Chấn động mặt đất chu kỳ dài là hiện tượng các dao động địa chấn diễn ra chậm nhưng có biên độ lớn, với mỗi chu kỳ dao động qua lại kéo dài từ 2 đến 8 giây. Khi năng lượng của sóng địa chấn trùng với tần số dao động riêng của các tòa nhà cao tầng, hiện tượng cộng hưởng sẽ xuất hiện, khiến tòa nhà rung lắc mạnh hơn đáng kể so với mặt đất bên dưới.
Nguyên lý tác động đó là tòa nhà càng cao thì biên độ rung lắc ở các tầng trên cùng càng lớn. Điều này dẫn đến nguy cơ cao đổ vỡ nội thất, hư hỏng hạ tầng kỹ thuật (như thang máy, đường ống nước) hoặc làm rơi vỡ kính kiến trúc ra môi trường xung quanh.
Sóng chu kỳ dài có đặc tính ít bị triệt tiêu theo khoảng cách. Trong thảm họa động đất tại vùng Tohoku Đông Bắc Nhật Bản năm 2011, tòa nhà Sakishima thuộc chính quyền tỉnh Osaka (cao 55 tầng) dù nằm cách tâm chấn ngoài khơi tỉnh Miyagi hơn 700 km vẫn bị rung lắc liên tục suốt 10 phút, gây hư hại trần nhà, cửa chống cháy và làm vô hiệu hóa hệ thống thang máy.
Do thang cường độ địa chấn Shindo truyền thống vốn đo lường gia tốc mặt đất không thể hiện hết mức độ nguy hiểm đối với kiến trúc cao tầng, Cơ quan Khí tượng Nhật Bản (JMA) đã áp dụng hệ thống phân loại 4 Cấp độ:
- Cấp 1: Nhiều người ở các tầng cao cảm nhận rõ sự rung lắc; các vật dụng treo trần bắt đầu chuyển động.
- Cấp 2: Rung lắc mạnh khiến người dân phải bám vào vật cố định để di chuyển; đồ đạc đặt trên bàn hoặc kệ có nguy cơ rơi.
- Cấp 3: Đứng vững trở nên vô cùng khó khăn; đồ nội thất không được cố định bị xê dịch hoặc đổ ngã; vách ngăn nhẹ có thể xuất hiện vết nứt.
- Cấp 4: Mức độ cực kỳ nguy hiểm, con người không thể di chuyển nếu không bò trên sàn; đa số đồ đạc không cố định bị văng quật; các tòa nhà chịu áp lực cơ học lớn.
Từ năm 2023, JMA đã tích hợp thang đo này vào hệ thống cảnh báo sớm, chủ động phát thông báo khẩn cấp ngay khi dự báo khu vực có khả năng xuất hiện chấn động từ Cấp 3 trở lên.
Trận động đất ngày 23/8 xảy ra tại miền Đông Nhật Bản, với tâm chấn nằm ở phía nam tỉnh Ibaraki và gây rung chấn mạnh tại thủ đô Tokyo cùng các vùng lân cận, gây ngập lụt cục bộ tại quận Koto do vỡ ống nước và làm gián đoạn hệ thống thang máy tại Tòa thị chính quận Adachi. Giải thích về hiện tượng này, ông Fukuwa Nobuo, Giáo sư danh dự và là chuyên gia kỹ thuật động đất tại Đại học Nagoya, chỉ ra lý do vì đồng bằng Kanto sở hữu lớp trầm tích tầng sâu rất dày dưới lòng đất. Lớp kiến tạo này đóng vai trò như một bộ khuếch đại tự nhiên, làm gia tăng biên độ của các sóng địa chấn chu kỳ dài khi chúng truyền qua.
Để giảm thiểu rủi ro tại các khu đô thị có mật độ nhà cao tầng dày đặc, chuyên gia khuyến cáo quy trình ứng phó tiêu chuẩn:
- Khi xảy ra rung lắc trong nhà: Tránh xa các khu vực vách kính, cửa sổ hoặc kệ tủ lớn. Di chuyển đến các vị trí an toàn, ít vật thể rơi rớt như hành lang trung tâm hoặc gầm bàn chắc chắn.
- Ứng phó khi ở trong thang máy: Bấm dừng ở tất cả các tầng gần nhất và lập tức bước ra ngoài ngay khi cửa mở.
- Quản lý sơ tán đô thị: Các tòa nhà văn phòng và chung cư cao tầng cần chèn buộc cố định toàn bộ nội thất nặng. Đồng thời, ban quản lý vận hành phải thiết lập sẵn quy trình sơ tán phân tầng theo thứ tự ưu tiên để tránh tình trạng tắc nghẽn cầu thang bộ khi xảy ra sự cố khẩn cấp.
Đọc thêm:
