2015 augusztus: Budapest és a földrengések - Győri Erzsébet Győri Erzsébet geofizikus, az MTA CSFK Geodéziai és Geofizikai Intézet Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatóriumában dolgozik, az ugyancsak hosszú nevű Szeizmotektonika és Földrengés-veszélyeztetettség Kutatócsoport vezetője. A csoport, többek között, a Pannonmedence szeizmicitását, földrengés-veszélyeztetettségét, a földrengések időbeli eloszlását, statisztikai tulajdonságait vizsgálja. Gyakran hallunk a hírekben a földrengésekről, de talán nem is nézünk utána, mi váltja ki őket. A földrengések legtöbbször tektonikai folyamatok következményei: a litoszféra-lemezek mozgása miatt feszültségek halmozódnak fel, és amikor a feszültségek elérnek egy bizonyos határt, a kőzetlemezek eltörnek, elmozdulnak egymáshoz képest. Ilyenkor energia szabadul fel, amely földrengés-hullámok formájában terjed a tér minden irányában. Ezeket a hullámokat érzékeljük tehát földrengésként. Mire kell gondolni, amikor azt halljuk, hogy 6-os erősségű földrengés volt valahol? Győri Erzsébet Egy ekkora földrengés világviszonylatban közepes méretű, Magyarországon erősnek számít. Itthon a legnagyobbnak az 1763-as komáromi földrengést tartjuk, amelynek a magnitúdóját 6,1 6,3-ra becsülik. A jelenlegi magyar román határtól nem messze, 1834-ben pattant ki az érmelléki földrengés, annak az erőssége is meghaladta a 6-ot. Mit mér a magnitúdó? A rengés erősségét; arányos a felszabaduló energia logaritmusával. A magnitúdót műszerek segítségével határozzák meg. A földrengés erősségét érzékelteti az intenzitás is, amely azt jelzi, hogy egy bizonyos helyen milyen hatást fejt ki a rengés a természeti környezetre, az épületekre, az emberekre milyen károkat okoz. Ez nyilván helyről helyre változik: ott a legnagyobb, ahol a földrengés kipattan, és az epicentrumtól távolodva csökken. Az intenzitás-skála (Mercalliskálaként is emlegetik) tizenkét fokozatú, és ahogy utaltam rá, a földrengés által okozott károkat jellemzi. Ezzel szemben a magnitúdó elvileg csak egyetlen szám. A médiában gyakran hallott Richterskála szerinti erősség (ennek nincs felső határa) a magnitúdóra utal. Az eddig ismert legnagyobb rengés 1960-ban tört ki Chilében: 9,5 volt a magnitúdója. A 2011-es japán cunamit okozó földrengés erőssége 9 fölött volt, ugyanígy a 2004-es karácsonyi indonéz földrengésé, amely szintén cunamit váltott ki. Amikor a földrengések nagyságáról beszélünk, ne felejtsük el, hogy a Richter-skála szomszédos értékei közötti különbség harmincszoros energiakülönbséget jelent. Nálunk, ezek szerint, a legnagyobbaknál körülbelül harmincezerszer gyengébb volt a komáromi földrengés. Igen, de egy ekkora földrengés is okozhat már súlyos károkat: 2009-ban a több mint 300 halottal, súlyos károkkal járó l aquilai földrengés erőssége szintén 6,3 volt. 2011-ben Új-Zélandon,
Christchurchben követelt közel 200 áldozatot egy hasonló erősségű földrengés. A kár attól is függ, hogy milyen mélyen van a fészke. Ha sekély, akkor nagyobb károk keletkezhetnek. Nem tudták előre jelezni a rengést Ez sajnos nem lehetséges. A földrengések nem olyanok, mint például a ciklonok. A műholdfelvételeken ma már követhetjük a légörvények mozgását. A rengések viszont több kilométer mélyen a földkéregben keletkeznek: az ott zajló folyamatok lassúak, sokkal nehezebben mérhetők. Az erősebb szeizmicitású területeken adnak ki hosszabb távú előrejelzéseket, de ezek is csak a rengés valószínűségét mondják meg, több évtizedes intervallumban. Időnként vannak rövid távú előjelek, de ezek nagyon bizonytalanok. Nem ismerünk olyan jelenséget, amely biztosan megmondaná, hogy holnap földrengés lesz. A l aquilai földrengés előtt egy technikus, Giampaolo Giuliani a földből kiáramló radongáz mennyiségét mérte a környéken, és adatai alapján figyelmeztette az embereket a földrengés közeledtére. Rémhírterjesztésért elmarasztalták. A radonfelszabadulás, úgy tűnik, ezúttal valóban jelezte a földrengés közeledtét, de a radon mennyisége más ok miatt is megnőhet. Ráadásul Giuliani nem Aquilában jelezte a földrengést, hanem Sulmonában, körülbelül 70 kilométerrel arrébb, és kéthárom héttel korábban, mint az valóban belövetkezett. Ha az embereket kitelepítik, és L Aquilába, a térség központjába viszik, talán még több áldozat lett volna Budapest mennyire veszélyeztetett? Nézzük előbb a tágabb környezetünket. Szerencsére, nem Kaliforniában vagy Japánban élünk; a Pannon-medence a közepesen veszélyeztetett térségek közé tartozik. Veszélyeztetettebb, mint Észak-Európa, és jóval kevésbé az, mint a mediterrán térség. Ahogy említettem, a legnagyobb magnitúdó 6,1 6,3 volt, de 5-ös magnitúdó fölötti rengések statisztikai átlagban ötvenévente előfordulnak Magyarországon is. Például 1911-ben volt Kecskeméten egy 5,6-os, 1925-ben Egerben egy 5 körüli, 1956-ban Dunaharasztiban ismét egy 5,6-os. Azóta nem volt 5 fölötti. Majdnem hatvan év telt el közben Lehet, hogy csak nyolcvan év múlva lesz a következő, de az is lehet, hogy holnap. És azt sem tudjuk, hogy az ország területén belül hol fog bekövetkezni. Paks környékén várható földrengés? Ott az országos átlagnál is alacsonyabb a szeizmicitás, de azt is el kell mondani, hogy a Kaposvonal északkeleti folytatása Paks alatt húzódik. A jelenlegi szeizmicitás nem utal ugyan az aktivitására, de nem árt szemmel tartani.
Magyarországon belül az északi-középső területek a leginkább veszélyeztetettek. Délnyugaton a szlovéniai és horvátországi földrengések éreztetik a hatásukat. Az Adriai-mikrolemez északészakkeleti irányú mozgása, és az óramutató járásával ellentétes irányú forgása a Dunántúl északi részét északkelet felé nyomja. A műholdas megfigyelések a felszín mozgásának sebesség-meghatározása alapján látszódik, hogy a medence északi-középső részén lefékeződik a mozgás, és az itt felhalmozódó feszültségek egy része oldódik ki földrengések formájában. Budapest környékén is figyeltek meg földrengéseket. Az első ismert földrengés 1389-ben pattant ki, és kollégám, Varga Péter korabeli beszámolókat idézve a következőket írja: Buda várát oly mértékben rázta meg, hogy a Nagyboldogasszony-templom tornya senkit sem megsebesítve leomlott. 1561-ben újra beszámoltak egy környékbeli földrengésről. Az 1763-as komáromi földrengés is okozott károkat a Vízivárosban, Budán. A legtöbbet az 1956-os, 5,6 magnitúdójú dunaharaszti földrengés hatásáról tudunk. Az utolsó nagyobb földrengés a főváros közelében, a 2006-os gyömrői ugyan nem okozott károkat, de ijedtséget igen. Tehát ez aktív terület, és a történelmi tapasztalatok alapján azt mondhatjuk, hogy a területen 5-ös, 6-os magnitúdójú földrengés előfordulhat. Egy ilyen nagyvárosban sok érték gyűlik össze féltjük őket. Gondot okoz, hogy kevésbé jó minőségű talajon is állnak házak. A régiek még nem építettek be mocsaras, futóhomokos, erősen talajvizes területeket. Például a 19. századi térképeken még látszik a Lágymányosi-tó, amit a háborúk törmelékeivel töltöttek fel: ott épült fel például az Infopark. Szerencsére, a méréseink szerint a feltöltés alatt dunai kavicsos, szilárd üledék van, és a nagy épületeket ebbe alapozták. Mit mérnek, mit számolnak a földrengés-kutatók? A mostani OTKA-kutatás témája Budapest földrengés-veszélyeztetettsége és mikrozonációja. Mit jelent a mikrozonáció? Amikor a földrengés-veszélyeztetettséget vizsgáljuk, figyelembe vesszük az altalaj-viszonyokat. A keményebb kőzetek és a lazább, üledékes, föltöltött rétegek másképp viselkednek a földrengések során. Nagyon sok nemzetközi példát tudunk arra, hogy ott, ahol az épületek kemény kövön állnak, sokkal kisebb károk keletkeznek, mint a lazább üledékeken. Az üledékek fölnagyítják a mozgást. A laza talajban a rengéshullámok lassabban terjednek. Amikor a mélyből a felszín felé halad egy földrengés-hullám, és a kemény kőzeteken való áthaladás után belekerül egy lazább rétegbe, nem csökken le hirtelen az energiája, de a sebessége igen. Ezért megnő a hullám amplitúdója: erősebben rázkódik a föld. Az üledékes,
magas talajvizes régiókban más, úgynevezett talajkárosodási jelenségek is fölléphetnek: például megcsúszik vagy akár elfolyósodik a talaj. Emiatt is nagyobbak lehetnek a károk. A mikrozonáció úgy térképezi fel a szeizmikus veszélyeztetettséget, hogy a helyi geológiai viszonyok hatását is figyelembe veszi. Vizsgálataink során azt szeretnénk megtudni, hogyan viselkedne egy-egy kisebb, adott geológiájú terület, ha földrengés keletkezne. Miből áll a vizsgálat? A földrengést nem szimulálhatják Nem, ezért különböző módszereket tesztelünk. Azt keressük, például, hogy milyen módszerekkel tudjuk a legjobban meghatározni a földrengés-hullámok terjedési sebességét egy városi környezetben, hiszen ettől függ, hogy a talaj mennyire nagyítja fel a mozgást. Aktív és passzív szeizmikus módszereket is vizsgálunk. Utóbbiak éppen azt használják föl, hogy a nagyvárosi környezetben állandó rezgést, mikroszeizmikus zajt tapasztalunk. (A zaj esetében pl. a szél, az emberi tevékenység által okozott állandó, kisebb rezgésre, rázkódásra kell gondolnunk.) Amit régebben zavaró jelenségnek tekintettek, azt az újabb módszerek segítségével fel tudjuk használni a felszínközeli rétegek terjedési sebességének meghatározására. A zajmérésre támaszkodó módszerek azonban másra is jók. Induljunk ki megint abból, hogy egy keményebb kőzeten, például mészkőre laza üledék kőzet rakódhat le. Ez például Budán több helyen előfordul. A földrengéshullámok hatására a felső laza réteg a rétegen belüli többszörös visszaverődés hatására rezonanciába kerülhet. És ha az épületek rezonancia-frekvenciája megegyezik a talajéval, akkor dupla rezonancia alakul ki, ami tovább súlyosbíthatja a károkat. Zajmérésekből a rétegek rezonancia-frekvenciájára is tudunk következtetni. Budán és a város más pontjain, például Hűvösvölgyben is folytattunk rezonancia-vizsgálatokat, mert úgy ítéltük meg a földtani térképek alapján, hogy ezeken a helyeken várható rezonancia. De nem csak földtani információk alapján jelölünk ki vizsgálandó területeket. Vizsgáltuk például a dunaharaszti földrengés intenzitás-eloszlását Budapest területén (lásd a fenti ábrát).
A rengés után ugyanis nagyon szisztematikus kárfelmérés volt nemcsak az epicentrumban, hanem a fővároson belül is. A vizsgált pontokban meghatározták a földrengés intenzitását, ami természetesen a rengés epicentrumához közelebb, délen volt a legnagyobb. A kutatás során kiszámítottuk az átlagos intenzitáscsökkenést, és megnéztük, mennyi a különbség a megfigyelt és a számított, távolsággal csökkenő, átlagos intenzitás között. A pirossal jelzett helyeken nagyobb károk voltak az átlagnál. Ilyen volt például Hűvösvölgy, ami viszonylag távol van Dunaharasztitól, és az előbb említett méréseinkből kiderült, hogy ott létezhet rezonancia. De például Angyalföldön, ahol szintén végeztünk méréseket, valószínűleg nem földtani okokból keletkezett több kár, hanem mert gyengébb minőségűek voltak az épületek. Ha valaki földrengést érez, bejelentheti a Szeizmológiai Obszervatórium honlapján. Ez a számítások ellenőrzését, finomítását segíti? A bejelentések nagyon sok, hasznos információt szolgáltatnak, és manapság is nélkülözhetetlenek. A kérdőívek, bejelentések alapján az intenzitást határozzuk meg. A dunaharaszti földrengés után is kérdőívek, kárfelmérés alapján alkothattak fogalmat az intenzitásról. Az intenzitás ismerete, vagyis hogy hol és mekkora károk fordulnak, fordulhatnak elő, nagyon fontos a katasztrófavédelem, a biztosítótársaságok számára. A földtani viszonyok módosító hatásának vizsgálatában is értékesek a bejelentések. A kockázatelemzésben ugyancsak hasznukat veszik: a skálák pontosan definiálják, hogy egy bizonyos érték mellett az épületek hány százaléka sérül meg, és milyen mértékű a sérülés; ebből már vonhatnak le következtetéseket. Az intenzitás-gyengülés vizsgálatával meg tudjuk becsülni, milyen hatása van egy adott földrengésnek különböző távolságokban. Ahogy a városok terjeszkednek, fejlődik az infrastruktúra, nő a sebezhetőség. Budapesten a régi épületeknél még nem használtak vasbeton koszorút; állapotuk a karbantartás hiánya miatt sokszor nem túl jó; sok tűzfal rengés nélkül is meg van repedezve. De szerencsére egyre jobb minőségű épületeket emelnek, és a tervezéskor már komolyabban veszik a veszélyeztetettséget. Magyarországon is érvényben van az európai földrengésbiztonsági szabvány, amelynek alapján földrengésre is méretezhetik az épületeket. Szerencsére, egyre gyakrabban figyelembe veszik az ajánlásokat. Nagyobb beruházások előtt bennünket is többször megkeresnek. Silberer Vera