Земля: спящая и бодрствующая. Как изучают и прогнозируют извержения вулканов и землетрясения?

С момента гибели Помпеи и Геркуланума, извержение вулкана навсегда запечатлелось в сознании людей как одно из самых страшных природных бедствий: гнев Земли, пламя и пепел, а главное – кажущаяся непредсказуемость катастрофы. То же самое можно сказать и о землетрясениях. Несмотря на то, что человечество значительно продвинулось в вопросе прогнозирования таких явлений, процессы, происходящие в глубине нашей планеты, продолжают вызывать страх и восхищение. Задача ученых – понять, как работают вулканы, и научиться предсказывать их извержения.

В Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН ведется активная работа по исследованию вулканов Камчатки. Директор института, член-корреспондент РАН Алексей Юрьевич Озеров рассказал о том, как эта задача решается:

* Изучение истории: Ученые исследуют историю извержений вулканов, типы извержений и породы, характерные для последних тысяч лет.

* Геологические исследования: С помощью анализа пород ученые могут понять эволюцию и историю извержений конкретного вулкана.

* Изучение активного вулканизма: Отряды ученых выезжают на извергающиеся вулканы, фиксируя динамику извержений: высоту выбросов, направление лавовых потоков, сейсмическую активность.

Полученные данные используются для обеспечения безопасности населения, инфраструктуры и авиации. Например, сотрудники института оперативно информируют авиационные службы о пепловых шлейфах, пересекающих трассы полетов.

* Петрология: Анализ выброшенного вещества помогает понять состав магмы и механизмы извержений.

* Геофизические методы: "Просвечивание" недр с помощью геофизических методов позволяет выявить структуру под вулканом.

* Экспериментальная вулканология: Все полученные данные объединяются для создания динамической модели вулкана. В уникальной лаборатории моделирования механизмов движения ученые создают установки высотой до 19 метров, представляющие собой модели вулканов.

В этой лаборатории можно воспроизводить разные режимы извержений, менять параметры и фиксировать процессы с помощью высокоскоростных камер и акустических датчиков. Это позволяет делать прогнозы более точными.

Работа с землетрясениями представляет собой еще больший вызов, поскольку ученые могут взаимодействовать только с последствиями бедствия. Сильнейшее землетрясение у берегов Камчатки 30 июля 2025 года с магнитудой 8,8 баллов стало ценным источником знаний для сейсмологов.

Таким образом, Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН выполняет полный комплекс работ: от фундаментальных исследований и создания моделей до обеспечения безопасности и предупреждения населения.

В результате совместных усилий Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН были получены обширные данные о цунами, вызванном землетрясением. Аэрофотосъемка побережья с последующим использованием 2-метровой арктической цифровой модели рельефа позволила определить высоты затопления. Инструментальные измерения цунами проводились на островах Парамушир, Шумшу, Атласова и Онекотан, а экспедиционные исследования последствий цунами – на побережье Авачинской бухты.

Помимо изучения цунами, ученые занимаются комплексным анализом землетрясений. Этот анализ включает в себя регистрацию и локализацию землетрясений, обработку сейсмических сигналов, геологические и исторические исследования, а также изучение отложений цунами для определения периодичности сильных землетрясений в прошлом. Существует метод долгосрочного прогноза, основанный на анализе сейсмических "брешей" – зон, где давно не было сильных толчков. Для краткосрочных оценок используются данные скважинных измерений, например, мониторинг газового состава.

Вулканические зоны Камчатки привлекают внимание биологов, которые открывают там новые виды уникальных организмов. Например, из источника Солнечный, расположенного в кальдере Узон на Камчатке, были выделены анаэробные термофильные бактерии Thermanaerothrix solaris. Эти бактерии способны выживать при высоких температурах благодаря своим термостабильным белкам и другим биополимерам. Ферменты термофильных микроорганизмов находят широкое применение в биотехнологии, поэтому интерес к ним остается высоким.

Изучение вулканической активности на Земле помогает ученым лучше понимать строение других планет. Для строительства будущей лунной базы, например, ученые используют вулканические породы Камчатки и Приморского края, поскольку доступ к натуральному лунному грунту ограничен.

Наконец, сотрудники Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН разрабатывают новые подходы к краткосрочному прогнозированию сейсмической опасности. Анализируя зону Авачинского залива, они пришли к выводу о необходимости создания геофизической системы, способной обеспечивать среднесрочное и краткосрочное прогнозирование сильных камчатских землетрясений в районе Петропавловска-Камчатского.

Результаты исследований показали, что создание эффективной системы возможно при использовании подхода, направленного не на точное краткосрочное прогнозирование, а на качественную оценку текущей сейсмической опасности.

Рекомендуем подписаться