Глобальное потепление вызывает землетрясения в Альпах

Изменение климата ухудшает многие природные опасности, включая засухи, волны тепла и штормовые нагоны. Теперь к списку присоединился новый: землетрясения. Исследователи обнаружили, что поскольку глобальное потепление ускоряет таяние ледников на вершинах гор, талая вода, просачиваясь под землю, увеличивает риск разрушительных землетрясений.

Доказательства получены из-под Гранд-Жорас, покрытой ледником вершины в Альпах, которая является частью массива Монблан, где находятся самые высокие горы Западной Европы. Точные сейсмические записи показывают, что волна тепла в 2015 году спровоцировала волну небольших землетрясений под горой. Хотя сами толчки не были разрушительными, известно, что вероятность крупных землетрясений возрастает с частотой небольших. «Это резко увеличивает опасность», — говорит Тони Крафт, сейсмолог из ETH Zürich и соавтор нового исследования, опубликованного в Earth and Planetary Science Letters.

Ученые десятилетиями знали, что вода, находящаяся под давлением веса километров горных пород, играет ключевую роль в возникновении землетрясений. Когда вода просачивается в поровые пространства горных пород, дополнительное давление может противодействовать силам, которые удерживают разломы закрытыми, что приводит к сдвигу. Например, на востоке Тайваня движение вдоль разлома — того, который разорвался в результате землетрясения магнитудой 6,8 в 2003 году — как полагают, меняется в зависимости от сезона и количества осадков. Тот же механизм действует в кластерах землетрясений, иногда вызванных фрекингом природного газа, хранением сточных вод и передовыми проектами геотермальной энергетики, которые все закачивают воду под давлением глубоко под землю.

Глобальное потепление также может высвобождать воду в землю, поскольку оно растапливает горные ледники. До сих пор этот процесс не был убедительно связан с землетрясениями, но новая работа дает веские основания, говорит Кванхи Ким, сейсмолог из Пусанского национального университета. «Она предоставляет несколько линий доказательств того, что геосфера реагирует на изменение климата».

В районе Монблана существующие записи уже демонстрируют четкую сезонную тенденцию: небольшие толчки, как правило, усиливаются в конце лета, после того как талая вода из ледников проникает в скалы, и снова уменьшаются в начале весны. Но Крафт и его коллеги хотели увеличить масштаб сейсмической записи, чтобы увидеть, является ли изменение климата также движущей силой тенденции. «Цель состоит в том, чтобы иметь максимально беспристрастное представление о сейсмичности», — говорит Крафт. Он и его коллеги нашли это в записях с ближайшего высококачественного сейсмометра, установленного в 2006 году примерно в 13 километрах к югу от горы. Он зафиксировал более 12 000 землетрясений, которые ранее игнорировались из-за их малой величины.

Каталог показал явный скачок в магнитуде и частоте землетрясений, начиная с 2015 года, после того как сильная волна тепла растопила высокие альпийские льды, говорит Верена Саймон, сейсмолог из ETH Zürich и ведущий автор исследования. Затем исследователи изучили погодные записи за другие годы. Они обнаружили, что более сильные волны тепла, по-видимому, приводили к большим скачкам сейсмичности — хотя и с задержкой в год для неглубоких землетрясений и на 2 года для землетрясений на глубине до 7 километров. «Мы предполагаем, что система, должно быть, достигла точки срабатывания», — говорит Саймон, поскольку талая вода нашла пути через горы и подготовила больше разломов к разрыву.

Знаменитый 11-километровый туннель Монблан уже показал, как легко вода может течь через внутреннюю часть Гранд-Жорас и его соседей. Строительство туннеля в начале 1960-х годов было затруднено потоками воды. Вода была пресной, без минералов, которые она могла бы содержать, если бы она просачивалась через горы медленнее. Раскопки также выявили многочисленные разломы, созданные столкновением тектонических плит, которые сформировали Альпы, которые могли быть каналами, переправляющими воду вниз к зонам очагов землетрясений.

В сочетании с сейсмическими данными исследователей и более широкими моделями таяния Альп это складывается в «удивительно ясную картину», говорит Уильям Эллсворт, сейсмолог из Стэнфордского университета. Находящаяся под давлением вода быстро просачивается в разломы, которые часто находятся на грани сползания, и иногда выталкивает их за край. «По сути, везде Земля находится в относительно критическом состоянии», говорит Эллсворт.

Дополнительные годы данных или исследований, которые показывают аналогичный всплеск в других местах Альп, укрепят связь с климатом, говорит Филипп Вернан, геодинамик из Университета Монпелье. Сейсмические модели Альп сложны, говорит он, и могут играть роль и другие факторы. Например, говорит он, всплеск землетрясений может представлять собой запоздалую реакцию на раскопки туннеля Монблан и вызванный ими сдвиг в подводной части гор.

По словам Крафта, землетрясения, вызванные климатом, вряд ли будут угрожать туннелю или близлежащим городам. В целом, считается, что Альпы способны выдерживать землетрясения магнитудой до 6 баллов, и большая часть инфраструктуры построена так, чтобы выдерживать такие землетрясения. Но другие хребты, включая Гималаи, могут испытывать гораздо более сильные землетрясения, и там находится множество тающих ледников. Если та же динамика разыгрывается за пределами Альп, говорит Крафт, ученым и сообществам нужно начать принимать это во внимание. Похоже, что сокращение ледников в мире не будет происходить тихо.