Тихоокеанскому Северо-Западу грозит масштабное затопление после мегаземлетрясения

Новое исследование Virginia Tech предупреждает, что мощное землетрясение в сочетании с повышением уровня моря может значительно увеличить риск наводнений на Тихоокеанском Северо-Западе США. Это затронет тысячи жителей и объектов недвижимости в северной Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне, представляя угрозу, сравнимую с самим землетрясением.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что сильное землетрясение в зоне субдукции Каскадия способно вызвать проседание прибрежных земель на глубину до 2 метров. Такое опускание суши приведет к расширению официально установленной зоны затопления с вероятностью 1% (то есть территории с шансом затопления 1 к 100 ежегодно) на площадь от 90 до 300 квадратных километров.

Ведущий автор исследования Тина Дура, доцент геонаук в Колледже Наук Virginia Tech, указывает, что ранее расширение зоны прибрежного затопления после землетрясения в зоне Каскадия не оценивалось количественно. Последствия для землепользования могут значительно увеличить сроки восстановления региона после стихийного бедствия. Наиболее серьезные последствия ожидаются в густонаселенных районах южного Вашингтона, северного Орегона и северной Калифорнии.

Команда Дуры создала десятки тысяч моделей землетрясений, чтобы оценить возможный диапазон проседания суши, вызванного следующим крупным землетрясением в Каскадии. С помощью геопространственного анализа ученые количественно оценили расширение однопроцентной зоны затопления для 24 эстуариев и населенных пунктов вдоль зоны субдукции. Поскольку точное время следующего сильного землетрясения неизвестно, исследователи смоделировали последствия удара стихии как на сегодняшний день, так и на 2100 год, когда повышение уровня моря из-за изменения климата еще больше усилит эффект проседания земли.

Согласно оценкам исследования, если землетрясение произойдет сегодня, в расширенную зону затопления попадут дополнительно 14 350 жителей, 22 500 строений и 1250 километров дорог, что более чем удвоит подверженность наводнениям. Потенциальное затопление затронет пять аэропортов, 18 объектов критической инфраструктуры (включая школы, больницы, полицейские и пожарные участки), восемь очистных сооружений, одну электроподстанцию и 57 потенциальных источников загрязнения, таких как животноводческие фермы, автозаправочные станции и объекты утилизации твердых отходов.

К 2100 году, согласно локализованным прогнозам относительного повышения уровня моря Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), уровень моря вдоль зоны субдукции Каскадия может подняться почти на 1 метр по сравнению с сегодняшним днем. Это вызванное климатом повышение уровня моря усилит воздействие будущего проседания суши из-за землетрясения, что приведет к более чем троекратному увеличению числа жителей, зданий и дорог, подверженных риску затопления.

Непосредственным последствием проседания суши после землетрясения, как сегодня, так и в большей степени к 2100 году на фоне повышения уровня моря, станет задержка в реагировании и восстановлении из-за повреждения инфраструктуры. Долгосрочные последствия могут сделать многие прибрежные сообщества непригодными для жизни, как отмечает Дура, также связанная с Global Change Center.

Низменные земли, осушенные и защищенные дамбами для выпаса скота и ведения сельского хозяйства, столкнутся с серьезными экономическими потерями, поскольку усиление приливного затопления приведет к засолению почв и сделает их непригодными для использования. Дополнительные последствия включают эрозию природных систем, особенно прибрежных эстуариев, приливно-отливных водно-болотных угодий, а также защитных дюн и пляжей. Эти природные буферы смягчают воздействие штормовых нагонов, рассеивают энергию волн, предотвращают эрозию и защищают собственность. Потеря этих экосистем может оказаться необратимой, а перемещение вглубь суши будет ограничено рельефом и существующей застройкой.

Утрата приливно-отливных водно-болотных угодий напрямую влияет на экосистемные услуги, такие как фильтрация воды, среда обитания для рыб и прибрежных птиц, а также способность накапливать углерод. Тина Дура, также связанная с Fralin Life Sciences Institute, подчеркивает, что эти угодья функционируют как природные поглотители углерода, и их эрозия или превращение в приливные отмели значительно снижает их способность связывать углерод.

Зона субдукции Каскадия является частью так называемого «Огненного кольца», где Тихоокеанская тектоническая плита встречается с другой плитой, что вызывает сильнейшие землетрясения и большинство вулканических извержений в мире. Однако сильного землетрясения (магнитудой более 8.0) в зоне Каскадия не происходило с 26 января 1700 года. Это делает изучение геологических свидетельств прошлых землетрясений и связанного с ними проседания суши критически важным для понимания этой угрозы.

Дура и ее команда документируют геологические свидетельства прошлых проседаний земли в рамках Рабочей группы по палеосейсмологии при Cascadia Region Earthquake Science Center (CRESCENT). Этот центр при Университете Орегона, финансируемый Национальным научным фондом, обеспечивает основу для междисциплинарного сотрудничества в решении научных и общественных проблем, связанных с зоной субдукции Каскадия.

Их исследование геологических данных за последние шесть-семь тысяч лет показывает, что на Тихоокеанском Северо-Западе произошло 11 сильных землетрясений с периодичностью примерно от 200 до 800 лет. Последнее такое землетрясение привело к немедленному опусканию прибрежной полосы на 0,5-2 метра. Уникальность Каскадии в том, что большинство ее эстуариев населены, и все они находятся прямо в зоне потенциального проседания. По мнению Дуры, именно здесь проседание может иметь более серьезные последствия, чем при других недавних крупных землетрясениях в мире.

Зоны субдукции, где одна тектоническая плита скользит под другую, существуют также у побережий Аляски, России, Японии, Индонезии, Новой Зеландии и Южной Америки. Вдоль участков этих зон верхняя плита изначально испытывает подъем. Давление между плитами постепенно накапливается веками. Землетрясение происходит, когда сцепление между плитами нарушается. В море плита поднимается, выталкивая воду вверх и вызывая цунами. На суше плита проседает, немедленно опуская береговую линию на величину до 2 метров.

Процесс начинается с сейсмических толчков, которые при землетрясении магнитудой 9.0 и выше длятся около четырех-шести минут. Во время толчков земля опускается, и в зависимости от уровня прилива низменные районы могут испытать немедленное затопление. Через 15-20 минут приходит цунами, вызывая дальнейшее затопление. Весь процесс занимает не более 30 минут, хотя несколько волн цунами могут следовать одна за другой в течение одного-двух часов. Однако опускание суши сохранится на десятилетия или даже столетия после землетрясения.

Исторические примеры подтверждают серьезность угрозы. Землетрясение 1960 года в Чили привело к затоплению соснового леса и ферм, превратив их в приливные болота, и затопило прибрежные города, вынудив жителей покинуть свои дома. Землетрясение 1964 года на Аляске потребовало переноса населенных пунктов и взлетно-посадочных полос на возвышенности. Землетрясение 2004 года у Суматры разрушило прибрежные аквакультурные хозяйства и вызвало эрозию берегов. Землетрясение 2011 года в Японии вызвало эрозию, нарушило работу портов и способствовало ядерной катастрофе. Эти глобальные примеры подчеркивают актуальность выводов исследования для оценки угроз и разработки стратегий смягчения последствий в тектонически активных регионах по всему миру.