Главная причина - некорректной центрирование геодезических измерительных устройств на контрольном очаге, что в значительной мере снижает точность прогнозирования землетрясений. Другая причина заключается в отсутствии контрольных замеров.
3. Проведение огромного количества дублирующих измерений достаточно дорого и экономически не выгодно. К тому же у каждой группы исследователей будут собственные недочеты и ошибки при центрировании основных пунктов.

Таким образом, периодический геодезический мониторинг координат контрольных баз будет абсолютным без начальной привязки к итогам предыдущих измерений. Между тем, эффективный метод геодезии для прогнозирования земных колебаний, согласно методике, предназначен для накопления относительных динамических смещений координат конечных пунктов, а абсолютный показатель полученных координат для проведения оценки прогнозирования землетрясений. Чтобы точно проводить геодезические измерения в постоянной динамике, нужно уйти от абсолютных размеров и перейти к измерениям относительным. Такой технический результат возможно получить с помощью инженерного мониторинга, который характеризуется выявлением динамических смещений по линиям, перпендикулярным сейсмогенному разлому в исследуемом участке и служит явным предвестником будущего землетрясения.

Динамические сдвиги по перпендикулярным устанавливают геодезическим способом, который отличается тем, что все измерения проводят на пунктах контроля, установленные вдоль линий под укрытиями с возможностью удаленного управления, а к каждой базовой станции подключают модули сбора данных, которые по беспроводной связи передают собранные данные в центр сбора и обработки сведений.