Trzęsienia ziemi

Chociaż Nowy Jork nie leży na żadnym większym systemie uskoków, który wykazywałby ostatnio aktywność, takim jak uskok San Andreas w Kalifornii, trzęsienia ziemi są tu możliwe, o czym świadczą trzęsienie ziemi z 1884 roku oraz niedawne trzęsienie ziemi z 2024 roku w New Jersey. 

Prawdopodobieństwo wystąpienia silnego trzęsienia ziemi jest umiarkowane, ale ryzyko jest zwiększone ze względu na gęstość zaludnienia Nowego Jorku, skalę jego środowiska zbudowanego, współzależności krytycznych systemów infrastruktury, wiek infrastruktury oraz wysoki odsetek budynków, które zostały zbudowane przed przyjęciem przepisów dotyczących projektowania sejsmicznego w miejskich kodeksach budowlanych w 1995 roku. 

Jakie jest zagrożenie?

Trzęsienie ziemi jest spowodowane nagłym przesunięciem się płaszczyzny uskoku, co powoduje uwolnienie energii w postaci fal sejsmicznych. Gdy skały i płyty tektoniczne ulegają naprężeniom w wyniku tych ogromnych procesów geologicznych związanych z tektoniką płyt, pod powierzchnią Ziemi gromadzi się energia. W końcu nagromadzone naprężenia głęboko pod ziemią stają się tak duże, że zostają gwałtownie uwolnione podczas trzęsienia ziemi, które generuje fale sejsmiczne powodujące wstrząsy. ¹U.S. Geological Survey, „Czym jest trzęsienie ziemi i co je powoduje?”, U.S. Geological Survey.

Fale rozchodzą się promieniście od ogniska trzęsienia ziemi, czyli „hipocentrum” znajdującego się głęboko pod ziemią, i powodują drgania na powierzchni Ziemi. Epicentrum trzęsienia ziemi to punkt na powierzchni Ziemi, który znajduje się bezpośrednio nad ogniskiem. Sejsmolodzy i inżynierowie często mierzą występujące drgania jako „przyspieszenie gruntu”. 

Intensywność trzęsienia ziemi zależy od kilku czynników, w tym od ilości uwolnionej energii, głębokości trzęsienia ziemi pod powierzchnią ziemi, odległości od uskoku oraz rodzaju gleby lub podłoża skalnego. 

To, jak intensywnie konstrukcja budowlana reaguje na wstrząsy podczas trzęsienia ziemi, zależy od wysokości, ciężaru i konstrukcji budynku oraz jego połączenia z gruntem. Na przykład, budynek na betonowej poduszce będzie inaczej reagował na trzęsienie ziemi niż budynek z głębokim fundamentem. 

Trzęsienie ziemi może spowodować uszkodzenia i zniszczenie budynków oraz infrastruktury miejskiej, a także doprowadzić do ofiar śmiertelnych. W pewnych warunkach trzęsienia ziemi mogą wywołać osunięcia ziemi i spowodować upłynnienie gruntu. Do tego ostatniego zjawiska dochodzi, gdy wstrząsy i drgania gruntu podczas trzęsienia ziemi powodują, że nieskonsolidowane, nasycone wodą gleby miękną i przybierają postać płynną (tj. przypominają miękkie błoto). Wstrząsy gruntu, osunięcia ziemi i upłynnienie mogą łącznie uszkodzić lub zniszczyć budynki, zakłócić działanie sieci komunalnych, wywołać pożary oraz zagrozić bezpieczeństwu publicznemu. 

Wstrząsy wtórne stanowią część serii wstrząsów następujących po największym, początkowym wstrząsie sejsmicznym. Wstrząsy wtórne są zazwyczaj słabsze, a zatem mniej intensywne niż wstrząs główny, i mogą występować przez tygodnie, miesiące lub lata po początkowym trzęsieniu ziemi. 

Istotność

Wielkość trzęsienia ziemi klasyfikuje się według skali magnitudy, którą można powiązać z energią uwolnioną w ognisku trzęsienia ziemi. Sejsmografy i inne narzędzia naukowe służą do pomiaru i rejestrowania danych, aby zrozumieć siłę poszczególnych wstrząsów w Ziemi oraz intensywność każdego trzęsienia ziemi. W przeszłości wstrząsy sejsmiczne klasyfikowano według skali Richtera, jednak w latach 70. XX wieku środowisko naukowe zaczęło stosować bardziej dokładną skalę momentowej wielkości. Skala momentowej wielkości mierzy wielkość trzęsienia ziemi w jego źródle w odniesieniu do wielkości uskoku i stopnia jego przemieszczenia. Jest to skala logarytmiczna — każdy punkt wzrostu wielkości trzęsienia ziemi na skali odpowiada uwolnieniu energii 32 razy większej niż punkt poprzedzający. ²U.S. Geological Survey, „Magnituda trzęsienia ziemi, uwolniona energia i intensywność wstrząsów”, U.S. Geological Survey.

Skala wielkości momentu

Trzęsienie ziemi w Wirginii w 2011 roku, którego wstrząsy odczuwalne były nawet w Nowym Jorku, miało siłę 5,8 w skali Richtera. Dla porównania, trzęsienie ziemi z 2011 roku, które spowodowało zniszczenia na wschodnim wybrzeżu Japonii, miało siłę 9,0 w skali Richtera i uznano je za katastrofalne. Najsilniejsze trzęsienie ziemi zarejestrowane przez przyrządy pomiarowe miało siłę 9,5 w skali Richtera i miało miejsce w Chile w 1960 roku. Skala intensywności Mercalliego (MMI) jest miarą opartą na obserwacjach wstrząsów sejsmicznych podczas trzęsień ziemi. Skala MMI odzwierciedla dwanaście kategorii intensywności w oparciu o reakcje ludzi, ich obserwacje oraz zniszczenia budynków podczas zdarzeń sejsmicznych. ³U.S. Geological Survey, „Program zagrożeń sejsmicznych”, U.S. Geological Survey.

Zmodyfikowana skala intensywności Mercalli

10 sierpnia 1884 roku Nowy Jork doświadczył najsilniejszego trzęsienia ziemi w swojej historii, którego siłę oszacowano na 5,2 w skali Richtera. ⁴Bob Groves, „N.J. Is Not Immune to Quakes” („New Jersey nie jest odporne na trzęsienia ziemi”), The Record, hrabstwo Bergen, 2 marca 2001 r. W skali MMI maksymalna intensywność trzęsienia ziemi z 1884 r. odpowiadałaby poziomom VI–VII. Eksperci stosują również metody ilościowe do opisania siły trzęsienia ziemi, takie jak szczytowe przyspieszenie gruntu (PGA). PGA jest wyrazem maksymalnego przyspieszenia gruntu podczas wstrząsów i ruchów w trakcie trzęsienia ziemi oraz miarą jego zmieniającej się prędkości w funkcji czasu. Przyspieszenie w kierunku poziomym (w przeciwieństwie do kierunku pionowego) jest ważnym sposobem pomiaru i oceny intensywności trzęsienia ziemi, ponieważ wiele norm budowlanych dotyczących odporności sejsmicznej uwzględnia je w wytycznych dotyczących konstrukcji budynków. Normy budowlane określają na przykład wielkość siły bezwładnościowej w kierunku poziomym (czyli iloczyn masy i przyspieszenia), którą budynki powinny być w stanie wytrzymać podczas trzęsienia ziemi bez ponoszenia szkód zagrażających życiu. PGA wyraża się jako procent siły grawitacji Ziemi (%g). Bardzo silne trzęsienie ziemi, takie jak trzęsienie o sile 6,7 w skali Richtera, które miało miejsce w pobliżu Los Angeles w 1994 r., może wywołać wartości PGA przekraczające 100 %g w kierunku poziomym, co jest wartością większą niż przyspieszenie grawitacyjne. ⁵Miasto Los Angeles, „Pamiętając o trzęsieniu ziemi w Northridge”, Miasto Los Angeles, 16 stycznia 2020 r.

Wartość PGA nadal stanowi ważny wskaźnik intensywności drgań gruntu. Jednak to przyspieszenie spektralne (SA) jest obecnie powszechnie stosowaną jednostką miary ruchów gruntu w nowoczesnych przepisach dotyczących odporności sejsmicznej budynków. W porównaniu z wartością PGA przyspieszenie spektralne (SA) uznaje się za lepszy wskaźnik uszkodzeń konkretnych typów budynków o określonej wysokości. Przyspieszenie spektralne (SA) odzwierciedla sposób, w jaki budynki o określonej masie, wysokości i sztywności konstrukcyjnej (oraz związanym z tym naturalnym okresem drgań) reagują na wstrząsy sejsmiczne. 

Jak modelować przyspieszenie widmowe budynku (SA)?

W uproszczeniu budynek przedstawia się jako odwrócone wahadło o określonej masie, zawieszone na bezmasowym pionowym pręcie, które odzwierciedla naturalny okres drgań budynku oraz tłumienie mechaniczne. Bardzo przybliżona zależność dla naturalnego okresu spektralnego Tb (w sekundach) budynku w funkcji liczby kondygnacji (n) przedstawia się następująco: Tb (w sekundach) = 0,1n. 

Na przykład budynek dwupiętrowy ma zazwyczaj okres własny wynoszący około 0,2 sekundy (częstotliwość 5 herców), podczas gdy budynek dziesięciopiętrowy ma okres własny zbliżony do Tb = 1 sekunda (częstotliwość 1 herca). Oznacza to, że wykonanie pełnego ruchu wahadłowego zajęłoby około 1 sekundy. 

Prawdopodobieństwo

Wskaźnik PGA służy również do lepszego zrozumienia rodzajów zagrożeń sejsmicznych, które mogą wystąpić. Amerykańska Służba Geologiczna (USGS), zajmująca się badaniem warunków sejsmicznych na terenie całego kraju, opracowuje mapy wskazujące, gdzie najprawdopodobniej wystąpią przyszłe trzęsienia ziemi, z jaką częstotliwością mogą one występować oraz jak silne mogą być wstrząsy (PGA).⁶Mark D. Petersen, Morgan P. Moschetti, Peter M. Powers, Charles S. Mueller, Kathleen M. Haller, Arthur D. Frankel, Yuehua Zeng i in., Dokumentacja dotycząca aktualizacji z 2014 r. krajowych map zagrożeń sejsmicznych Stanów Zjednoczonych (Amerykańska Służba Geologiczna, 5 sierpnia 2014 r.).

Krajowy model zagrożenia sejsmicznego ocenia ryzyko wstrząsów gruntowych wynikające z trzęsień ziemi mogących spowodować zniszczenia na terenie Stanów Zjednoczonych i ich terytoriów. Model ten pozwala na sporządzenie mapy wskazującej prawdopodobieństwo wystąpienia niszczycielskiej aktywności sejsmicznej na terenie całego kraju w ciągu najbliższego stulecia. Najnowsze mapy USGS, opublikowane w 2023 r., wskazują, że w ciągu 100 lat prawdopodobieństwo wystąpienia niewielkiego lub niszczycielskiego trzęsienia ziemi w rejonie Nowego Jorku wynosi od 5 do 25 procent. 

Krajowa mapa modelu zagrożenia sejsmicznego, 2023 r.

Lokalizacja

W historii Nowego Jorku nie odnotowano silnych trzęsień ziemi, jednak możliwe są trzęsienia ziemi o umiarkowanej sile, które miały już miejsce (np. w 1884 r.). Nawet jeśli epicentrum trzęsienia ziemi znajduje się daleko od Nowego Jorku, budowa geologiczna północno-wschodniej części Stanów Zjednoczonych może sprawić, że w mieście odczuwalne będą pewne wstrząsy. ⁷S. Nikolaou, „Local Geology of New York City and Its Effect on Seismic Ground Motions” [Geologia lokalna Nowego Jorku i jej wpływ na ruchy sejsmiczne gruntu], materiały z piątej międzynarodowej konferencji poświęconej studiom przypadków w inżynierii geotechnicznej, Nowy Jork, NY, 13–17 kwietnia 2004 r.

Kiedy dochodzi do trzęsienia ziemi, starsza i twardsza skała macierzysta regionu północno-wschodniego przenosi drgania gruntu, które mogą przemieszczać się na duże odległości, zanim ustaną. Na przykład wstrząsy spowodowane trzęsieniem ziemi w środkowo-wschodniej Wirginii w 2011 roku oraz trzęsieniem ziemi wzdłuż kanadyjskiej rzeki Ottawa w 2013 roku odczuło wiele osób we wschodniej części Stanów Zjednoczonych, w tym w Nowym Jorku. Trzęsienie ziemi w Wirginii w 2011 roku spowodowało rozległe zniszczenia w oddalonej o 87 mil Waszyngtonie. 

W przypadku wystąpienia trzęsienia ziemi pod Nowym Jorkiem wyjątkowe cechy geologiczne tego obszaru metropolitalnego mogą spowodować poważne skutki wynikające z amplifikacji sejsmicznej. Dwa główne czynniki przyczyniające się do amplifikacji sejsmicznej w tym regionie to ostry kontrast między miękkimi glebami a bardzo twardą skałą macierzystą oraz ruchy tej skały, które mogą być stosunkowo krótkie i charakteryzować się wysoką częstotliwością. 

Wstrząsy o wysokiej częstotliwości są skutecznie przenoszone przez podłoże skalne we wschodniej części Stanów Zjednoczonych i zazwyczaj oddziałują na niskie budynki murowane o wysokości od dwóch do pięciu kondygnacji. Jeśli na twardym podłożu skalnym znajduje się płytka warstwa miękkiej gleby (o grubości mniejszej niż 100 stóp), wstrząsy ulegają wzmocnieniu, ale tylko przez stosunkowo krótki czas. Natomiast wieżowiec wznoszący się na głębokich warstwach gleby będzie się trząsł dłużej i wolniej podczas trzęsienia ziemi. 

Warunki podpowierzchniowe w Nowym Jorku, które różnią się znacznie w pięciu dzielnicach, mogą wpływać na stopień wzmocnienia ruchów ziemi wywołanych trzęsieniem ziemi. Jak pokazano na mapie zatytułowanej Rodzaje gleby w Nowym Jorku, warunki geologiczne wahają się od litej skały macierzystej na powierzchni ziemi (zielony) do sztucznego wypełnienia (fioletowy). 

Rodzaje gleby w Nowym Jorku

Od wieków znaczne obszary Nowego Jorku były zasypywane w celu pokrycia miękkich osadów i bagien, aby stworzyć nową przestrzeń pod zabudowę. ⁸Michael Kimmelman, „Kiedy Manhattan nazywał się Mannahatta: Spacer przez wieki”, New York Times, 13 maja 2020 r. Na przykład dzisiejsza dzielnica Chinatown na Manhattanie znajduje się na terenie powstałym w wyniku zasypania dużego stawu; teren World’s Fair Park w dzielnicy Flushing w Queens został zbudowany na wysypisku popiołów; a lotnisko JFK na południowym wybrzeżu Brooklynu powstało na nasypie z piasku hydraulicznego. Obszary te są podobne do dzielnicy Marina w San Francisco, która poniosła rozległe zniszczenia podczas trzęsienia ziemi w Loma Prieta w 1989 r. z powodu wzmocnienia fal sejsmicznych przez miękkie gleby oraz ich upłynnienia (tj. przekształcenia się w miękkie błoto). 

Historyczna mapa obszaru Chinatown w Nowym Jorku

Wystąpienia historyczne

W latach 1700–1986 w stanie Nowy Jork odnotowano ponad 400 trzęsień ziemi o sile 2,0 lub większej. 

W latach 1973–2012 w stanie Nowy Jork odnotowano jedynie dwa trzęsienia ziemi o sile 5,0 lub większej, które spowodowały szkody. Historycznie rzecz biorąc, trzęsienia ziemi o większej sile charakteryzują się w Nowym Jorku dłuższym „okresem powtarzalności”. Oznacza to, że występują one znacznie rzadziej niż trzęsienia ziemi o mniejszej sile. ⁹Jagtar S. Khinda, „Nowe wytyczne dotyczące kryteriów projektowania sejsmicznego dla Nowego Jorku na nowe tysiąclecie oraz aktualizacja informacji na temat modernizacji sejsmicznej mostów w Nowym Jorku”, materiały z Międzynarodowej Konferencji Mostowej, Pittsburgh, Pensylwania, 14–16 czerwca 1999 r.

10 sierpnia 1884 r. w pobliżu Nowego Jorku, gdzieś między Brooklynem a Sandy Hook w stanie New Jersey, miało miejsce jedno z najsilniejszych trzęsień ziemi w historii regionu. Na podstawie ówczesnych relacji dotyczących zniszczeń naukowcy szacują obecnie, że trzęsienie to miało siłę 5,2 w skali Richtera. Chociaż według dzisiejszej skali magnitudy trzęsienie to uznaje się za umiarkowane, wstrząsy były odczuwalne od Wirginii po stan Maine, powodując uszkodzenia kominów i budynków murowanych w stanie New Jersey oraz w Nowym Jorku. Biorąc pod uwagę intensywność zabudowy i rozwoju wzdłuż rzeki Hudson oraz w Nowym Jorku od 1884 r., gdyby trzęsienie ziemi o tej samej magnitudzie miało miejsce dzisiaj, skala szkód osobowych i materialnych byłaby znacznie większa. 

Mapa historycznych trzęsień ziemi przedstawia rozmieszczenie epicentrów trzęsień ziemi w regionie Trzech Stanów w latach 1737–2014, które miały miejsce w pobliżu Nowego Jorku. Należy pamiętać, że mapa ta pokazuje jedynie przybliżone lokalizacje epicentrów w przypadku zdarzeń sprzed 1973 roku; ponadto nie wszystkie trzęsienia ziemi sprzed 1973 roku zostały uwzględnione na mapie. ¹⁰U.S. Geological Survey, „Historic World Earthquakes”, U.S. Geological Survey.

Historyczne trzęsienia ziemi w Nowym Jorku

Źródło: NYCEM GIS

Jakie jest ryzyko?

Chociaż zagrożenie sejsmiczne w Nowym Jorku jest umiarkowane, ze względu na potencjalne wystąpienie unikalnego zestawu czynników, podsumowanych równaniem wysokiego ryzyka sejsmicznego, ryzyko dla tego obszaru może być wysokie ze względu na wysokie koszty radzenia sobie z reperkusjami wszelkich szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi w zatłoczonym środowisku miejskim. 

Równanie wysokiego ryzyka sejsmicznego

Wysokie ryzyko sejsmiczne = Umiarkowane zagrożenie sejsmiczne x Wysoka gęstość zaludnienia i wartość pieniężna x Brak projektu sejsmicznego (przed 1995 r.)

W Nowym Jorku, gdzie znajduje się około miliona budynków, ryzyko jest bardzo wysokie, głównie z powodu braku przepisów dotyczących odporności sejsmicznej w starszych budynkach, gęstej zabudowy oraz silnie powiązanej infrastruktury. 

Większość budynków w Nowym Jorku została zbudowana przed 1995 rokiem, kiedy to przyjęto bardziej rygorystyczne przepisy sejsmiczne w kodeksie budowlanym; dlatego też wiele z najpopularniejszych typów budynków, takich jak niezbrojone budynki murowane, jest szczególnie narażonych na zdarzenia sejsmiczne. 

Najnowsze budynki komercyjne i mieszkalne w Nowym Jorku są wznoszone zgodnie z nowoczesnymi normami sejsmicznymi, co pozwala zminimalizować ryzyko fizyczne. Pozostaje jednak ryzyko ekonomiczne — nieruchomości i nowe inwestycje powstające w poszczególnych dzielnicach mają tak wysoką wartość, że koszty związane z naprawą szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi są niezwykle wysokie. 

Każde zdarzenie, które przerywa przepływ biznesu, transportu, turystyki lub finansów w Nowym Jorku, znane jako "przerwa w działalności", stwarza ryzyko negatywnego wpływu gospodarczego na krajowych i międzynarodowych partnerów handlowych. 

Środowisko społeczne

W przeciwieństwie do większości innych zagrożeń naturalnych trzęsienia ziemi pojawiają się bez ostrzeżenia — co naraża lokalną społeczność na bezpośrednie niebezpieczeństwo. Ponieważ mieszkańcy Nowego Jorku rzadziej doświadczają trzęsień ziemi niż innych zagrożeń naturalnych, mogą być narażeni na większe ryzyko, ponieważ jest mniej prawdopodobne, że będą przygotowani na reagowanie w tego typu sytuacjach kryzysowych. 

Trzęsienia ziemi stanowią poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa i zdrowia publicznego. Trzęsienie ziemi o dużej sile może powodować poważne obrażenia i ofiary śmiertelne, zakłócać funkcjonowanie służb ratowniczych i medycznych oraz narażać na niebezpieczeństwo osoby, które są od nich zależne. Długoterminowe zagrożenia dla zdrowia związane z trzęsieniami ziemi obejmują zespół stresu pourazowego oraz szereg problemów związanych ze zdrowiem psychicznym, takich jak depresja i lęk. 

Trzęsienie ziemi o umiarkowanej sile (o sile od 5,5 do 6 w skali Richtera), które może wystąpić w Nowym Jorku lub w jego pobliżu, mogłoby spowodować poważne obrażenia i ofiary śmiertelne. Liczba ofiar śmiertelnych i rannych osiąga zazwyczaj szczyt w ciągu pierwszych 72 godzin po trzęsieniu ziemi. W badaniu obejmującym 1100 trzęsień ziemi na całym świecie, które spowodowały ofiary śmiertelne, 75 procent ofiar śmiertelnych zginęło w wyniku zawalenia się budynków. 

Według Federalnej Agencji Zarządzania Kryzysowego (FEMA) awarie elementów niekonstrukcyjnych stanowią zdecydowaną większość szkód spowodowanych trzęsieniami ziemi, powodując poważne obrażenia lub ofiary śmiertelne oraz uniemożliwiając funkcjonowanie budynków. Do elementów niekonstrukcyjnych (niebędących częścią systemu konstrukcyjnego budynku), które stwarzają zagrożenie, należą: 

• Elementy architektoniczne obejmują okładziny, okna, szkło i sufity gipsowe, a także elementy dekoracyjne na zewnątrz, takie jak frontony, portyki i rzeźby. 
• Elementy mechaniczne, elektryczne i hydrauliczne (MEP). 
• Meble, wyposażenie i sprzęt (FF&E) oraz przedmioty znajdujące się w pomieszczeniach, takie jak ciężkie ramy do obrazów, lustra nad łóżkami, wiszące rośliny oraz ciężkie meble (regały, szafki na dokumenty i witryny).¹¹FEMA, Ograniczanie ryzyka szkód niekonstrukcyjnych spowodowanych trzęsieniem ziemi — praktyczny przewodnik, FEMA, grudzień 2012 r.

Podczas trzęsienia ziemi elementy te mogą się przesuwać, kołysać, przewracać lub spadać, jeśli nie są solidnie przymocowane do konstrukcji budynku. W teatrach, bibliotekach i innych dużych obiektach użyteczności publicznej często spotyka się sufity gipsowe, które są bardzo podatne na zawalenie się, gdy trzęsienie ziemi wstrząsa budynkiem. Uszkodzenia elementów niekonstrukcyjnych mogą powodować ofiary śmiertelne, obrażenia i straty materialne, a także blokować drogi ewakuacyjne w sytuacjach awaryjnych. 

W Kalifornii oraz w innych regionach kraju narażonych na trzęsienia ziemi wielu właścicieli domów zdaje sobie sprawę z zagrożenia trzęsieniami ziemi i podejmuje środki ostrożności, takie jak przymocowanie regałów do ścian, zabezpieczenie cennych przedmiotów, zamocowanie podgrzewaczy wody oraz podejmowanie dodatkowych działań mających na celu ograniczenie skutków trzęsień. W miastach na wschodzie Stanów Zjednoczonych mieszkańcy rzadko stosują te środki ostrożności, ponieważ doświadczają tak niewielu trzęsień ziemi i zakładają, że ryzyko jest niskie. 

Kolejnym zagrożeniem w Nowym Jorku są budynki (sześciopiętrowe i wyższe) z wieżami ciśnień na dachach. W przypadku trzęsienia ziemi zbiorniki wody mogą zostać przewrócone, zakłócając dostawy wody do mieszkańców i potencjalnie raniąc przechodniów. 

Zniszczenie dróg, mostów i tuneli w wyniku wstrząsów ziemi podczas trzęsienia ziemi może spowodować liczne obrażenia i ofiary śmiertelne. Zakłócenia w funkcjonowaniu i uszkodzenia infrastruktury oraz innych kluczowych systemów często wywołują efekt domina. Wstrząsy ziemi podczas trzęsień ziemi mogą powodować zniszczenia, które prowadzą do pożarów, narażając mieszkańców na poważne niebezpieczeństwo. Zakłócenia w funkcjonowaniu sieci transportowych narażają na ryzyko wszystkich osób, które są od nich zależne, a także utrudniają świadczenie usług ratowniczych i medycznych. Ponadto trzęsienie ziemi może zakłócić działanie kluczowej infrastruktury, takiej jak systemy kanalizacyjne, co może prowadzić do niedoboru wody potrzebnej do gaszenia pożarów i zwiększyć ryzyko wystąpienia skutków kaskadowych. W następstwie trzęsienia ziemi wzrasta ryzyko dla zdrowia ze względu na możliwość zanieczyszczenia wody i rozprzestrzeniania się chorób w całej społeczności. 

Na skutki trzęsienia ziemi ma również wpływ pora jego wystąpienia. Z doświadczenia wynika, że jeśli trzęsienie ziemi ma miejsce w dzień powszedni między godz. 9:00 a 17:00, wskaźniki śmiertelności wzrastają, ponieważ ludzie częściej przebywają w pracy w dużych budynkach, a dzieci są zazwyczaj w szkole. Jeśli trzęsienie ziemi ma miejsce w nocy, ludzie zazwyczaj przebywają w domach wraz z członkami rodziny. 

Uszkodzenia budynków spowodowane umiarkowanym trzęsieniem ziemi mogą zmusić tysiące nowojorczyków do zamieszkania w lokalach tymczasowych lub wymagać od wielu osób trwałej zmiany miejsca zamieszkania. Stanowi to wyzwanie związane z wyborem lokalizacji dla lokali tymczasowych, ponieważ miasto dysponuje ograniczonymi możliwościami mieszkaniowymi, a sytuacja może dotknąć również okoliczne regiony. 

Trzęsienie ziemi może zagrozić gospodarce Nowego Jorku, powodując przesiedlenia i zakłócenia w funkcjonowaniu przedsiębiorstw i zakładów użyteczności publicznej oraz ograniczając zdolność ludzi do pracy i generowania dochodów. Właściciele nieruchomości są narażeni na straty ekonomiczne ze względu na konieczność kosztownych napraw i utratę dochodów z wynajmu. Wszelkie przestoje w funkcjonowaniu Nowego Jorku, jako głównego globalnego centrum finansowego, potencjalnie wpływają na całą światową gospodarkę. 

Gdyby podczas trzęsienia ziemi uległy zniszczeniu ważne zabytki narodowe, charakterystyczne obiekty, symbole dziedzictwa kulturowego oraz instytucje artystyczne przechowujące dzieła o wielkiej wartości, psychologiczne i kulturowe skutki zniszczenia tych symboli odczułaby cała społeczność, a być może nawet społeczność międzynarodowa. 

Środowisko zbudowane

Chociaż prawdopodobieństwo wystąpienia trzęsień ziemi w Nowym Jorku jest umiarkowane, wszelkie potencjalne silne wstrząsy w tym mieście mogą okazać się katastrofalne w skutkach ze względu na szkody i zakłócenia w funkcjonowaniu usług w tym specyficznym środowisku miejskim, charakteryzującym się gęstą zabudową i starzejącą się infrastrukturą, w której występują złożone wzajemne zależności oraz wielowarstwowa sieć usług o znaczeniu krytycznym.  

Przydatnym przykładem pozwalającym zrozumieć, w jaki sposób trzęsienia ziemi mogą wpłynąć na zabudowę Nowego Jorku, jest miasto Christchurch w Nowej Zelandii, które w latach 2010–2011 doświadczyło serii trzęsień ziemi. Christchurch jest znacznie mniej zagęszczone niż Nowy Jork, a jego zabudowa przypomina raczej średniej wielkości miasto w Stanach Zjednoczonych, przy czym większość budynków ma od jednego do sześciu pięter. Wielodyscyplinarne Centrum Badań Inżynierii Sejsmicznej (MCEER) Uniwersytetu w Buffalo podkreśliło związek między Christchurch a Nowym Jorkiem, ponieważ typologia budynków w tych miastach, a zwłaszcza duża liczba komercyjnych budynków z muru niezbrojonego (URM) oraz obiektów wielofunkcyjnych, bardzo przypomina starsze budynki murowane występujące w całym regionie północno-wschodnim. Naukowcy z UB wykorzystali zapisy ruchów gruntu i dane dotyczące zniszczeń z Christchurch do zbadania podatności budynków z muru niezbrojonego (URM), typowych dla starszych miast północno-wschodnich. ¹²Oskin, B. (25 lutego 2013 r.). Kamienice w Nowym Jorku zrównane z ziemią w teście wstrząsów sejsmicznych. NBC News. https://www.nbcnews.com Przeprowadzone przez nich testy na stole wibracyjnym – w tym szeroko cytowany eksperyment z wykorzystaniem pełnowymiarowej ściany kamienicy w stylu nowojorskim – wykazały, że wstrząsy o sile porównywalnej do tych w Christchurch mogą spowodować katastrofalne uszkodzenia ścian URM w płaszczyźnie poprzecznej, potwierdzając tym samym obawy dotyczące starszego zasobu budynków murowanych w Nowym Jorku. Wyniki tych badań są jednym z powodów, dla których Christchurch jest rutynowo wykorzystywane jako rzeczywisty model służący do zrozumienia, w jaki sposób umiarkowane, ale bliskie trzęsienie ziemi mogłoby wpłynąć na Nowy Jork. 

Budynki

Środowisko zabudowy Nowego Jorku charakteryzuje się wyjątkową koncentracją wysokich wieżowców komercyjnych i mieszkalnych oraz niskich budynków, które w większości wykonano z cegły niezbrojonej. Każdy typ budynku ma zupełnie inny profil ryzyka w zależności od wysokości, materiału, lokalizacji i fundamentów. 

Budynki wysokie i niskie

Systemy konstrukcyjne wieżowców w Nowym Jorku są mniej podatne na uszkodzenia spowodowane trzęsieniami ziemi niż budynki niskie. Silne trzęsienia ziemi z falami o długim okresie mają tendencję do uszkadzania wysokich budynków; jednakże tego rodzaju zjawiska trzęsieniowe występują w Nowym Jorku rzadziej. Trzęsienia ziemi o dużej sile, które mają miejsce w większej odległości od Nowego Jorku, na przykład w Kanadzie lub na Środkowym Zachodzie, mogą wywołać w mieście wstrząsy o niskiej częstotliwości (powolne), które mogą oddziaływać na wysokie budynki. Wysokie budynki mają zazwyczaj głębsze fundamenty, sięgające poniżej płytkich osadów. Ich fundamenty częściej spoczywają na twardej skale lub twardszych glebach na większej głębokości, podczas gdy budynki niskie są często wznoszone na płytkich osadach. (https://www.exactusengineering.com/resources/shallow-vs-deep-foundations)  

Oczekuje się, że budynki zbudowane zgodnie z kodeksem budowlanym New York City Department of Buildings (DOB) z 1995 r. i kolejnymi przepisami sejsmicznymi, takimi jak kodeksy budowlane miasta Nowy Jork z 2008, 2014 i 2022 r. - które zawierają rozdział dotyczący wymagań konstrukcyjnych - będą w stanie złagodzić skutki trzęsienia ziemi. Przepisy wymagają, aby budynki były zaprojektowane tak, aby chronić ludzkie życie w przypadku poważnego trzęsienia ziemi i zachować ogólne warunki użytkowania w przypadku mniej poważnych trzęsień ziemi. 

Niezbrojone budynki murowane i drewniane

Od 1995 roku, kiedy to weszły w życie pierwsze przepisy dotyczące odporności sejsmicznej, konstrukcje w Nowym Jorku muszą być projektowane z uwzględnieniem obciążeń sejsmicznych. Starsze budynki, które nie zostały zaprojektowane z uwzględnieniem obciążeń sejsmicznych, są z natury rzeczy narażone na uszkodzenia w przypadku wystąpienia silnego trzęsienia ziemi. Najbardziej zagrożone są budynki z muru niezbrojonego (ceglane), ponieważ mur nie jest w stanie pochłonąć sił rozciągających podczas trzęsienia ziemi. Zamiast ugiąć się lub wygiąć, ściany, fasady i konstrukcje wewnętrzne pękają lub kruszą się. Podczas silnego trzęsienia ziemi system nośny budynku z muru niezbrojonego jest narażony na zwiększone ryzyko zawalenia się. Typowe rodzaje uszkodzeń to:  

• Uszkodzenie połączenia dachu ze ścianą i wynikające z tego zawalenie. 
• Uszkodzenie poza płaszczyzną (gdy siły są wywierane prostopadle do powierzchni) niezbrojonych ścian murowanych. 
• Pęknięcie w płaszczyźnie ścian z muru niezbrojonego, polegające na pojawieniu się pęknięć w płaszczyźnie ściany.¹³FEMA, Budynki z muru niezbrojonego a trzęsienia ziemi: Opracowywanie skutecznych programów ograniczania ryzyka, FEMA P-774, październik 2009 r.

Według danych z 2019 roku w Nowym Jorku najwięcej budynków murowanych znajduje się w Brooklynie (165 661), a następnie w Queens (108 694), Bronxie (49 734), na Manhattanie (29 766) oraz na Staten Island (7 041). 

Wśród nich znajduje się ponad 100 000 wielorodzinnych budynków z cegły bez zbrojenia w całym Nowym Jorku, z których większość powstała w okresie od połowy XIX wieku do lat 30. XX wieku.¹⁴Dan P. E. Eschenasy, „Przypadki uszkodzeń ścian z cegły niezbrojonej spowodowanych obciążeniami poza płaszczyzną”, Structural Forensics Magazine, maj 2011 r. Wszystkie mają od trzech do siedmiu kondygnacji. 

Wiele nowojorskich dzielnic składa się z rzędów połączonych ze sobą niezbrojonych budynków murowanych. Budynki te polegają na sobie nawzajem, jeśli chodzi o stabilność, więc każdy budynek, który znajduje się na końcu bloku lub obok pustej działki, jest szczególnie narażony na trzęsienie ziemi. Murowane budynki typu loft, które są powszechne w Nowym Jorku, są podatne na trzęsienia ziemi, ponieważ nie mają ścian wewnętrznych i mają wyższe niż przeciętne sufity. 

Ponieważ drewno jest lżejszym i bardziej elastycznym materiałem budowlanym, budynki o konstrukcji szkieletowej lepiej znoszą trzęsienia ziemi. W okręgach strażackich miasta Nowy Jork budynki o konstrukcji szkieletowej muszą być pokryte okładziną murowaną (lub zachowywać większe odległości między budynkami). Większość domów jedno- i dwurodzinnych w Nowym Jorku ma konstrukcję szkieletową. W przypadku tych domów trzęsienie ziemi może uszkodzić elewację murowaną, ale konstrukcja może nadal stać. Jednak w przypadku budynków trzy- lub czteropiętrowych z murami nośnymi stabilność budynku może zostać zagrożona podczas trzęsienia ziemi. 

Nawet jeśli trzęsienie ziemi spowodowało niewielkie zniszczenia na powierzchni, uszkodzenia fundamentów budynku mogą sprawić, że nie będzie on nadawał się do zamieszkania lub użytkowania. Znaczna część nabrzeża Nowego Jorku powstała na terenach bagiennych lub nieużytkach, które z biegiem czasu zostały zasypane, zrekultywowane i zabudowane. W czasach kolonialnych tereny te tworzono zazwyczaj przy użyciu nasypów o słabych właściwościach konstrukcyjnych. Kilkadziesiąt lat temu zaczęto stosować bardziej kontrolowane procedury nasypowe i budowlane. 

Władze Nowego Jorku przyjęły wytyczne mające na celu ochronę budynków przed powodziami i zwiększyły ich odporność, zalecając podwyższenie budynków nadbrzeżnych w taki sposób, aby ich „miękka kondygnacja” umożliwiała przepływ wody powodziowej — na przykład poprzez oprzeć parter na filarach. Jednak w przypadku trzęsienia ziemi połączenie „miękkiej kondygnacji” ze słabymi warunkami gruntowymi może spowodować przeniesienie większości obciążenia budynku na fundamenty, co doprowadzi do skoncentrowania większości uszkodzeń na najniższej kondygnacji. 

Ocena potencjalnych skutków trzęsień ziemi dla budynków w Nowym Jorku 

NYCEM wykorzystuje oprogramowanie HAZUS-MH firmy FEMA do prognozowania strat i oceny podatności strukturalnej budynków w Nowym Jorku w przypadku wystąpienia trzęsienia ziemi. Pięć ogólnych kategorii stanu uszkodzeń dla modułu trzęsienia ziemi HAZUS-MH to Brak, Nieznaczne, Umiarkowane, Rozległe i Całkowite. Grafika wyjaśnia cztery stany uszkodzeń strukturalnych (od lekkich do całkowitych) dla pojedynczej klasy budynku (w tym przypadku typ W1 - drewno, lekka rama). 

Stany zagrożone szkodami trzęsieniowymi według systemu HAZUS-MH 

Źródło: Podręcznik użytkownika programu HAZUS-MH dotyczący trzęsień ziemi, rysunek 9.17 

W ramach aktualizacji Planu ograniczania zagrożeń na rok 2026 NYCEM przeszło z deterministycznego modelu trzęsienia ziemi opartego na jednym scenariuszu na analizę probabilistyczną. Podczas gdy poprzedni plan opierał się na jednym zdarzeniu o sile 5,2 w skali Richtera z jednym epicentrum, podejście probabilistyczne ocenia statystyczne prawdopodobieństwo wystąpienia wstrząsów ziemi spowodowanych przez wszystkie potencjalne źródła sejsmiczne. 

To przejście od modelowania deterministycznego do probabilistycznego pozwala NYCEM przejść od planowania opartego na reagowaniu do planowania opartego na odporności. Model deterministyczny jest narzędziem taktycznym, opartym na scenariuszach. Opiera się on na stałych danych, takich jak lokalizacja epicentrum i siła trzęsienia, w celu modelowania potencjalnych skutków. Może on na przykład pomóc w udzieleniu odpowiedzi na bardzo konkretne pytania, takie jak:„Co stanie się z kluczowymi obiektami Nowego Jorku, jeśli tuż na zachód od Manhattanu wystąpi trzęsienie ziemi o sile 6,1 w skali Richtera?”. Z koleimodel probabilistyczny zapewnia kompleksowy profil ryzyka. Nie opiera się on na stałych zmiennych, lecz analizuje tysiące potencjalnych zdarzeń w długich okresach powtarzalności. Uwzględnia on niepewności dotyczące lokalizacji, wielkości i częstotliwości trzęsień ziemi, aby zapewnić bardziej kompleksową ocenę. 

Dzięki modelowaniu różnych okresów powtarzalności miasto może lepiej ocenić ryzyko w różnych przedziałach czasowych i przy różnych intensywnościach: 

• Niska intensywność:okresy powtarzalności wynoszące 100 i 250 lat. 
• Umiarkowana intensywność:okresy powtarzalności wynoszące 500, 750 i 1000 lat. 
• Ekstremalne natężenie:okresy powtarzalności wynoszące 1500, 2000 i 2500 lat. 

Okresy powtarzalności zastosowane w niniejszej analizie probabilistycznej funkcjonują w ramach spektrum częstotliwości w stosunku do intensywności. Okresy powtarzalności o niskiej intensywności, takie jak zdarzenia 100-letnie i 250-letnie, charakteryzują się wysokim prawdopodobieństwem wystąpienia w typowym horyzoncie planowania, ale zazwyczaj powodują niewielkie skutki pod względem uszkodzeń konstrukcyjnych i strat ekonomicznych. Wraz ze wzrostem okresu powtarzalności do przedziału od 1500 do 2500 lat zdarzenia stają się statystycznie rzadkie, co oznacza niskie prawdopodobieństwo ich wystąpienia. Jednak scenariusze o ekstremalnej intensywności wiążą się ze znacznie silniejszymi wstrząsami gruntu, co prowadzi do skutków o dużym zasięgu. 

Wyniki tych symulacji przedstawiają aktualny obraz skutków, jakie trzęsienia ziemi o różnych okresach powtarzalności wywierają na miasto. Aby oszacować skuteczność potencjalnych strategii zwiększających odporność, NYCEM opracowało modele ograniczania skutków trzęsień ziemi, które w ramach modelu systematycznie dostosowują różne strategie ograniczające, takie jak podwyższenie poziomu projektowego odporności na trzęsienia ziemi w przypadku starszych konstrukcji oraz modernizacja konstrukcyjna murów niezbrojonychw wybranych budynkach i obiektach o znaczeniu krytycznym. 

Do tych podstawowych udogodnień należą: 

• Lotniska 
• Infrastruktura autobusowa 
• Placówki opiekuńcze 
• Urządzenia komunikacyjne 
• Obiekty energetyczne 
• Centra Operacyjne ds. Sytuacji Kryzysowych 
• Promy 
• Remizy strażackie 
• Obiekty naftowe 
• Posterunki policji 
• Porty 
• Infrastruktura kolejowa 
• Szkoły 
• Ośrodki oczyszczania ścieków 

Porównując wyniki tych scenariuszy uwzględniających środki łagodzące z modelem bazowym, NYCEM może obliczyć skalę szkód, których udało się uniknąć dzięki wzmocnieniu kluczowych obiektów, oraz opracować ulepszone strategie łagodzenia skutków. 

NYCEM przeprowadziło analizę probabilistycznych modeli trzęsień ziemi, aby zbadać skutki zdarzeń o różnych okresach powtarzalności, od trzęsienia ziemi o niskiej intensywności występującego raz na 100 lat aż po trzęsienie ziemi o ekstremalnej intensywności występujące raz na 2500 lat. 

Modele bazowe wskazują, że ryzyko dla Nowego Jorku wynika przede wszystkim z gęstości zaludnienia, wysokiej wartości nieruchomości oraz wieku infrastruktury. Inne czynniki, takie jak upłynnienie gruntu, również mogą zwiększać ryzyko i nasilać skutki. Nawet przy umiarkowanych okresach powtarzalności wysoka koncentracja aktywów prowadzi do znacznej ekspozycji gospodarczej i społecznej. 

Aby zrozumieć, w jaki sposób różne środki ograniczające skutki mogłyby zmniejszyć wpływ na obiekty o kluczowym znaczeniu, NYCEM zastosowało w tej analizie dwa takie środki.  

• Podwyższenie poziomu projektowania sejsmicznego:Strategia tapolega na dostosowaniu poziomu projektowania sejsmicznego starszych budynków o znaczeniu krytycznym, wybudowanych przed 1996 r. i nieobjętych obowiązującymi wówczas przepisami, do współczesnych standardów. Termin ten opiera się na przyjęciu ustawy lokalnej nr 17, która po raz pierwszy wprowadziła do kodeksu budowlanego miasta Nowy Jork konkretne przepisy sejsmiczne mające na celu ochronę konstrukcji przed siłami sejsmicznymi. Przed wejściem w życie tego przepisu większość budynków w mieście była wznoszona bez formalnych wymagań dotyczących odporności sejsmicznej.  
• Ukierunkowane działania ograniczające ryzyko związane z budynkami z muru niezbrojonego (URM): Ponieważniskie i średniej wysokości budynki z muru niezbrojonego powodują nieproporcjonalnie duże skutki gospodarcze i społeczne ze względu na swoją kruchość, niniejszy scenariusz modeluje wpływ ukierunkowanych modernizacji konstrukcyjnych budynków z muru niezbrojonego wybudowanych przed 1950 r. oraz obiektów o dużej liczbie użytkowników. W budynkach z muru niezbrojonego wybudowanych przed 1950 r. stosowano głównie elastyczne drewno, które w przypadku trzęsienia ziemi jest bardziej narażone na zawalenie się w formie „naleśnika”. Po 1950 r. nastąpiło przejście z podłóg drewnianych na betonowo-stalowe oraz standaryzacja wytrzymałości zaprawy i cegieł. Zmniejsza to prawdopodobieństwo całkowitego zawalenia się budynku, nawet jeśli mur pozostaje niezbrojony.  

Dzięki modelowaniu tych środków ograniczających skutki NYCEM może obliczyć łączną wartość szkód, których udało się uniknąć w przypadku obiektów o znaczeniu krytycznym. 

Pełny raport można pobrać tutaj. 

Infrastruktura

W przypadku wystąpienia trzęsienia ziemi w Nowym Jorku istnieje ryzyko, że jego skutki mogą spowodować uszkodzenia infrastruktury, takiej jak systemy transportowe, sieci komunalne, sieci energetyczne oraz systemy wodociągowe i kanalizacyjne. W ramach innych realizowanych tu inwestycji kapitałowych niektóre z istniejących obiektów infrastruktury krytycznej Nowego Jorku, takie jak mosty, zostały częściowo zmodernizowane w celu poprawy ich odporności sejsmicznej.  

Jednak podatność na zagrożenia sejsmiczne złożonej sieci wzajemnie powiązanej infrastruktury miasta pozostaje wciąż słabo poznana i stanowi powód do poważnych obaw, nawet pomimo tego, że niektóre elementy tej infrastruktury są obecnie poddawane zmianom, modernizacji i odnowie. Niektóre systemy infrastruktury krytycznej Nowego Jorku są podatne na zagrożenia, ponieważ są przestarzałe i borykają się z problemami związanymi z konserwacją oraz końcem cyklu życia.  

Podczas trzęsienia ziemi grunty znajdujące się poniżej poziomu wód gruntowych mogą ulec upłynnieniu, co powoduje osłabienie lub całkowitą utratę ich nośności. Może to doprowadzić do rozległych uszkodzeń gruntu, które spowodują zniszczenia nawierzchni dróg i fundamentów budynków oraz poważne zakłócenia w funkcjonowaniu podziemnych sieci użytkowych. Obszary z nasypami sztucznymi są podatne na upłynnienie i obejmują wybrzeża Long Island (oraz okolice lotniska JFK), obszar World’s Fair w dzielnicy Flushing w Queens, południowy kraniec Manhattanu (Battery Park) oraz dzielnicę Chinatown. Silne trzęsienie ziemi w bezpośrednim sąsiedztwie miasta może spowodować osiadanie i zapadanie się konstrukcji wzniesionych na upłynnionych gruntach. Uszkodzenia infrastruktury podziemnej występują zazwyczaj wszędzie tam, gdzie rury i inne linie przesyłowe nie są w stanie wytrzymać różnicowych ruchów gruntu. Uszkodzenia tych kluczowych elementów mogą wywołać skutki wtórne, które stanowią jeszcze większe zagrożenie dla społeczeństwa — zanieczyszczenie wody, pożary oraz nagłe, potężne wybuchy.  

Środowisko naturalne

Trzęsienia ziemi mogą poważnie zniszczyć środowisko naturalne, zniszczyć drzewa i zburzyć krajobraz. 

Rywalizacja o przestrzeń może przyspieszyć zabudowę terenów, które wcześniej były wykorzystywane w niewielkim stopniu. Wraz z postępującą urbanizacją trzęsienie ziemi (w połączeniu ze skutkami ekstremalnych zjawisk pogodowych) dotknęłoby również obszary o większej gęstości zaludnienia. Zjawisko, które niegdyś byłoby niewielkim, lokalnym wydarzeniem, stanie się obecnie katastrofą o ogromnym zasięgu  

Trzęsienia ziemi niosą ze sobą również zagrożenia, które mogą spowodować poważne szkody w środowisku naturalnym — pożary wywołane wybuchami rur gazowych, powodzie i inne zakłócenia spowodowane pęknięciem rur wodociągowych, przypadkowe wycieki odpadów niebezpiecznych i ścieków oraz niszczycielskie osunięcia ziemi.  

Wraz z coraz częstszym występowaniem gwałtownych powodzi, huraganów i ekstremalnych opadów deszczu, trzęsienie ziemi może połączyć się z tymi zagrożeniami spowodowanymi zmianami klimatu, co mogłoby wykładniczo zwiększyć ryzyko.  

Środowisko przyszłości

W miarę jak znaczna część budynków w Nowym Jorku, podatnych na trzęsienia ziemi (wybudowanych przed wprowadzeniem przepisów sejsmicznych), jest stopniowo zastępowana nowymi obiektami zgodnymi z bardziej rygorystycznymi wymogami przepisów budowlanych dotyczących odporności sejsmicznej, odsetek budynków podatnych na trzęsienia ziemi będzie stopniowo maleć. Proces ten potrwa jednak bardzo długo. Oczekuje się, że wartość pieniężna narażenia Nowego Jorku również ulegnie zmniejszeniu; jednakże, jeśli wartość i wielkość zasobów budowlanych Nowego Jorku wzrośnie z biegiem czasu, ryzyko ekonomiczne związane z narażeniem sejsmicznym może nadal wzrosnąć. 

Starzejące się elementy infrastruktury Nowego Jorku mogą w przyszłości zwiększyć strukturalny wpływ trzęsień ziemi. Inwestycje, takie jak poprawa odporności sejsmicznej istniejących mostów, powinny zmniejszyć ryzyko związane z przyszłymi trzęsieniami ziemi. 

Jak zarządzać ryzykiem?

Chociaż trzęsienia ziemi występują bez ostrzeżenia i nie można im zapobiec, można zastosować wiele strategii w celu zmniejszenia związanego z nimi ryzyka. Strategie ograniczania ryzyka stają się coraz bardziej skuteczne, ponieważ sejsmolodzy, geolodzy, inżynierowie, architekci, ratownicy i inni eksperci wprowadzają innowacyjne inicjatywy w zakresie bezpieczeństwa publicznego w swoich dziedzinach. 

Główne strategie obejmują zaostrzenie wymogów przepisów budowlanych dotyczących odporności sejsmicznej, ulepszenie wymagań w zakresie projektowania sejsmicznego, wzmożenie działań związanych z kontrolą i konserwacją infrastruktury krytycznej oraz modernizację budynków. 

Ochrona budynków: Przepisy, egzekwowanie, strategie inżynieryjne i konserwacja 

Trzęsienia ziemi, które miały miejsce w 2023 roku w Turcji i Syrii, ponownie zwróciły uwagę na znaczenie przepisów budowlanych i ich właściwego egzekwowania. W Nowym Jorku Departament Budownictwa (DOB) opracowuje i aktualizuje przepisy budowlane w celu ograniczenia ryzyka związanego z trzęsieniami ziemi oraz egzekwuje te przepisy poprzez szeroko zakrojone działania administracyjne. Przepisy dotyczące odporności sejsmicznej są dostosowywane do zmian i ulepszeń wprowadzanych w krajowych normach sejsmicznych. 

Od 1985 roku agencja FEMA wspiera badania z zakresu inżynierii sejsmicznej prowadzone w ramach Krajowego Programu Ograniczania Zagrożeń Sejsmicznych (NEHRP). Najnowsze Zalecane przepisy sejsmiczne NEHRP z 2020 r.: przykłady projektowe, materiały szkoleniowe i schematy projektowe stanowi główne źródło krajowych wymagań dotyczących projektowania sejsmicznego nowych budynków i innych konstrukcji. ¹⁵Krajowy Program Ograniczania Zagrożeń Sejsmicznych, „Wpływ rodzajów gleby i skał”, koordynatorzy ds. trzęsień ziemi.

Obecne przepisy budowlane obowiązujące w Nowym Jorku są równie rygorystyczne jak w pozostałych częściach Stanów Zjednoczonych, a prawdopodobieństwo uszkodzenia lub zawalenia się nowoczesnej konstrukcji zgodnej z przepisami jest takie samo jak w Kalifornii. Przepisy te określają ogólne warunki użytkowania budynków w przypadku trzęsień ziemi o mniejszej sile. Każdy istniejący budynek w Nowym Jorku, który poddawany jest znacznej przebudowie, musi również spełniać te normy. 

Promowanie gotowości 

USGS opracowało system PAGER (Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response) w celu dostarczania szybkich szacunków skutków po poważnych trzęsieniach ziemi na całym świecie. W ciągu około 30 minut system PAGER udostępnia zaktualizowane oceny w miarę pojawiania się nowych danych. Raporty te zawierają informacje na temat liczby osób i miast narażonych na wstrząsy o różnym natężeniu, a także prognozowane przedziały dotyczące liczby ofiar śmiertelnych i strat gospodarczych. 

Aby dowiedzieć się więcej o serwisie PAGER i o tym, jak zapisać się do powiadomień, proszę odwiedzić stronę: PAGER. 

USGS ShakeCast– skrót od ShakeMap Broadcast – to zautomatyzowany system oprogramowania przeznaczony do dostarczania dostosowanych do potrzeb produktów ShakeMap kluczowym użytkownikom oraz uruchamiania protokołów reagowania po trzęsieniu ziemi. To bezpłatne narzędzie służące do oceny sytuacji automatycznie pobiera dane dotyczące wstrząsów sejsmicznych z serwisu ShakeMap i porównuje intensywność ruchów gruntu z lokalizacją obiektów użytkowników. Na podstawie tej analizy ShakeCast generuje oceny szkód, powiadomienia o priorytetach inspekcji, mapy oraz produkty internetowe dla służb zarządzających sytuacjami kryzysowymi i innych kluczowych interesariuszy. 

Ewolucja przepisów sejsmicznych kodeksu budowlanego

Pierwsze przepisy dotyczące zabezpieczeń sejsmicznych zawarte w Kodeksie Budowlanym miasta Nowy Jork zostały uchwalone w 1995 roku i weszły w życie w lutym 1996 roku. ¹⁶Departament Budownictwa Miasta Nowy Jork, „Przepisy miejskie”, Miasto Nowy Jork.

W 2008 r., a następnie w 2014 i 2022 r., DOB zajął się kwestią strukturalnej podatności miasta na trzęsienia ziemi, przyjmując rodzinę norm Międzynarodowej Rady Kodeksowej (ICC) jako podstawę nowojorskich przepisów budowlanych. Należy zauważyć, że choć nowojorskie przepisy budowlane opierają się na normach ICC, to w niektórych fragmentach zostały one zaostrzone w stosunku do norm ICC. 

Przepisy z 2008, 2014 i 2022 roku mają na celu zapewnienie, by budynki były solidniejsze, bardziej elastyczne i plastyczne — zdolne do pochłaniania energii bez ulegania kruchemu pękaniu. Przepisy zawierają rozdziały poświęcone rodzajom gruntu i fundamentom budynków. Wymagane jest opracowanie szczegółowych rozwiązań sejsmicznych, aby zapewnić wytrzymałość połączeń konstrukcyjnych, elementów konstrukcyjnych i instalacji rurociągowych budynku podczas trzęsienia ziemi. 

Zgodnie z przepisami budowlanymi z 2008, 2014 i 2022 roku obiekty o znaczeniu krytycznym, takie jak remizy strażackie i szpitale, muszą być zaprojektowane tak, aby przetrwały trzęsienie ziemi, a także pozostały otwarte i sprawne po jego wystąpieniu. 

W 2014 roku Departament Budownictwa (DOB) zaktualizował przepisy budowlane i przeszedł na nową koncepcję – podejście oparte na ryzyku, wzorując się na normie Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Budownictwa Lądowego (ASCE) 7-2010 dotyczącej projektowania i wznoszenia konstrukcji odpornych na trzęsienia ziemi. W podobny sposób przepisy z 2022 r. opierają się na normie ASCE 7-2016. Te ulepszone przepisy wymagają, aby nowe budynki w Nowym Jorku były projektowane w taki sposób, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo ich zawalenia się lub poniesienia znacznych szkód podczas trzęsienia ziemi. 

Zmieniony kodeks zaostrza również wymagania projektowe dotyczące zapobiegania upłynnieniu gruntu oraz uwzględnia specyficzne warunki geologiczne miasta. Projekty budynków muszą uwzględniać specyficzne dla danego terenu warunki gruntowe oraz fundamenty budynków, a także zapewniać elastyczność połączeń i elementów konstrukcyjnych. Określono również szczegółowe wymagania dotyczące instalacji elektrycznych i mechanicznych, wyposażenia budynków oraz elementów architektonicznych. 

Obecnie trwają prace komisji kodeksowej nad kolejną rewizją kodeksów budowlanych. DOB pracuje również nad projektem NYC Existing Building Code, który zawiera rozdział strukturalny mający na celu rozwiązanie kwestii związanych z obciążeniami sejsmicznymi w istniejących budynkach, między innymi poprzez odesłanie użytkownika do wymagań strukturalnych NYC Building Code. Inicjatywa ta ma na celu poprawę bezpieczeństwa lub złagodzenie zagrożeń w budynkach zbudowanych przed wprowadzeniem wymogów sejsmicznych. 

Egzekwowanie Kodeksu

Aby zapewnić zgodność budynków z przepisami, nie można rozpocząć budowy nowych obiektów ani poważnych remontów, dopóki Departament Budownictwa (DOB) nie dokona przeglądu projektów i nie wyda pozwoleń na budowę. Większość elementów wymaganych w ramach projektowania sejsmicznego podlega specjalnym kontrolom przeprowadzanym przez wykwalifikowanych inżynierów prywatnych, którzy są odpowiedzialni za przekazywanie wyników tych kontroli do DOB. 

Strategie inżynieryjne modernizacji istniejących budynków

Aby spełnić normy sejsmiczne, architekci i inżynierowie stosują kilka metod projektowania i inżynierii modernizacji starszych budynków - wzmacnianie połączeń między elementami budynku, zwiększanie elastyczności konstrukcji, zmniejszanie masy budynku w celu zminimalizowania wpływu sił sejsmicznych oraz wzmacnianie fundamentów umieszczonych w słabej glebie w celu zapewnienia stabilności. 

W przypadku istniejących budynków z muru niezbrojonego połączenia między elementami konstrukcyjnymi wzmacnia się poprzez zakotwiczenie ścian do dachu oraz ścian do fundamentów i poszczególnych stropów wewnątrz budynku, zwiększając w ten sposób zdolność konstrukcji do przenoszenia obciążeń podczas trzęsienia ziemi. Innym rozwiązaniem jest dodanie stalowych ram do ceglanych ścian niezbrojonych w celu zwiększenia odporności na siły działające poza płaszczyzną.¹⁷Dan P. E. Eschenasy, „Przypadki uszkodzeń ścian ceglanych bez zbrojenia spowodowanych obciążeniami poza płaszczyzną”.

Parapety są często najbardziej uszkodzonym elementem niewzmocnionych budynków. Ryzyko sejsmiczne można zmniejszyć, kotwiąc attyki za pomocą stalowych rozpórek ukośnych i naprawiając ich zaprawę. Alternatywnie, niewzmocnione murowane attyki można zastąpić murowanymi attykami zakotwionymi do budynku. 

Proste, oparte na zdrowym rozsądku rozwiązania często wystarczają, by poprawić odporność sejsmiczną konstrukcji i zmniejszyć ryzyko sejsmiczne. Na przykład przymocowanie mebli do ściany za pomocą kotew lub śrub zmniejsza ryzyko obrażeń spowodowanych spadającymi przedmiotami, a także uszkodzeń wyposażenia budynku. Mocowanie zbiorników na wodę w budynkach o wysokości sześciu lub więcej kondygnacji to kolejna metoda zmniejszająca ryzyko przewrócenia się wieży, co mogłoby spowodować obrażenia u przechodniów. Mocowanie podgrzewaczy wody w domach i mieszkaniach zapobiega uszkodzeniom budynków, zapewniając jednocześnie awaryjne zaopatrzenie w wodę dla mieszkańców w przypadku awarii sieci wodociągowej. 

Wytyczne opracowane w celu ochrony budynków nadbrzeżnych przed powodziami i burzami nadmorskimi poruszają również kwestie bezpieczeństwa sejsmicznego, a w szczególności podatność budynków wzniesionych na podwyższeniu na uszkodzenia. Aby zabezpieczyć budynki o słabej konstrukcji parterowej, stosowane rozwiązania koncentrują się na zmniejszeniu dodatkowego obciążenia poprzez dodanie stężenia lub ścian usztywniających, a także poprzez powiększenie lub wzmocnienie słupów i pali. 

Rutynowa konserwacja

Rutynowa konserwacja wszystkich budynków w Nowym Jorku ma zasadnicze znaczenie dla zminimalizowania ryzyka związanego z trzęsieniami ziemi. Obejmuje to utrzymywanie dachów w dobrym stanie, zabezpieczanie gzymsów i paneli aluminiowych, regularne ponowne spoinowanie zaprawy (zwłaszcza na attykach i kominach) oraz naprawianie wszelkich pęknięć. 

Ochrona infrastruktury: Wytyczne rządowe, inspekcje i strategie inżynieryjne

Trzęsienia ziemi mogą powodować poważne uszkodzenia infrastruktury, która nie została pierwotnie zaprojektowana tak, aby wytrzymać skutki trzęsień ziemi - starszych mostów, tuneli, kanałów ściekowych, systemów zaopatrzenia w wodę i oczyszczalni ścieków. Miasto Nowy Jork podejmuje działania mające na celu nakazanie projektowania nowej infrastruktury w taki sposób, aby spełniała bardziej rygorystyczne wymogi dotyczące obciążeń sejsmicznych, a starsza infrastruktura była modernizowana w celu spełnienia tych norm. Agencje federalne, stanowe i lokalne odgrywają rolę w ustanawianiu standardów i nadzorowaniu wdrażania ulepszeń w zakresie bezpieczeństwa sejsmicznego infrastruktury. 

Wytyczne sejsmiczne dla infrastruktury regulują działania miasta Nowy Jork w zakresie modernizacji starszych mostów, tuneli i innych krytycznych obiektów, aby były odporne na ryzyko trzęsień ziemi, oraz projektowania nowej infrastruktury zgodnie z bezpieczniejszymi standardami. 

Ochrona mostów

Po trzęsieniu ziemi Loma Prieta w 1989 roku, które spowodowało rozległe uszkodzenia kilku mostów w północnej Kalifornii, wiele środkowych i północno-wschodnich stanów zaczęło przyjmować nowe przepisy sejsmiczne dla mostów autostradowych. 

W Nowym Jorku właściciele mostów zatrudnili sejsmologów w celu oceny ryzyka związanego z tym zagrożeniem. Federalna Administracja Autostrad (Federal Highway Administration) nadzoruje prace związane z zabezpieczeniem mostów przed trzęsieniami ziemi za pośrednictwem władz lokalnych, w ramach programu kontroli i renowacji z 1991 roku, wprowadzonego na mocy uchwały Kongresu. W 1998 roku Departament Transportu Miasta Nowy Jork (DOT) opracował wytyczne dotyczące kryteriów sejsmicznych, któreaktualizuje w miarę pojawiania się nowych osiągnięć naukowych i rozwiązań.¹⁸ Federalna Administracja Autostrad, Podręcznik modernizacji sejsmicznej obiektów drogowych: Część 1 — Mosty (publikacja nr FHWA-HRT-06-032), Centrum Badań Drogowych Turner-Fairbank, Departament Transportu Stanów Zjednoczonych, styczeń 2006 r.

W 1998 roku miasto Nowy Jork rozpoczęło prace związane z modernizacją sejsmiczną kluczowych i niezbędnych mostów. Agencje transportowe obsługujące obszar Nowego Jorku albo już zmodernizowały mosty, którymi zarządzają, albo są w trakcie ich modernizacji. 

Izolacja sejsmiczna

Izolacja sejsmiczna jest jedną z najczęściej stosowanych metod zabezpieczenia przed trzęsieniami ziemi w mostach i konstrukcjach. W Nowym Jorku metodę tę zastosowano w systemie kolei miejskiej JFK. Rozwiązanie to chroni mosty lub konstrukcje poprzez izolowanie ruchów sejsmicznych od fundamentów do samych konstrukcji. Izolatory (łożyska gumowe i stalowe) montuje się pomiędzy pomostem mostu a jego filarami lub pomiędzy budynkiem a jego fundamentami. Izolatory mają za zadanie pochłaniać energię trzęsienia ziemi i minimalizować energię przenoszoną na konstrukcję. 

Departament Transportu (DOT) prowadzi obecnie prace modernizacyjne mostu Brooklyn Bridge w celu dostosowania go do aktualnych wymagań dotyczących odporności sejsmicznej określonych w przepisach dotyczących infrastruktury. W ramach kontraktu nr 7, który rozpoczął się we wrześniu 2019 r. i potrwa do 2023 r., DOT pracował nad zwiększeniem nośności bloków łukowych, wzmocnieniem wież murowanych oraz skupił się na naprawach zabytkowych elementów ceglanych i granitowych. ¹⁹Departament Transportu Miasta Nowy Jork, „Infrastruktura: Most Brookliński”, Miasto Nowy Jork. Modernizacja ta obejmuje wymianę oryginalnych pali drewnianych na mocniejsze pale konstrukcyjne oraz wzmocnienie elementów murowanych mostu. Inne mosty zostały wymienione, gdy ich odporność sejsmiczna została oceniona jako niewystarczająca.

Ocena sejsmiczna mostów w rejonie Nowego Jorku wymaga zbadania każdego mostu pod kątem standardów eksploatacyjnych w zależności od tego, czy most został zakwalifikowany jako krytyczny, niezbędny czy inny. Modernizacja starszych mostów lub projekty nowych mostów powinny uwzględniać elementy konstrukcyjne dostosowane do poziomu zniszczeń spodziewanych w wyniku prognozowanego trzęsienia ziemi oraz umożliwiające przeprowadzenie niezbędnych napraw po tym zdarzeniu.²⁰Weidlinger Associates, Badanie zagrożeń sejsmicznych w Nowym Jorku i jego zastosowania inżynieryjne: Raport końcowy (Weidlinger Associates, opracowanie dla Departamentu Transportu Miasta Nowy Jork, 1998 r.). Departament Transportu Miasta Nowy Jork (NYC DOT), który jest właścicielem i zarządcą 799 mostów, jest w trakcie wdrażania modernizacji sejsmicznej wszystkich swoich mostów krytycznych, niezbędnych oraz pozostałych. ²¹Departament Transportu Miasta Nowy Jork, Raport roczny dotyczący stanu mostów i tuneli NYC DOT za rok 2020, Miasto Nowy Jork.

Ochrona innej infrastruktury

Wydział Ochrony Środowiska miasta Nowy Jork (DEP) prowadzi obecnie kilka projektów mających na celu zwiększenie ochrony sejsmicznej systemu oczyszczania ścieków. DEP modernizuje oczyszczalnie ścieków i systemy magazynowania metanu, aby były odporne na trzęsienia ziemi, ponieważ większość z nich została zaprojektowana i zbudowana przed wdrożeniem obecnych, bardziej rygorystycznych norm sejsmicznych. Aby zmniejszyć ryzyko związane z aktywnością sejsmiczną w systemie kanalizacyjnym Nowego Jorku, DEP kontroluje i naprawia niedociągnięcia strukturalne w niektórych głównych kanałach. 

Departament Ochrony Środowiska (DEP) prowadzi badanie mające na celu ocenę odporności sejsmicznej naszego systemu zaopatrzenia w wodę (tunele wodociągowe, rurociągi, pompownie wody pitnej, zapory, szyby i zbiorniki) oraz określenie odpowiednich norm projektowych dotyczących odporności sejsmicznej. Wyniki badania pozwolą ustalić priorytety dotyczące obszarów w systemie dystrybucji wody, które wymagają modernizacji w celu spełnienia aktualnych norm sejsmicznych. Miejski tunel wodociągowy nr 3 (opisany w dokumencieNYC Hazard Environment) został zaprojektowany zgodnie z rygorystycznymi normami sejsmicznymi. 

Stosując wytyczne sejsmiczne miasta, Metropolitan Transit Authority (MTA), który jest zarządzany przez stan Nowy Jork, obecnie uwzględnia wymogi sejsmiczne w swoich projektach renowacji mostów i tuneli w Nowym Jorku. 

Badania i kształcenie zawodowe

Zarządzanie ryzykiem trzęsień ziemi wymaga współpracy między sejsmologami, geologami, inżynierami, architektami, politykami i osobami odpowiedzialnymi za zarządzanie sytuacjami kryzysowymi. Dalsze badania nad potencjalnymi skutkami trzęsień ziemi dla Nowego Jorku poszerzą wiedzę na temat tego zagrożenia i przyczynią się do zwiększenia świadomości społecznej. Badania te mogą obejmować modelowanie skutków trzęsień ziemi dla unikalnego środowiska zabudowanego Nowego Jorku w celu oszacowania potencjalnych strat materialnych i ekonomicznych, z uwzględnieniem dużej liczby starszych budynków w mieście, warunków glebowych oraz unikalnych cech geologicznych. Poniżej przedstawiono przykłady projektów badawczych. 

W 2023 roku USGS opublikowało nową wersję Krajowego Modelu Zagrożeń Sejsmicznych, zawierającego prognozy zagrożeń sejsmicznych dla Stanów Zjednoczonych wynikających z trzęsień ziemi wywołanych przez człowieka oraz trzęsień ziemi naturalnych.²²U.S. Geological Survey, „Modele krótkoterminowej sejsmiczności indukowanej”, U.S. Geological Survey, 24 października 2019 r.

Podobnie projekt „Nowa generacja modeli tłumienia ruchów gruntu” był multidyscyplinarnym przedsięwzięciem badawczym, które zakończyło się w 2008 roku. Inicjatywa ta, oparta na współpracy środowisk akademickich, przemysłowych i rządowych, skupiała się na wypracowaniu konsensusu w sprawie nowych modeli ruchów gruntu (GMM), ocen zagrożeń oraz reakcji terenu dla regionu środkowej i wschodniej części Ameryki Północnej. Projekt ten stanowił znaczący postęp w naszym rozumieniu i prognozowaniu ruchów gruntu wywołanych trzęsieniami ziemi, zwłaszcza w zachodniej części Stanów Zjednoczonych. Zastąpił on wcześniejsze modele z lat 90. i początku XXI wieku, zapewniając solidniejsze i bardziej wiarygodne oszacowanie ruchów gruntu. ²³Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), Plan działania dotyczący modeli tłumienia nowej generacji dla środkowej i wschodniej części Ameryki Północnej (NGA-East) (U.S. Geological Survey, kwiecień 2008 r.).

Instytut Badań nad Inżynierią Sejsmiczną utworzył oddział w regionie Nowego Jorku i północno-wschodniej części kraju w celu szerzenia świadomości na temat zagrożeń sejsmicznych oraz udostępniania materiałów edukacyjnych dotyczących sposobów ograniczania tych zagrożeń na wszystkich poziomach. Organizacja opiera się na wiedzy interdyscyplinarnej, czerpiąc z dziedzin takich jak inżynieria, nauki o Ziemi, architektura, urbanistyka oraz nauki społeczne. 

Współpracujące ze Stowarzyszeniem Inżynierii Budowlanej w Nowym Jorku (Structural Engineering Association of New York) Multidyscyplinarne Centrum Inżynierii Sejsmicznej (MCEER) zainicjowało badania mające na celu lepsze zrozumienie słabych punktów budynków z muru niezbrojonego w Nowym Jorku. We współpracy z Uniwersytetem Stanowym w Buffalo MCEER przeprowadziło testy na stole wibracyjnym na prototypach konstrukcji murowanych bez zbrojenia. Było to wstępem do szeroko zakrojonego programu mającego na celu opracowanie rozwiązań inżynieryjnych dla przestarzałego zasobu budowlanego Nowego Jorku. ²⁴M. Tantala i G. Nordenson oraz in., Zagrożenia sejsmiczne i ich ograniczanie w regionie Nowy Jork | New Jersey | Connecticut, Konsorcjum Regionu Nowego Jorku ds. Ograniczania Strat Sejsmicznych (NYCEM), Raport podsumowujący. MCEER-03-SP02. (Multidyscyplinarne Centrum Badań Inżynierii Sejsmicznej, Uniwersytet w Buffalo, 2003).

Naukowcy symulują trzęsienie ziemi wstrząsające nowojorskimi budynkami

Źródło: SUNY Buffalo

Edukacja publiczna i działania informacyjne

Wielu nowojorczyków nie zdaje sobie sprawy, że ich społeczność jest narażona na ryzyko trzęsień ziemi. Ponieważ trzęsienia ziemi pojawiają się bez ostrzeżenia, niezwykle ważne jest podnoszenie świadomości i zachęcanie do przygotowania się na taką ewentualność. Przygotowania na wypadek trzęsień ziemi przebiegają podobnie jak w przypadku huraganów, burz lub innych katastrof i mogą pomóc Państwu być gotowym na każdą sytuację kryzysową. 

Kampania „Ready New York”prowadzona przez NYC Emergency Management (NYCEM) zachęca nowojorczyków do przygotowania się na wszelkiego rodzaju sytuacje kryzysowe, opracowania osobistego planu na wypadek katastrofy oraz śledzenia na bieżąco informacji dotyczących wszystkich rodzajów zagrożeń, które mogą dotknąć miasto. NYCEM „Ready New York: Przygotowanie na sytuacje kryzysowe w Nowym Jorku” wyjaśnia, co należy zrobić w przypadku trzęsienia ziemi oraz jakie kroki należy podjąć bezpośrednio po nim. 

NYCEM Przewodnik Ready New York Reduce Your Risk zawiera długoterminowe strategie dla właścicieli domów i mieszkańców w celu zmniejszenia potencjalnych szkód, jakie może spowodować trzęsienie ziemi. 

PonadtoprogramNYCEM„Wzmocnienie społeczności”oferuje dotacje dla sieci społecznościowych na opracowanie planów gotowości na wypadek sytuacji kryzysowych oraz wsparcie lokalnych zasobów społecznościowych. Program szkoleniowy koncentruje się na pięciu kluczowych obszarach/zadaniach mających na celu opracowanie planu kryzysowego dostosowanego do potrzeb każdej społeczności: przeprowadzenie oceny potrzeb; opracowanie map społecznościowych obszaru, na którym świadczone są usługi; stworzenie katalogu zasobów; przygotowanie strategii komunikacyjnej; oraz opracowanie planów zarządzania darowiznami i wolontariuszami. Pracownicy NYCEM zapewniają szkolenia, sesje coachingowe oraz narzędzia, które pomagają uczestniczącym sieciom w realizacji programu. 

Trzęsienia ziemi mogą powodować nie tylko obrażenia fizyczne, ale także szkody psychiczne, dlatego w ramach wszelkich przyszłych działań ratowniczych i naprawczych konieczne jest uwzględnienie usług w zakresie zdrowia psychicznego. Program edukacyjny „Pierwsza pomoc w zakresie zdrowia psychicznego” realizowany przez Departament Zdrowia i Higieny Psychicznej Miasta Nowy Jork (DOHMH) informuje społeczeństwo o szerokim spektrum potencjalnych problemów związanych ze zdrowiem psychicznym, o tym, jak rozpoznać sygnały ostrzegawcze, w jaki sposób objawiają się te problemy oraz jakie są powszechnie dostępne metody leczenia. 

FEMA i Northeast States Emergency Consortium organizują coroczne ćwiczenia Great Northeast Shakeout, aby zachęcić organizacje, gospodarstwa domowe i agencje do ćwiczenia bezpieczeństwa podczas trzęsienia ziemi. Ćwiczenia te są okazją dla grup do aktualizacji planów gotowości, uzupełnienia zapasów i zabezpieczenia przedmiotów w domach i miejscach pracy, aby zapobiec uszkodzeniom i obrażeniom w przypadku katastrofy. 

Beyond Code Design Shift 

Głównym celem obowiązujących przepisów budowlanych jest zapewnienie bezpieczeństwa życia w oparciu o kategorię ryzyka, która uwzględnia zdarzenie sejsmiczne powodujące jednolite ryzyko zawalenia się nowego obiektu na poziomie 1% w perspektywie 50 lat. Zapewnia to brak ofiar śmiertelnych w trakcie trwania trzęsienia ziemi oraz bezpośrednio po nim, nie uwzględnia jednak czasu potrzebnego na ponowne zasiedlenie i ponowne użytkowanie budynku lub infrastruktury o znaczeniu krytycznym, ani na ich wymianę w przypadku uszkodzeń uniemożliwiających naprawę. Szacuje się, że czas przywrócenia sprawności typowego budynku biurowego w San Francisco wynosi 6–12 miesięcy w przypadku trzęsienia ziemi o sile przewidzianej w projektach oraz około 2 lata w przypadku maksymalnego trzęsienia ziemi uwzględnionego w przepisach. Czas przywrócenia sprawności zależy od ryzyka związanego z budynkiem oraz od jego projektu. W Christchurch w Nowej Zelandii budynki uległy podczas trzęsienia ziemi zbyt poważnym uszkodzeniom, by można je było naprawić, co doprowadziło do ich rozbiórki i odbudowy, co wydłużyło proces przywrócenia sprawności. Poważne trzęsienie ziemi w Nowym Jorku mogłoby wymagać podobnej odbudowy, wydłużając ten proces nawet w przypadku, gdyby budynki nie uległy zawaleniu. 

Rosnące zainteresowanie ze strony społeczeństwa i specjalistów kwestią zwiększania odporności oraz przywracania normalnego funkcjonowania po wystąpieniu zdarzeń doprowadziło w 2018 roku do przedłużenia programu National Earthquake Hazards Reduction Program, w ramach którego Kongres powierzył Narodowemu Instytutowi Standardów i Technologii oraz Federalnej Agencji Zarządzania Kryzysowego (FEMA) zadanie kierowania pracami mającymi na celu określenie potrzeb związanych ze skróceniem czasu niezbędnego do ponownego zasiedlenia obiektów i przywrócenia ich funkcjonowania po trzęsieniu ziemi.  

W 2021 roku obie agencje opublikowały dokument zatytułowany „Zalecane rozwiązania mające na celu poprawę stanu środowiska zabudowanego w celu umożliwienia ponownego zasiedlenia i skrócenia czasu przywrócenia funkcjonalności po trzęsieniu ziemi”. Pojęcie przywrócenia funkcjonalności (oprócz bezpieczeństwa życia) zostało wprowadzone jako stan funkcjonowania po trzęsieniu ziemi, w którym budynek lub system infrastruktury zostaje utrzymany lub odbudowany w celu bezpiecznego i odpowiedniego zapewnienia podstawowych funkcji przewidzianych przed trzęsieniem ziemi w zakresie użytkowania lub zamieszkania budynku lub poziomu usług systemu infrastruktury krytycznej. Dopuszczalny czas przywrócenia funkcjonalności po zdarzeniu może się różnić w zależności od przeznaczenia budynku i usług infrastruktury krytycznej.  

Nowa koncepcja przywracania sprawności operacyjnej (Functional Recovery) jest zorientowana na człowieka i wymaga wyjścia poza ramy techniczne, opierając się na filozofii łączącej wiedzę techniczną z wdrażaniem i przywracaniem sprawności. Wstępne badania wykorzystujące systemy wspomagania decyzji w zakresie przywracania sprawności operacyjnej, uwzględniające ryzyko i straty wynikające z uszkodzeń, a także czas potrzebny do przywrócenia sprawności, wykazały znaczny wzrost korzyści płynących z inwestowania w odporność. ²⁵Publikacja specjalna NIST-FEMA NIST SP-1254/FEMA P-2090, „https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.1254.pdf ”

• 1
  U.S. Geological Survey, "What Is an Earthquake and What Causes them to Happen?", U.S. Geological Survey.
• 2
  U.S. Geological Survey, "Earthquake Magnitude, Energy Release, and Shaking Intensity", U.S. Geological Survey.
• 3
  U.S. Geological Survey, "Earthquake Hazards Program", U.S. Geological Survey.
• 4
  Bob Groves, "N.J. Is Not Immune to Quakes," The Record, Bergen County, 2 marca 2001.
• 5
  Miasto Los Angeles, "Remembering the Northridge Earthquake", Miasto Los Angeles, 16 stycznia 2020 r.
• 6
  Mark D. Petersen, Morgan P. Moschetti, Peter M. Powers, Charles S. Mueller, Kathleen M. Haller, Arthur D. Frankel, Yuehua Zeng, et al., Documentation for the 2014 Update of the United States National Seismic Hazard Maps (U.S. Geological Survey, 5 sierpnia 2014 r.).
• 7
  S. Nikolaou, "Local Geology of New York City and Its Effect on Seismic Ground Motions", materiały z Piątej Międzynarodowej Konferencji Case Histories in Geotechnical Engineering, Nowy Jork, Nowy Jork, 13-17 kwietnia 2004 r.
• 8
  Michael Kimmelman, "Kiedy Manhattan był Mannahatta: A Stroll through the Centuries", New York Times, 13 maja 2020 r.
• 9
  Jagtar S. Khinda, "New York City's New Seismic Design Criteria Guidelines for the New Millennium and an Update on the Seismic Retrofit for New York City Bridges", materiały z Międzynarodowej Konferencji Mostowej, Pittsburgh, PA, 14-16 czerwca 1999 r.
• 10
  U.S. Geological Survey, "Historic World Earthquakes" (Historyczne trzęsienia ziemi na świecie), U.S. Geological Survey.
• 11
  FEMA, Reducing the Risks of Nonstructural Earthquake Damage - A Practical Guide, FEMA, grudzień 2012.
• 12
  Oskin, B. (25 lutego 2013 r.). Kamienice w Nowym Jorku zburzone podczas testu odporności na trzęsienia ziemi. NBC News. https://www.nbcnews.com
• 13
  FEMA, Unreinforced Masonry Buildings and Earthquakes: Developing Successful Risk Reduction Programs, FEMA P-774, październik 2009.
• 14
  Dan P. E. Eschenasy, "Cases of Failure of Unreinforced Brick Walls Due to Out-of-Plane Loads", Structural Forensics Magazine, maj 2011.
• 15
  National Earthquake Hazards Reduction Program, "Effect of Soil and Rock Types", Koordynatorzy ds. trzęsień ziemi.
• 16
  NYC Department of Buildings, "NYC Codes", miasto Nowy Jork.
• 17
  Dan P. E. Eschenasy, "Przypadki uszkodzenia niezbrojonych ścian ceglanych z powodu obciążeń poza płaszczyzną".
• 18
  Federal Highway Administration, Seismic Retrofitting Manual for Highway Structures: Część 1 - Mosty (publikacja nr FHWA-HRT-06-032), Turner-Fairbank Highway Research Center, Departament Transportu Stanów Zjednoczonych, styczeń 2006.
• 19
  Departament Transportu miasta Nowy Jork, "Infrastruktura: Most Brookliński", Miasto Nowy Jork.
• 20
  Weidlinger Associates, New York City Seismic Hazard Study and Its Engineering Applications: Raport końcowy (Weidlinger Associates przygotowane dla Departamentu Transportu miasta Nowy Jork, 1998).
• 21
  NYC Department of Transportation, 2020 NYC DOT Bridges and Tunnels Annual Condition Report, miasto Nowy Jork.
• 22
  U.S. Geological Survey, "Short-Term Induced Seismicity Models", U.S. Geological Survey, 24 października 2019 r.
• 23
  Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), A Roadmap for Next Generation Attenuation Models for Central & Eastern North America (NGA-East) (U.S. Geological Survey, kwiecień 2008).
• 24
  M. Tantala and G. Nordenson, et al., Earthquake Risks and Mitigation in the New York | New Jersey | Connecticut Region, The New York City Area Consortium for Earthquake Loss Mitigation (NYCEM) Final Summary Report. MCEER-03-SP02. (Multidyscyplinarne Centrum Badań nad Inżynierią Trzęsień Ziemi, Uniwersytet w Buffalo, 2003).
• 25
  Specjalna publikacja NIST-FEMA NIST SP-1254/FEMA P-2090, https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.1254.pdf.