На кафедре физики моря и вод суши создана автоматическая система оценки цунамиопасности землетрясения

Сотрудники физического факультета МГУ создали систему «Tsunami Observer», которая полностью в автоматическом режиме оценивает цунамиопасность землетрясений по всему земному шару. Алгоритм получает данные о землетрясениях из сейсмических служб (USGS — Геологическая служба США и GFZ — Германский центр исследования Земли), рассчитывает косейсмические деформации дна и соответствующее возмущение поверхности воды, оценивает цунамигенность землетрясения и выполняет гидродинамическое моделирование распространения волн цунами. Система функционирует в тестовом режиме, результаты ее работы находятся в открытом доступе.

Цунами — низкочастотные гравитационные поверхностные волны, возникающие в океане в результате сейсмических движений дна, оползней и обвалов (в том числе и подводных), вулканических извержений, воздействия на водный слой подвижных неоднородностей атмосферного давления и напряжения трения ветра (метеоцунами). Аналогичные по характеристикам волны могут возникать и при мощных подводных взрывах и в результате падения в океан метеоритов. Но чаще всего (~80% случаев) цунами возникают при сильных подводных землетрясениях как следствие вытеснения воды косейсмическими (остаточными) деформациями дна. За истекшие годы XXI века произошли более 10 крупных цунами, которые унесли жизни 250 тысяч человек и причинили колоссальный материальный ущерб.

Между землетрясением и цунами всегда есть некоторый промежуток времени (от минут до первых десятков часов), поэтому большинство цунами относятся к прогнозируемым морским природным катастрофам. Совершенствование методов прогноза цунами имеет важнейший практический выход: снижение числа жертв, уменьшение материального ущерба, оптимизация спасательных работ. Система «Tsunami Observer», разработанная группой сотрудников кафедры физики моря и вод суши под руководством профессора РАН Михаила Носова, позволяет оценивать цунамиопасность землетрясения. Но эта оценка, и тем более прогноз цунами, не являются главным предназначением системы. «Tsunami Observer», в первую очередь, представляет собой удобную платформу для проведения фундаментальных исследований, в которой автоматизированы многочисленные рутинные вычислительные процедуры. Цель исследований состоит в определении пределов точности и заблаговременности прогноза цунами, которые достижимы на современном научно-техническом уровне.

Совершенствование системы предупреждения о цунами, которая находится на «боевом дежурстве» и действует по утвержденным регламентам, сопряжено с многочисленными бюрократическими сложностями. Независимо действующая система «Tsunami Observer», в которую могут быть легко интегрированы существующие ныне и перспективные разработки, позволяет совершенствовать методы прогноза цунами без оглядки на бюрократические сложности.

«Tsunami Observer» получает данные о параметрах землетрясения (координаты, глубина, моментная магнитуда, фокальный механизм) из сейсмических служб (USGS и GFZ). Если магнитуда превышает пороговое значение Mw=6.0, то запускается расчет косейсмических деформаций дна и создаваемого этими деформациями возмущения свободной поверхности водного слоя. По форме возмущения водной поверхности определяется энергия цунами, знание которой дает возможность оценить интенсивность цунами по шкале Соловьева–Имамуры, т. е. среднюю высоту заплеска на ближайшем побережье. Если оценка энергии показывает возможность формирования опасных волн, то инициируется процесс гидродинамического моделирования цунами, который позволяет выявить направления распространения волновой энергии, и рассчитать высоты заплеска волн на побережье, а также время вступления волн в заданных береговых пунктах.

Материал подготовлен в рамках проекта Наука-МГУ