Động đất khó dự báo, vì sao?

Một chiếc tàu bị sóng thần cuốn lên tận nóc ngôi nhà hai tầng ở Iwate (Nhật Bản), trong trận động đất gây sóng thần khủng khiếp, tháng 3/2011.

“Nhát dao cứa vào Trái đất”

Nhà địa chấn học James Jackson (Đại học Cambridge, Vương quốc Anh) nói: "Hãy tưởng tượng một tờ giấy bị xé rách, nhưng với tốc độ khoảng 2 km/s. Trận động đất ngày 28/3 đã dịch chuyển vết đứt gãy, giống như nhát dao cứa sâu vào Trái đất". Ông Jackson nhận định trận động đất bắt nguồn từ những nứt vỡ kéo dài suốt một phút trên vỏ Trái đất, gây ra các chuyển động ngang trên mặt đất với sức tàn phá vô cùng khủng khiếp. Giám đốc Ủy ban Cứu hộ quốc tế tại Myanmar Mohamed Riyas cho rằng phải mất nhiều thời gian mới đánh giá được đầy đủ mức độ tàn phá của trận động đất. Tương tự, người đứng đầu tổ chức nhân đạo World Vision Myanmar Kyi Minn cho rằng có thể mất nhiều tháng, thậm chí nhiều năm để tái thiết một số khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề từ trận động đất tại Myanmar.

Động đất cũng không phải là điều gì đó quá xa lạ với Myanmar, nơi đã ghi nhận 6 trận động đất mạnh 7 độ trở lên trong giai đoạn 1930-1956, gần đường đứt gãy Sagaing kéo dài từ bắc xuống nam.

Hậu quả thảm khốc của trận động đất trở nên rõ ràng theo từng giờ với nhà đổ sập, mặt đường nứt toác, những cây cầu gục ngã. Khủng hoảng chồng khủng hoảng - Arif Noor, Giám đốc quốc gia My-anmar của tổ chức nhân đạo Care nói và nhấn mạnh những vết sẹo về thể chất và tinh thần của thảm họa này sẽ kéo dài trong nhiều thập niên. Cộng đồng quốc tế ngay lập tức đã hỗ trợ Myanmar tìm kiếm người chết, người mất tích, cấp cứu người bị thương và viện trợ nhu yếu phẩm cũng như vật dụng cần thiết cho người dân. Người phát ngôn của Liên hợp quốc Stephane Dujarric kêu gọi: "Chúng ta phải hành động nhanh chóng để cứu trợ trước khi cuộc khủng hoảng khủng khiếp này trầm trọng thêm".

Cậu bé với quyển sách nhặt được từ đống đổ nát ở thành phố Jenderes (Syria), sau trận động đất tháng 2/2023.

Những trận động đất khủng khiếp

Chỉ tính riêng từ năm 2000 đến nay, theo Hãng tin Pháp AFP, đã có 9 trận động đất vô cùng tồi tệ. Cụ thể, ngày 26/12/2004, một trận động đất mạnh 9,1 độ Richter xảy ra ngoài khơi bờ biển Sumatra (In-donesia) gây ra sóng thần làm hơn 230.000 người ở 14 quốc gia thiệt mạng, trong đó, riêng Indonesia có 170.000 người thiệt mạng. Đây là trận đông đất mạnh nhất từng được ghi nhận ở châu Á và là thảm họa thiên nhiên tồi tệ nhất đầu thế kỷ 21. Tâm chấn ngoài khơi đã tạo ra một đợt sóng thần tàn khốc cao hơn 30m, tấn công vào các khu vực ven biển nhiều quốc gia.

Vào ngày 12/1/2010, một trận động đất mạnh 7 độ Richter đã tàn phá thủ đô Port-au-Prince của Haiti và khu vực xung quanh. Trận động đất đã chia cắt đất nước này khỏi các khu vực còn lại của thế giới trong 24 giờ, cướp đi sinh mạng của hơn 200.000 người; 1,5 triệu người mất nhà cửa và phá hủy phần lớn cơ sở hạ tầng yếu kém của Haiti.

Ngày 8/10/2005, trận động đất 7,6 độ Richter làm rung chuyển miền Bắc Pakistan và khu vực tranh chấp Kashmir với Ấn Độ đã cướp đi mạng sống của 73.000 người và khiến 3,5 triệu người mất nhà cửa.

Ngày 6/2/2023, trận động đất mạnh 7,8 độ Richter xảy ra ở thành phố Gaziantep của Thổ Nhĩ Kỳ, gần biên giới Syria. Đây là trận động đất lớn nhất ở đây trong gần một thế kỷ, cùng với trận động đất mạnh 7,5 độ Richter tiếp sau đó đã biến toàn bộ khu vực lân cận của các thành phố ở đông nam Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc của Syria thành đống đổ nát. Tính đến ngày 13/2 cùng năm, có nghĩa là sau 1 tuần, ít nhất 35.224 người đã thiệt mạng.

Ngày 26/12/2003, trận động đất mạnh 6,6 độ Richter ở Đông Nam Iran đã phá hủy thành phố cổ Bam, cướp đi sinh mạng của ít nhất 31.000 người. Gần 80% cơ sở hạ tầng của Bam bị hư hại và Tòa thành sa mạc - từng được coi là tòa nhà bằng gạch nung lớn nhất thế giới, sụp đổ.

Trận động đất mạnh 7,7 độ Richter ngày 26/1/2001 đã làm rung chuyển bang Gujarat, miền Tây Ấn Độ, khiến hơn 20.000 người thiệt mạng; san phẳng các tòa nhà ở thị trấn Bhuj gần biên giới với Paki-stan.

Vào ngày 11/3/2011, trận động đất và sóng thần ở Tohoku là trận động đất lớn nhất được ghi nhận ở Nhật Bản cho đến nay. Tâm chấn của nó nằm cách bờ biển phía đông bắc của đảo Honshu khoảng 72km. Trận động đất mạnh đến mức sau đó các chuyên gia ước tính rằng Trái đất đã bị dịch chuyển từ 10 đến 25cm trên trục của nó và đảo Honshu cũng di chuyển 2,4m về phía đông. Đợt sóng thần cao 40m khi bức tường nước di chuyển với tốc độ của máy bay phản lực đã quét sạch toàn bộ thị trấn, làng mạc và phá vỡ các hệ thống phòng thủ rồi vượt qua tường chắn sóng đã được lắp đặt trước đó. Ước tính gần 20.000 người đã thiệt mạng sau thảm họa. Thiệt hại để lại hậu quả rất lớn đó là việc Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi bị mất điện, khiến các lò phản ứng bị rò rỉ, ảnh hưởng nhiều năm sau đó.

Ngày 25/4/2015, một trận động đất mạnh 7,8 độ Richter xảy ra ở miền Trung Nepal, gây ra tuyết lở và lở đất trên khắp quốc gia thuộc dãy Himalaya này. Trận động đất khiến gần 9.000 người thiệt mạng và hàng triệu người mất nhà cửa. Nó cũng biến hơn 100 di tích thành đống đổ nát, bao gồm cả những ngôi đền và cung điện hoàng gia hàng thế kỷ ở Thung lũng Kathmandu.

Vào ngày 26/5/2006, một trận động đất mạnh 6,3 độ Richter đã làm rung chuyển bờ biển phía Nam đảo Java của Indonesia, khiến khoảng 6.000 người thiệt mạng.

Còn trong suốt chiều dài lịch sử, nhân loại đã phải chịu nhiều tang tóc từ thảm động đất. Các nhà nghiên cứu ước tính có khoảng 20.000 trận động đất diễn ra mỗi năm trên toàn thế giới, vào khoảng 55 trận mỗi ngày. Trong đó, ước tính có khoảng 16 trận động đất được ghi nhận ở mức độ nặng (từ 7 độ Richter trở lên) xảy ra trong năm.

Giới nghiên cứu cũng ghi nhận nhiều trận động đất cực lớn (không tính trận động đất ở Indonesia năm 2004 và trận động đất ở Nhật Bản năm 2011 đã nêu trên). Cụ thể, vào khoảng 15 giờ ngày 22/5/1960, trận động đất 9,5 độ Richter tâm chấn xảy ra tại thành phố Valdivia (Chile) kéo dài trong 10 phút, gây ra tình trạng sụt lún lớn theo dọc bờ biển Chile và các vùng nông thôn khác. Động đất kéo theo sóng thần nên đã tàn phá và gây ra thiệt hại trên diện rộng. Ngay ngày đầu tiên đã có tới 5.700 người chết. Chưa hết, 2 ngày sau trận động đất, núi lửa Cordon Caulle, một phần của tổ hợp núi lửa Puyehue - Cordon Caulle ở dải Andes, đã phun trào do hoạt động địa chấn. Vụ phun trào núi lửa này được ghi nhận kéo dài tổng cộng 59 ngày.

Ngày 27/3/1964, trận động đất 9,2 độ Richter xảy ra ở Alaska là trận động đất mạnh nhất từng được ghi nhận trong lịch sử Hoa Kỳ. Thành phố Anchorage cách tâm chấn 121km là nơi chịu thiệt hại lớn nhất, hàng loạt tòa nhà bị sập. Các khu vực ở Bắc Mỹ cũng bị ảnh hưởng khi ghi nhận rung chuyển trong gần 5 phút. Các con số thương vong khó xác định kể cả sau khi thảm họa xảy ra hơn 1 năm.

Ngày 27/2/2010, Một trận động đất 8,8 độ Richter gần thành phố ven biển Concepcion đã làm rung chuyển bờ biển miền trung Chile. Cách đó 4.620km, thành phố Sao Paulo của Brazil cũng cảm nhận được. Trận động đất và sóng thần này khiến 12.000 người thương vong mất tích và hơn 800.000 người phải di dời.

Vào năm 1965, tại quần đảo Rat (Alaska, Hoa Kỳ), trận động đất đã gây ra một đợt sóng thần cao hơn 10m trên đảo Shemya cách đó 304km. Ở Hawaii (Hoa Kỳ), cách tâm chấn 4.200km, sóng thần do trận động đất này vẫn cao hơn 1m. Còn trước đó, vào ngày 14/1946, quần đảo Aleutian nằm ở phía Bắc Thái Bình Dương, giữa Alaska (Mỹ) và bán đảo Kamchatka (Nga), trận động đất 8,6 độ Richter đã gây ra đợt sóng thần với tốc độ 800km/h với cột sóng tại đảo Unimak, gần tâm chấn, cao tới 42m. Sóng thần ập đến quần đảo Hawaii chỉ 5 giờ sau trận động đất nổ ra. Ngay cả Nam Cực, cách xa hơn 15.500km, cũng xuất hiện những đợt sóng thần từ trận động đất lớn này.

Những quốc gia hứng chịu nhiều động đất

Theo Worldatlas, nằm trong Vành đai lửa Thái Bình Dương, Nhật Bản đứng đầu danh sách những quốc gia chịu nhiều động đất nhất thế giới. Chính vì vậy, Nhật Bản đã phát triển một công nghệ có thể phát hiện những trận động đất dù nhỏ với khoảng 1.000 máy đo địa chấn.

Tương tự Nhật Bản, Indonesia trải qua các trận động đất 6,0 độ richter gần như hàng năm, khiến nước này trở thành một trong những quốc gia dễ bị động đất nhất hành tinh. Riêng Năm 2018 có tới 9 trận động đất mạnh hơn 6 độ Richter làm rung chuyển đất nước.

Cũng tại Châu Á, Trung Quốc là quốc gia từng xảy ra những trận động đất kinh hoàng cướp đi sinh mạng nhiều người, điển hình là một trận động đất mạnh 7,9 độ richter xảy ra ở tỉnh Tứ Xuyên vào năm 2008, được giới chuyên gia địa chất quốc tế xếp vào nhóm 20 trận động đất lớn từng được ghi nhận.

Tuy nhiên, với vị trí nằm dọc Vành đai lửa Thái Bình Dương, Philippines là một trong những quốc gia thường xuyên xảy ra động đất hàng đầu thế giới. Còn tại Trung Đông, Iran cũng là một trong những quốc gia hay xảy ra động đất, với lịch sử các trận động đất kinh hoàng đã giết chết hàng nghìn người. Do vị trí dọc theo một số ranh giới mảng và đường đứt gãy, Iran trải qua tần suất hoạt động địa chấn cao, dẫn đến địa hình gồ ghề và nền đất dễ bị chấn động. Một trong những trận động đất tồi tệ nhất tấn công Iran xảy ra ở tỉnh Gilan vào năm 1990 đã cướp đi sinh mạng của hơn 40.000 người.

Nằm trên bán đảo Anatolia giữa Balkan và Đông Âu, Thổ Nhĩ Kỳ cũng thường xuyên hứng chịu các hoạt động địa chấn. Kẹp giữa mảng lục địa Á - Âu; châu Phi và Ả Rập, một phần đất nước Thổ Nhĩ Kỳ phải trải qua một số mức độ chấn động mỗi năm.

Peru cũng nằm ở Vành đai lửa nên thường xuyên hứng chịu những chấn động nhỏ cũng như những trận động đất vừa và lớn. Thoạt nhìn, Mỹ có vẻ như khó có thể là quốc gia dễ xảy ra động đất, nhưng trên thực tế động đất vẫn xảy ra do nhiều vùng nằm dọc theo một số đường đứt gãy lớn, bao gồm Đường đứt gãy San Andreas và Đường đứt gãy New Madrid, tập trung ở phía tây của nước này.

Italy tưởng như rất yên bình trong lòng châu Âu, nhưng hóa ra nước này cũng không tránh được các hoạt động địa chấn do nằm trên nhiều đường đứt gãy. Cụ thể là mảng Á - Âu, được bao quanh bởi mảng biển Aegean, mảng Adriatic và mảng Anatolian. Một số trận động đất tàn khốc đã xảy ra ở quốc gia này, trong đó có trận động đất Messina năm 1908, khiến hơn 75.000 người thiệt mạng và trận động đất Irpinia năm 1980, khiến hơn 2.400 người thiệt mạng.

Các cấp độ động đất

Động đất là một trong những thảm họa thiên nhiên có sức tàn phá kinh hoàng, gây ảnh hưởng lớn đến con người và cơ sở hạ tầng. Vậy động đất có bao nhiêu cấp độ và mạnh nhất là cấp độ nào?

Để đánh giá sức mạnh cũng như tác động của động đất, các nhà khoa học đã phát triển nhiều thang đo khác nhau. Trong đó, thang Richter và thang Mercalli là hai hệ thống thang đo phổ biến nhất.

Thang đo Richter được phát minh bởi nhà địa chấn học người Mỹ Charles Francis Richter vào năm 1935, là một trong những thang đo đầu tiên được sử dụng rộng rãi để đánh giá độ lớn của động đất. Thang đo này đo năng lượng địa chấn được giải phóng tại tâm chấn dựa trên biên độ sóng địa chấn ghi nhận được bằng máy đo địa chấn.

Thang Richter được tính theo logarit, nghĩa là mỗi cấp độ tăng thêm 1 đơn vị tương ứng với năng lượng giải phóng tăng lên khoảng 31,6 lần. Ví dụ, một trận động đất 6.0 Richter sẽ mạnh hơn gấp 31,6 lần so với trận 5.0 Richter về năng lượng giải phóng.

Trận động đất mạnh nhất từng được ghi nhận trong lịch sử xảy ra ở Chile vào năm 1960, lên đến 9,5 độ Richter, đến nay vẫn là mức cao nhất mà con người từng đo được bằng thang đo này. Tuy rằng, về mặt lý thuyết, không có giới hạn cho độ lớn của các trận động đất nhưng trên thực tế các trận động đất vượt quá 9,5 độ rất hiếm vì phụ thuộc vào năng lượng giải phóng từ các đứt gãy địa chất, vốn có giới hạn vật lý.

Hạn chế của thang Richter là không thể hiện chính xác các trận động đất mạnh trên 8 độ hoặc xảy ra quá xa máy đo địa chấn.

Từ đó, tới nay nhiều nhà khoa học đã sử dụng thang đo Mercalli để đánh giá độ mạnh của một trận động đất. Thang Mercalli được nhà địa chất học người Italy Giuseppe Mercalli phát minh vào năm 1902, sau đó được cải tiến thành thang Mercalli sửa đổi (MMI) và được sử dụng phổ biến.

Không giống thang Richter tập trung vào năng lượng vật lý, thang đo Mercalli đo lường cường độ động đất dựa trên tác động mà nó gây ra đối với con người, công trình và môi trường với 12 cấp (từ cấp 1 đến cấp 12) dựa trên ghi quan sát và ghi nhận thực tế. Thang Mercalli phản ánh mức độ ảnh hưởng tại từng khu vực cụ thể, ngay cả khi không có thiết bị đo lường, do vậy nó hữu ích trong việc lập bản đồ cường độ động đất.

Nhìn chung, thang Richter và thang Mercalli bổ sung cho nhau trong việc nghiên cứu độ mạnh của động đất. Trong khi thang Richter cung cấp con số chính xác về độ lớn tại nguồn phát, thì thang Mer-calli giúp đánh giá tác động thực tế đến con người và cơ sở hạ tầng.

Ngoài 2 thang Richter và Mercalli, người ta còn sử dụng một số thang đo độ lớn động đất khác như thang độ lớn moment, thang độ lớn sóng bề mặt… nhằm có được đánh giá chính xác về mức độ của các trận động đất, cũng như ứng phó hiệu quả hơn, giúp giảm thiệt hại khi thảm họa xảy ra.

Cho dẫu thế thì động đất vẫn khó dự báo. Vì sao? Nói như Tiến sĩ Wendy Bohon, nhà địa chất ở Trung tâm bay vũ trụ Goddard của NASA tại Maryland (Mỹ), thì: "Nếu có thể báo cho mọi người biết chuẩn xác khi nào một trận động đất sắp xảy ra, chúng tôi có thể tiến hành các biện pháp giảm thiểu thiệt hại. Nhưng Trái đất là một hệ thống rất phức tạp nên điều đó là vô cùng khó khăn". Vẫn theo Tiến sĩ Wendy Bohon, thách thức còn không thể dự đoán trước do một trận động đất diễn ra rất nhanh.

Cũng về vấn đề này, Giáo sư Ben van der Pluijm (Đại học Michigan, Mỹ) nói: "Động đất không phải đoàn tàu chuyển động chậm và tăng dần tốc độ. Đó là sự kiện đột ngột gấp gáp, hầu như không có dấu hiệu cảnh báo trước nên giới khoa học khó có thể đưa ra dự báo như một bản tin thời tiết”.

Ngay cả Cục Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) cũng không thể dự đoán động đất lớn dẫu họ đã phát triển một hệ thống cảnh báo sớm mang tên ShakeAlert giúp phát hiện bất kỳ trận động đất nào lớn xảy ra ở California, Oregon và Washington. Tuy nhiên, theo Giáo sư Pluijm thì “30 giây nghe có vẻ ngắn ngủi, nhưng chừng đó thời gian đủ để bạn tìm chỗ trú ẩn dưới gậm bàn với những cơ hội sống sót”.

Phan Quang Vũ