Кратко — модель риска, оценка для городов и практические меры.
Основная формула риска:
- Риск = Опасность × Экспозиция × Уязвимость, т.е. $\mathrm{Risk}=Hazard\times Exposure\times Vulnerability$.
- Оценка ожидаемого годового убытка: $\mathrm{AEL}={\sum }_i{P}_i\cdot L_i$, где $P_i$ — вероятность события $i$, $L_i$ — потери при нём (в денежном выражении или доле от стоимости активов).
- Для случайных событий с среднемежсоединным интервалом $R$ вероятность хотя бы одного события за период $T$ (пуассоновская аппроксимация): $P=1-\exp (-T/R)$.
Оценка рисков по городам (на основании тектоники и истории извержений):
1) Сан‑Франциско
- Тектоника: разлом Сан‑Андреас, Хэйворд и сопутствующие разломы; крупные сдвиги в трансформной зоне. История: крупное событие $1906$ ($M\approx 7.9$).
- Основные угрозы: сильные колебания грунта (PGA высокие рядом с разломом), ликвефакция в заболоченных/заполненных зонах залива, вторичные пожары, локальные цунами/подводные оползни, повреждение портовой и транспортной инфраструктуры.
- Оценочная вероятность крупного события в обозримом горизонте: порядка $\sim 50\%-80\%$ за $30$ лет (оценочно, по региональным сейсмическим моделям).
- Уязвимости: плотная застройка на мягких отложениях, старые здания (нераспоряжённая кирпичная/мраморная кладка), критические трубопроводы и мосты без полноценной гибкости.
2) Токио
- Тектоника: субдукция Филиппинского и Тихоокеанского плит под Евразийскую/Евразийскую окраину — зоны сакана/Канто; история: Великий землетрясение Канто $1923$ ($M\approx 7.9$).
- Основные угрозы: сильная сейсмическая нагрузка от ближних и дальних разломов, цунами для прибрежных частей, выпадение вулканического пепла (из Фудзи/Сакурадзимы/других), пожары и отказы транспортных сетей в часы пик.
- Оценочная вероятность крупного удара в горизонте $30$ лет: порядка $\sim 50\%-80\%$ (зависит от конкретного сегмента).
- Уязвимости: чрезвычайно высокая плотность населения и зависимость от массового транспорта; значительная часть критической инфраструктуры сосредоточена в прибрежных районах и на насыпях.
3) Мехико (город)
- Тектоника: субдукция плиты Кокос под Северо‑Американскую; крупные события вблизи побережья (например, $1985$ — сильные разрушения в Мехико).
- Основные угрозы: усиление колебаний в мягких озёрных отложениях долины (резонанс), ликвефакция, отдалённые субдукционные землетрясения с сильными длительными колебаниями; активность вулкана Попокатепетль — пепел, лавовые выбросы, лахары.
- Уязвимости: старые и плохо армированные конструкции, высокий уровень населения, критическое водоснабжение и электроэнергия под угрозой, удалённость от моря не защищает от серьезных последствий из‑за грунтовых особенностей.
Комплекс мер по снижению уязвимости (приоритеты и практические шаги)
A. Управление риском и планирование (кратко/среднесрочно)
- Проведение детальной микрозонировки сейсмической опасности и карт опасных зон (ликвефакция, лавины, пеплопады) и обязательное её использование при зонировании строительства.
- Пересмотр планов размещения критических объектов: госпитали, электростанции, насосные станции, склады аварийных запасов — вне зон максимальной уязвимости или с дополнительной защитой.
- Разработка и регулярное тестирование планов эвакуации (цунами/извержение/землетрясение), создание понятных маршрутов и вертикальных убежищ в местах, где горизонтальная эвакуация затруднена.
B. Инженерные меры (высокий приоритет)
- Ретрофит / усиление критических зданий (больницы, пожарные станции, мосты, дамбы, узлы связи). Приоритет — объекты критической инфраструктуры; практика: сначала $100\%$ критических объектов, затем уязвимые жилые массивы.
- Применение сейсмостойких конструкций и технологий (включая базовую изоляцию и демпферы) при новом строительстве.
- Укрепление и гибкая прокладка магистральных трубопроводов и линий связи; создание резервных кольцевых схем (резервные источники воды и электроэнергии).
- Защитные сооружения от цунами там, где оправдано: волнозащитные дамбы, лонгсайны и проектирование портовой инфраструктуры с учётом возвышения воды и времени эвакуации.
C. Оповещение и мониторинг (кратко)
- Системы раннего оповещения о землетрясениях (EEW) с выдачей предупреждений за секунды — десятки секунд для отключения транспорта, газа, открытия лифтов и запуска аварийных протоколов.
- Сети сейсмометров, GPS/GNSS для детекции смещений, InSAR для мониторинга деформаций, DART/боя для раннего обнаружения цунами, плотное наблюдение вулканов (газовый мониторинг, сейсмика, спутниковые наблюдения).
- Автоматизированное отключение опасных линий (газ, химия) при срабатывании EEW.
D. Общественная готовность и нормативы (кратко)
- Жёсткие строительные нормы (обязательное обновление под новые знания о риске), обязательная проверка и сертификация конструкций, программы субсидирования ретрофита для уязвимых домов.
- Обучение населения, регулярные учения (earthquake drills, tsunami drills), распространение карточек действий при пеплопадах и лахарах.
- Планирование запасов продовольствия/воды/медпрепаратов и логистика их доставки.
E. Вулканические угрозы (специфично для регионов с активностью)
- Зоны исключения вокруг активных вулканов, мониторинг активности и планы по временной эвакуации.
- Планы по очистке пепла (оборудование, расписание очистки кровель, фильтрация воды), защита критической электроники и систем вентиляции от пепла.
F. Финансовые и организационные меры
- Резервы на ликвидную помощь и механизмы страхования/катастрофического страхования, механизмы быстрого восстановления критических услуг.
- Межрегиональное сотрудничество (порты, торг), планы логистики поставок в первые $1$–$14$ дней после события.
Реализация по временным этапам
- Краткосрочно ($1$–$5$ лет): микрозонирование, раннее оповещение, ревизия критических активов, первые приоритетные ретрофиты, учения.
- Среднесрочно ($5$–$20$ лет): масштабный ретрофит мостов/водопровода/электростанций, инженерные проекты прибрежной защиты, модернизация норм.
- Долгосрочно (> $20$ лет): перестройка уязвимых прибрежных районов, перемещение критических объектов, полная интеграция устойчивых систем в городской план.
Контроль эффективности (метрики)
- Снижение ожидаемых годовых потерь: отслеживать $\mathrm{AEL}$ до и после мер; цель — уменьшить $\mathrm{AEL}$ на значимую долю (целевой показатель зависит от бюджета и риска).
- Доля критических объектов, прошедших ретрофит: целевой порог сначала $100\%$ критичных, затем $>50\%$ уязвимых жилых.
- Время восстановления критических служб после события (target: восстановление водо/электроснабжения базовых сервисов в течение $72$ часов для важных узлов).
Короткое резюме
- Рисок для прибрежных мегаполисов Тихоокеанского огненного пояса высок и мультигранен (землетрясения, цунами, вулканизм, вторичные эффекты). Снижение уязвимости требует сочетания строгих норм строительства и ретрофита, систем раннего оповещения и плотного мониторинга, устойчивых планов эвакуации и финансирования восстановления. Приоритет — защита критической инфраструктуры и повышение устойчивости транспортных и водных сетей, поскольку это минимизирует каскадные последствия для населения и экономики.