Thảm hoạ Nhật qua cái nhìn người trong cuộc (1)

Những phân tích và cảm nhận của một nhà khoa học người Việt làm việc tại Nhật trong thời gian xảy ra thảm hoạ động đất sóng thần, cho cái nhìn khác về sự kiện lịch sử này.

khoahoc.tv xin giới thiệu bài phân tích của Tiến sĩ Hà Ngọc Tuấn đang làm việc tại Nhật Bản về thảm hoạ động đất và sóng thần:

Hai người Nhật đứng nhìn cảnh hoang toàn còn lại sau động đất và sóng thần ở tỉnh Iwate,
đông bắc Nhật Bản, ngày 17/3. Ảnh: AFP

Tôi bắt tay vào viết bài này vào 13h24' ngày 14/3, gần hai giờ sau khi vụ nổ thứ hai tại nhà máy điện nguyên tử Fukushima I xảy ra do hậu quả của trận động đất và sóng thần lớn nhất trong lịch sử đo đạc Nhật gây ra. Tin tức này đã được truyền hình trên khắp thế giới và chúng ta được chứng kiến những hình ảnh thảm hoạ thiên nhiên và những hậu quả mà nó gây ra trực tiếp trên truyền hình.

Nhưng có thể chính những hình ảnh đó đã ám ảnh và gây ra nỗi lo sợ cho hàng triệu người trên thế giới khi truyền thông chỉ đưa được những mặt tiêu cực nhất của nó. Tôi ở đây, tại miền nam nước Nhật 1.200 km từ tâm chấn, may mắn nằm ngoài vùng ảnh hưởng của trận đại hồng thuỷ vừa xảy ra.

Có thể chính vì thế tôi phần nào là người ngoài cuộc và đủ trấn tĩnh để viết bài này gửi bạn bè gần xa. Tôi muốn chuyển tải đến các bạn một thông điệp khác, điều mà truyền thông ngoài nước Nhật có thể không đề cập tới cũng như những thông tin về kỹ thuật có thể không phải lúc nào các bạn cũng được tiếp cận.

Đại động đất phía đông Nhật Bản

Chiều thứ sáu ở thành phố Fukuoka, khí hậu mùa xuân làm cho mấy cậu đồng nghiệp của tôi la đà trong văn phòng. Cái vô tuyến lúc nào cũng tắt tiếng và nhấp nháy tin thời sự thì chẳng ai để ý đến. Nhưng lúc 14h49' thì mọi thứ bỗng dưng thay đổi. Tin động đất và sóng thần phát trên tất cả các kênh truyền hình.

Chưa đầy 3 phút sau động đất nhìn màn hình TV thấy báo độ lớn 7,9 Richter và vị trí tâm chấn tương đối gần bờ xảy ra vào lúc 14h46'. Vị trí tâm chấn được xác định thông qua 3 điểm đo để xác định toạ độ không gian, tức là vị trí trên bề mặt trái đất và cả chiều sâu, cách Kesennuma, một thành phố nhỏ có 74.000 dân, khoảng 100 km. Tâm chấn cách thành phố khác là Rikizentadaka nhỏ hơn với 20.000 dân cũng trong khoảng cự ly này. Đây là hai thành phố có khoảng cách đến tâm chấn gần nhất, nên cũng là nơi sóng thần phát sinh do động đất ập đến sớm nhất.

Cách tâm chấn khoảng 130 km là thành phố Sendai với dân số khoảng 1 triệu người. Fukushima là một thành phố lớn khác, tuy trung tâm của nó nằm sâu trong đất liền không ảnh hưởng bởi sóng thần nhưng hai nhà máy điện nguyên tử tại đây nằm bên bờ biển, cách tâm chấn chừng 140 km, đã và đang bị ảnh hưởng nặng nề từ động đất.

Tất cả những trung tâm dân cư trên nằm rải rác tại 3 tỉnh Iwate, Miyagi và Fukushima, nơi bị sóng thần và động đất tàn phá nặng nề. Thủ đô Tokyo, Chiba cách tâm chấn 370 km theo đường chim bay cũng rung chuyển rất mạnh nhưng không có thiệt hại do sóng thần gây ra.

Trong những thông báo đầu tiên, Cơ quan khí tượng thuỷ văn Nhật Bản (JMA) gọi trận động đất này là Sanrikuoki là tên vùng biển nơi có tâm chấn. Tên gọi này ngay lập tức bị lu mờ do qui mô của trận động đất. Truyền thông Nhật Bản nay đã gọi là Higashinihondaizishin (nghĩa là đại động đất đông Nhật Bản).

Cảnh báo động đất và sóng thần thì không có gì lạ nếu bạn sống ở Nhật. Chuyện này xảy ra như cơm bữa ở đây. Hơn nữa hệ thống cảnh báo sóng thần của Nhật rất hiện đại, chỉ những con sóng vài chục cm cũng được báo và báo rõ ràng sẽ đến đâu vào giờ nào.

Sự rối trí của JMA

Nhưng thứ sáu tuần trước mọi việc khác hẳn. Lần đầu tiên tôi chứng kiến Trung tâm khí tượng thủy văn Nhật Bản (JMA) bối rối với việc báo chính xác độ lớn của trận động đất và chiều cao sóng thần. Sau hơn hai ngày, JMA đã tính toán lại độ lớn thành 9,0 độ Richter, mặc dù các con số 7,9, 8,4 và 8,8 đã được đưa ra. Ai đã từng làm về địa chấn chắc đều biết sự khác biệt giữa một đơn vị Richter có ý nghĩa to lớn thế nào. Để hiểu được điều này xin minh hoạ bằng hình dưới đây.

Trục hoành của đồ thị trên chỉ độ lớn của một trận động đất bằng đơn vị Richter. Ta có thể thấy ở thang đo này trận địa chấn lớn nhất lên đến 9,5 độ Richter. Đây là trận động đất lớn nhất ghi lại được trong lịch sử nhân loại, xảy ra ở biển Chile ngày 22/5/1960.

Để các bạn có hình ảnh hơn nữa về độ lớn, xin chỉ ra rằng động đất gây sóng thần Sumatra ở Indonesia có độ lớn 9,1 độ Richter xảy ra vào năm 2004 đã làm thiệt mạng 230.000 người trên 14 nước quay mặt vào Ấn Độ Dương. Không có trận động đất nào 10 độ Richter, vì một trận động đất với năng lượng đó sẽ có quy mô toàn cầu và có thể xoá sạch sự sống.

Trục tung bên phải của đồ thị chỉ năng lượng mà trận động đất giải phóng ra xung quanh bằng joule (J). Như vậy một trận động đất 3,5 độ Richter có năng lượng tương đương với một vụ nổ của một tấn thuốc nổ TNT.

Ngày hôm đó JMA đã rối trí khi đưa ra tính toán độ lớn ban đầu là 7,9 độ Richter. Sau đó khoảng 2 giờ trong bài phát biểu của thủ tướng Nhật con số đó được điều chỉnh thành 8,4 độ Richter và sau đó hơn 2 ngày, con số 9,0 độ Richter được chính thức chốt lại.

Như vậy là ngay những giây phút đầu tiên độ lớn của chấn động có thể đã làm bối rối JMA, một cơ quan có hệ thống đo đạc, tính toán và cảnh báo động đất, sóng thần tốt nhất trên thế giới và ít khi có những đánh giá bất nhất như vậy. Chỉ riêng điều này đã báo hiệu vấn đề của thảm hoạ vừa qua.

Truyền thông thế giới sử dụng kết quả tính toán của cơ quan địa chấn Mỹ USGS cho rằng, trận động đất vừa qua có độ lớn 8,9 độ Richter. Như vậy đại động đất phía đông Nhật Bản dù là 8,9 hay 9,0 độ Richter cũng đã lọt vào top các trận động đất lớn nhất trong lịch sử ghi chép của nhân loại.

Hệ thống đo địa chấn và cảnh báo dày đặc

Có thể nói Nhật Bản có hệ thống và mạng lưới đo đạc địa chấn dày đặc nhất thế giới. Ngoài các mạng quan trắc chuyên môn của cơ quan khí tượng, Nhật còn có các mạng quan trắc độc lập khác mà ngay cả người bình thường cũng có thể tiếp cận được. Kyoshin net là một ví dụ. Một mạng như thế này có tới hàng trăm các máy gia tốc kế rải khắp lục địa và thềm biển Nhật Bản. Nó cho phép theo dõi gia tốc nền mọi cơn địa chấn theo thời gian thực nếu bạn tiếp cận vào hệ thống.

Nhật Bản có một hệ thống như vậy không phải là điều ngạc nhiên. Đất nước mặt trời mọc này nằm trên giao tuyến của bốn mảng lục địa, lần lượt là mảng Thái Bình Dương, mảng Bắc Mỹ, mảng Eurasian và mảng Philipin. Có thể nói đây là nơi nóng nhất của cái gọi là “Vành đai lửa” nơi mà các hoạt động kiến tạo mà cụ thể hơn là va chạm của các mảng lúc địa gây ra động đất liên tục ở đất liền và thềm biển Nhật Bản.

Như chúng ta thấy ở hình trên mô tả giao tuyến bốn mảng lục địa cắt qua nước Nhật. Chúng di chuyển tương đối nhạy với tốc độ rất nhỏ (bằng tốc độ mọc móng tay của bạn). Tuy nhiên, theo thời gian năng lượng khổng lồ (áp lực) tích tụ ở nền đá gốc tại giao tuyến các mảng này và khi áp lực đó vượt quá cường độ của đá gốc dưới lòng đất nền đá này sẽ vỡ tung, giải phóng thế năng trong nó thành động năng là các cơn sóng địa chấn.

Trận động đất ngày 11/3 vừa qua là kết quả của sự kiện như vậy do tương tác của hai mảng lục địa Bắc Mỹ và Thái Bình Dương. Chính vì nằm trên vành đai lửa này nước Nhật hứng chịu liên tục các cơn địa chấn và cần một ngành kháng chấn với hệ thống quan trắc phát triển để phòng ngừa và giảm nhẹ thiên tai.

Cùng với hệ thống quan trắc địa chấn này, Nhật Bản phát triển hệ thống cảnh báo sóng thần. Khi phát hiện ra tâm chấn ngoài biển, nhờ vào công cụ tính toán mô phỏng nhanh cộng với các thiết bị đo biển, JMA có thể đưa ra cảnh báo trong vòng vài phút. Các cảnh báo này ở dạng bản đồ trực quan cho thấy vị trí tâm chấn các vùng duyên hải có sóng thần và độ cao con sóng.

Thông tin này được truyền trực tiếp lên các kênh truyền hình, đài phát thanh, điện thoại di động để người dân nhanh chóng rời khỏi bờ biển khi có sóng cao. Tất cả quá trình đó từ khi có động đất đến khi người dân nhận ra nguy hiểm chỉ trong vòng vài phút. Báo động bằng loa phóng thanh và còi hú cũng được tiến hành ở các miền duyên hải, xe tuần tra dọc bờ biển sẽ gọi mọi người tránh xa bờ. Một mạng lưới các camera an ninh ven biển sẽ nối trực tuyến với truyền hình để theo dõi tình hình sóng vào bờ.
Diễn biến trận sóng thần

Lúc 14h51', màn hình vô tuyến chuyển sang các hình ảnh trực tiếp từ các camera ven biển tỉnh Iwate. Lúc này mọi sự vẫn bình yên trên màn hình, trong phút đầu tiên chiều cao sóng ở dọc bờ biển hai tỉnh Iwate là 3 mét, Miyagi được dự báo cao nhất là 6 mét và Fukushima là 3 mét.

Dựa vào khoảng cách từ tâm chấn đến các thành phố và khu dân cư nói trên có thể tính được vận tốc lan truyền sóng vào khoảng 400 đến 500 km/h. Trên thực tế trận sóng thần vừa qua lan tới Mỹ, bờ bên kia của Thái Bình Dương cách Nhật Bản khoảng 8000 km trong 10h. Nếu tính trên quãng đường dài này, tốc độ lan truyền sóng có thể lên đến 800 km/h. Nếu bạn cất cánh ở Nhật khi có động đất và bay sang bờ tây nước Mỹ bạn sẽ đón được con sóng vừa rồi.

Nhưng mọi việc thay đổi chỉ trong vài phút sau. Kurokawa, vị kiến trúc sư lâu năm ngồi gần màn hình nhất thốt lên “sao dự báo chuyển thành 10 mét hết nhỉ?”. Lúc này là 15h00', camera trên truyền hình NHK quay cận cảnh một cây cầu ở Kamaishi, một thành phố nhỏ ở tỉnh Iwate. Lúc này ở góc quay hẹp dưới chân cầu đường cao tốc đô thị này người ta có thể thấy ô tô và nhiều thứ khác trôi như những chiếc hộp xốp.

Phản ứng đầu tiên của tôi là gọi điện thoại di động cho vợ tôi, bà bầu sắp sinh con gái rượu của tôi. Vợ tôi biết tính tôi hay hiếu kỳ với tin tức trên truyền hình. Nhiều lần trước khi có cảnh báo sóng thần trong nhà chỉ có tôi dán mắt vào TV để xem sóng thần trông thế nào khi nó vào bờ và lần nào cũng chỉ là những con sóng vài chục centimet. Nhưng lần này thì khác, tôi nói với vợ: "Em bật truyền hình lên xem động đất lớn lắm".

Đặt ống điện thoại xuống là lúc trên màn hình tàu thuyền ở đâu bỗng dưng trôi ngược vào thành phố, va vào cây cầu chui qua nó trong trạng thái nghiêng ngả. Có thể nhìn thấy vài vị tài xế lái xe tải trên cầu đã dừng lại nhìn cảnh nước cuồn cuộn dưới chân cầu nơi trước đó vài phút là đô thị và đường sá bỗng chốc trở thành dòng sông. Cuối cùng là cả một ngôi nhà to trôi tuột qua cây cầu đó. Có lẽ những người đứng trên cầu đã trải qua một phen hãi hùng hơn bất kỳ cảnh tượng nào mà các bộ phim hành động Mỹ thường dựng.

Sóng thần hay Tsunami như cách gọi của người Nhật bắt đầu tàn phá toàn bộ bờ phía đông bắc Nhật Bản từ 3h chiều ngày 11/3. Đến lúc này các con số dự báo đã khác hẳn, với chiều cao sóng ở các điểm báo của Iwate va Miyagi đều quá 10 mét. Cũng phải nói thêm rằng trong thang cảnh báo của JMA sóng cao 3 mét đã được liệt kê vào sóng rất lớn.

Sức tàn phá khủng khiếp của sóng thần

Có lẽ những hình ảnh đầu tiên ở Kamaishi mà NHK thu được đã quá sốc với phóng viên hiện trường của đài, những người đã lập tức cất cánh từ các trung tâm truyền hình bằng trực thăng chuyên dụng. Cũng chính vì thế, cả thế giới đã được chứng kiến trực tiếp cảnh tượng hãi hũng khi sóng thần tàn phá thành phố, làng mạc ở đông bắc Nhật Bản.

Sau đoạn truyền hình trực tiếp ở Kamaishi là toàn cảnh sóng thần tràn vào vùng đồng bằng ven biển Sendai. Tất cả chúng ta có lẽ được thấy cảnh tượng con nước đầu đen kịt đội trên nó là nhà cửa, ô tô và hằng hà vô số những mảnh gỗ có lẽ bị xé tung từ các căn nhà kéo vào đồng ruộng thành phố Sendai.

Tốc độ lan trên đất liền nếu so với tốc độ của một số xe ôtô vội vã bứt khỏi con sóng khi chạy về phía lục địa khoảng 30 đến 40 km/h. Tuy không nhanh như tốc độ lan ngoài biển, nó đủ nhanh để đuổi theo bất cứ cư dân nào còn sót lại trong vùng làng mạc mà nó tràn tới.

Con sóng Sendai tràn qua đê biển, lan nhanh vào đồng ruộng nuốt sạch những căn nhà vườn bằng nilon của nông dân, tiến sát đến đường quốc lộ, quật lại khi va vào đê và nhào trộn toàn bộ các vật thể nó mang trên đầu. Có cảm tưởng những chiếc xe ôtô trong cơn sóng còn nhẹ hơn cả bao diêm.

Từ truyền hình trực tiếp có thể thấy một số người xấu số không kịp lái xe chạy khỏi con sóng ngay trên đường quốc lộ, nơi cách bờ biển vài km, điều mà chắc người lái xe đó không kịp nhận thức ra chuyện gì đang xảy ra xung quanh mình. Bờ biển vùng đông bắc nước Nhật trong vòng 4 tiếng đồng hồ đã bị quét sạch, nghiền nát thành các đống rác khổng lồ. Không còn bóng dáng đô thị, chỉ còn cả một vùng tan hoang với mấy ngôi nhà tầng bê tông cốt thép còn sống sót lại.

Ngay trong chiều hôm đó, các tổ hợp hoá dầu bốc cháy, cầu sập, đường xá ngập sâu trong nước biển. Nhiều tàu cá và cả tàu tải trọng lớn bị cuốn trôi vào trong thành phố. Ô tô chất thành đống cháy nổ ngụt trời. Thành phố của Nhật trông giống hệt sau vụ nổ nguyên tử Hiroshima và Nagasaki. Tệ hơn nữa là ngập sâu trong nước và bùn đất do có hiện tượng lún nền trên diện rộng.

Phân bố của trận động đất và dư chấn

Trận động đất khổng lồ vừa rồi tuy rung chuyển toàn lãnh thổ Nhật Bản, nhưng có lẽ không làm Việt Nam bị ảnh hưởng do nó không truyền tới đất nước ta. Nói cách khác, cường độ động đất ở Việt Nam bằng không nên chúng ta không cảm thấy chấn động này.

Khác với độ lớn (magnitude) được đo bằng Richter, đánh giá tổng năng lượng giải phóng từ trận động đất như đã thảo luận ở phần trên, cường độ hay còn gọi là cấp động đất (intensity) là thang đo ảnh hưởng của trận động đất đó lên một điểm quan trắc nhất định.

Toàn vùng đông bắc nước Nhật (trên thực tế là toàn nước Nhật) đều đo được chấn động với cường độ khác nhau. Cường độ quan trắc được trong vụ vừa rồi lớn nhất là 7. Đây là cường độ kịch thang đo của Nhật. Tokyo hứng chịu cường độ 5+, còn 3 tỉnh Iwate, Miyagi và Fukushima hứng cường độ 6+.

Để độc giả có được hình ảnh về cường độ 5+, tôi xin mô tả như sau. Năm 2004, một trận động đất xảy ra ở thành phố mà gia đình tôi đang sinh sống khi đó, cường độ của nó ở khu vực nhà tôi là 5+. Khi động đất xảy ra có cảm tưởng như một đàn bò rừng châu Phi chạy qua cạnh nhà. Mọi thứ rung lên bần bật, đồ đạc trên giá rơi xuống sàn, chao đèn lắc và các khung cửa sổ rung lên ầm ầm.

Một trận động đất cấp 7 theo thang đo của Nhật sẽ làm rung chuyển nền dưới chân người đứng đến mức người đó sẽ ngã xuống vì không thể đứng vững được với một dao động như thế. Nói một cách hình tượng, khi có động đất cấp 7, một ngôi nhà sẽ chịu một lực tác động ngang ít nhất bằng một nửa trọng lượng của ngôi nhà đó. Hay nếu bạn nặng 60 kg, bạn sẽ bị một lực 30 kg đẩy. Và lưu ý rằng dao động nền đổi phương liên tục nên thực tế là bạn sẽ bị kéo đẩy liên tục với lực đó.

Trên đây là khái niệm về cấp động đất và gia tốc nền tương đương. Thực tế, trong trận đống đất vừa qua, số liệu đo gia tốc nền tức thời ở thành phố Kurihara thuộc tỉnh Miyagi thật đáng kinh ngạc, với trị số cực đại của nó là 2.933 gal, gấp 3 lần gia tốc trọng trường. Với gia tốc này khó lòng một kết cấu nhân tạo nào có thể đứng vững được. Nếu bạn nặng 60 kg bạn sẽ bị một lực 180 kg kéo đẩy liên tục.

Có thể bạn sẽ có hình ảnh về một trận động đất là một cú rung mạnh và sau đó mọi thứ kết thúc. Sự kiện thực ra không phải như thế. Những ai đã kinh qua động đất lớn như ở Nhật Bản sẽ có một cái nhìn hoàn toàn khác. Một trận động đất, nhất là động đất lớn sẽ kèm theo dư chấn là những trận động đất nhỏ hơn trong nhiều ngày, tháng thậm chí cả năm sau đó.

Trận động đất vừa rồi có số lượng dư chấn cũng như độ lớn dư chấn đáng kể. Trong vòng chưa đầy một giờ sau trận chính có tới 3 trận dư chấn lớn hơn 7 độ Richter. Cần nhắc lại rằng một trận hơn 7 độ đã được xếp vào động đất lớn. Còn nhớ năm 1995 trận động đất gây thảm họa ở Kobe cũng chỉ có độ lớn 7,3 độ Richter.

Ba ngày sau trận động đất chính, quan trắc cho thấy có 200 dư chấn xảy ra. Như vậy, trung bình có 3 trận trong một giờ đồng hồ. Tuy nhiên, thống kê cho thấy hầu hết dư chấn xảy ra vào đầu giờ sáng và cuối giờ chiều trong ba ngày qua. Bạn vẫn có thể ngủ trưa mà không bị đánh thức vì động đất!

Theo tính toán các dư chấn lớn hơn 7 độ Richter có thể lại xảy ra trong vòng vài ngày tới với xác suất lớn tới 40%. Có lẽ với một trận động đất quy mô này dư chấn sẽ còn diễn ra trong vài năm tới. Dư chấn chỉ chấm dứt khi cân bằng áp lực (ứng suất) được thiết lập trong đứt gãy. Đá nền sẽ bị biến dạng sau trận động đất. Quan trắc phát hiện ra hiện nay nước Nhật đã bị dịch chuyển 4 mét do trận đại động đất vừa rồi.

Với tất cả những gì đã diễn ra do trận động đất chính và sóng thần cùng với những cú sốc nhồi thêm liên tục do dư chấn, ngay cả người tinh thần vững nhất cũng phải mệt mỏi nếu ở trong vùng động đất như trận này.

* Còn tiếp