Изменение климата усугубляет многие природные угрозы, включая засухи, волны жары и штормовые нагоны. Теперь в этот перечень добавились землетрясения: ученые выяснили, что по мере ускорения таяния горных ледников талая вода, просачиваясь вглубь земли, увеличивает риск разрушительных подземных толчков.
Доказательства нашли под Гранд-Жорасом — покрытой ледниками вершиной в составе массива Монблан, где находятся самые высокие горы Западной Европы. Точные сейсмические записи показали, что волна жары в 2015 году вызвала всплеск небольших землетрясений под горой. Они не были разрушительными — но известно, что вероятность сильных землетрясений возрастает с увеличением частоты слабых.
«Это резко повышает опасность», — подчеркнул старший сейсмолог Тони Крафт из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich).
Ученые давно знают о роли воды в толще горных пород в запуске землетрясений. Когда она проникает в поры скал, дополнительное давление может ослабить силы, удерживающие разломы закрытыми, что приводит к их смещению. Например, на востоке Тайваня движение вдоль разлома, который вызвал землетрясение магнитудой 6,8 в 2003 году, по-видимому, меняется в зависимости от сезона дождей. Тот же механизм работает в кластерах землетрясений, которые иногда провоцируют добычей природного газа методом гидроразрыва, хранением сточных вод и проектами по выработке геотермальной энергии закачкой воды глубоко под землю.
Глобальное потепление также высвобождает воду в землю, растапливая горные ледники. До сих пор эту связь с землетрясениями не удавалось убедительно доказать, но новое исследование представляет веские аргументы, отметил сейсмолог Кванхи Ким из Пусанского университета: «Оно предоставляет множество доказательств, что геосфера реагирует на изменение климата».
В регионе Монблана также наблюдается четкая сезонная тенденция: в конце лета, после того как талая вода с ледников проникает в горные породы, небольшие толчки учащаются, а ранней весной они становятся реже. Крафт и его коллеги решили детально изучить сейсмические данные, чтобы выяснить, влияет ли изменение климата на долгосрочный тренд.
«Цель — получить максимально объективную картину сейсмичности», — сказал он.
Данные, послужившие основой опубликованного в журнале Earth and Planetary Science Letters исследования, взяли с высокочувствительного сейсмометра, установленного в 2006 году примерно в 13 км к югу от Гранд-Жораса. Он зафиксировал более 12 000 землетрясений, оставшихся незамеченными из-за их слабой магнитуды.
Записи показали резкий скачок магнитуды и частоты толчков, начиная с 2015 года, после того как сильная жара растопила высокогорный лед, говорит сейсмолог Верена Саймон из ETH Zürich. Анализ погодных данных показал, что более сильные волны жары, по-видимому, приводят к более выраженным скачкам сейсмичности — с задержкой в год для мелких землетрясений и два года для толчков на глубине до 7 км.
Похоже, талая вода нашла пути через горы и подготовила больше разломов к разрыву — а значит, «система должна была достичь переломного момента», объясняет Саймон.
Знаменитый 11-километровый тоннель под Монбланом уже показал, как легко вода проникает внутрь гор. Строительство тоннеля в начале 1960-х годов осложнялось потоками воды, и она была пресной, без минералов, которые накопила бы при медленном просачивании сквозь горные толщи.
В сочетании с сейсмическими данными исследователей и более широкими моделями таяния в Альпах это складывается в «поразительно четкую картину», отмечает сейсмолог Уильям Эллсворт из Стэнфордского университета. Находящаяся под давлением вода быстро просачивается к разломам, которые часто находятся на грани скольжения, — и иногда подталкивает их к сдвигу.
«Практически везде Земля находится в относительно критическом состоянии», — констатирует геофизик.
Дополнительные годы наблюдений и исследования, показывающие аналогичный рост сейсмичности в других частях Альп, укрепят связь с климатом, считает геодинамик Филипп Вернан из Университета Монпелье. По его словам, сейсмические паттерны Альп сложны, и могут играть роль другие факторы — например, всплеск землетрясений как запоздалая реакция на строительство тоннеля.
Климатически обусловленные землетрясения вряд ли угрожают тоннелю или близлежащим городам — в целом, Альпы способны на землетрясения магнитудой до 6, и большая часть инфраструктуры рассчитана на такие толчки, успокаивает Крафт.
Но в других горных системах, включая Гималаи, возможны гораздо более сильные землетрясения — и там тоже интенсивно тают ледники. Если за пределами Альп происходят аналогичные процессы, ученым и местным сообществам нужно начать это учитывать, заключил он.