Совместная команда ученых России и зарубежных партнеров установила удивительную закономерность, которая может сыграть ключевую роль в предотвращении последствий разрушительных землетрясений. Им удалось обнаружить, что за несколько дней до сейсмических событий параметры внутренних гравитационных волн (ВГВ), возникающих в атмосфере, начинают заметно изменяться. Это открытие открывает перед наукой новые возможности создания методов молниеносного оповещения о грядущих катастрофах. Результаты опубликованы в ведущем российском научном журнале, а сам проект воплотил в себе опыт разных академических школ — Института динамики геосфер РАН, ИКИ РАН, Высшей школы экономики (ВШЭ), а также зарубежных исследователей.
Первые призна́ки землетрясений: что удалось зафиксировать
В ходе исследования специалисты во главе с академиком В.В. Адушкиным и профессором Сергеем Попелем на протяжении нескольких лет анализировали спутниковые данные, собранные в периоды сильных землетрясений в странах Центральной Азии — Узбекистане (май 2013), Киргизии (январь 2007) и Казахстане (январь 2013). В каждом случае заметно изменялись характеристики ВГВ на высотах, соответствующих средней атмосфере — в частности, вертикальная длина волн увеличивалась примерно за пять суток до подземного толчка.
Важной особенностью этих волн является то, что они имеют как продольную, так и поперечную составляющую, и отличаются от обычных звуковых волн. Особенно крупные амплитуды — до 14–19 километров по вертикали — свидетельствуют о весьма мощных конвективных потоках, запускаемых изменениями в литосфере перед землетрясением.
Как связаны процессы в коре и атмосфере
Наблюдения показали: за несколько суток до сейсмических событий в недрах Земли обостряются циклические вибрации, так называемые сейсмогравитационные волны. Эти процессы способствуют выбросу из коры горячих литосферных газов, что, в свою очередь, приводит к возникновению температурных скачков в атмосфере и генерации ВГВ. Иными словами, сама природа предупреждает о возможной опасности, задолго до первых толчков.
Сергей Попель, руководитель лаборатории ИКИ РАН и профессор факультета физики ВШЭ, объясняет: «В результате нестабильности, возникающей из-за процессов в литосфере, атмосфера реагирует появлением выраженных ВГВ. В верхних слоях, когда волны достигают мезосферы, возможно их разрушение и последующий переход их энергии в тепло, что в итоге сказывается на температуре атмосферных слоев». Благодаря такому физическому механизму становится возможным быстро и дистанционно отследить активизацию процессов, предшествующих сейсмокатастрофам.
Инновационный подход и роль спутниковых данных NASA Giovanny
Научным прорывом стало использование данных дистанционного зондирования атмосферы со спутниковых платформ, представленных на платформе NASA Giovanny. Ранее такие сведения никогда не применялись для выявления признаков надвигающихся землетрясений. Спутниковые наблюдения позволяют получить высокоточные температурные показатели в среднем слое атмосферы — как раз в тех регионах, где повышена сейсмическая активность. Обработка большого объема данных открыла исследователям возможность чётко выделять аномалии в поведении ВГВ, напрямую связанные с процессами в земной коре.
Дальнейший анализ показал: рост вертикальной длины ВГВ начинается за 4–5 дней до события, максимального значения достигает примерно за двое суток, а за день до землетрясения этот показатель резко снижается. Такой четкий цикл заметно облегчает задачу точного и своевременного предупреждения о возможных толчках.
Перспективы для глобального прогнозирования землетрясений
Полученные результаты — убедительное доказательство того, что эффективный мониторинг атмосферы и недр Земли благодаря интеграции спутниковых технологий и классической геофизики, может открыть новую эру в борьбе с одной из самых опасных стихийных угроз. Команда Института динамики геосфер РАН, ИКИ РАН и Высшей школы экономики убеждена: подход, основанный на выявлении изменений во внутренних гравитационных волнах, способен существенно повысить эффективность краткосрочных прогнозов и минимизировать потери человечества в будущем.
Совместная научная работа В.В. Адушкина, Сергея Попеля и их коллег демонстрирует, что инновационные методы, основанные на современных спутниковых данных, помогают сделать шаг навстречу новой, более безопасной реальности. Оптимистичный взгляд на ближайшее будущее науки позволяет надеяться, что своевременное предупреждение о землетрясениях и эффективные меры снижения ущерба скоро станут нормой благодаря труду талантливых исследователей и передовым технологиям.
