Российские физики научились прогнозировать цунами

Сотрудники физического факультета Московского государственного университета имени Ломоносова разработали систему Tsunami Observer, которая в автоматическом режиме оценивает цунамиопасность землетрясений по всему земному шару. 

Цунами представляют собой низкочастотные гравитационные поверхностные волны, возникающие в океане в результате сейсмических движений дна, оползней и обвалов, вулканических извержений, воздействия на водный слой подвижных неоднородностей атмосферного давления и напряжения трения ветра. Аналогичные по характеристикам волны могут возникать и при мощных подводных взрывах и в результате падения в океан метеоритов. Но чаще всего (около 80% случаев) цунами возникают при сильных подводных землетрясениях как следствие вытеснения воды косейсмическими деформациями дна. За истекшие годы XXI века произошло 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 нескольких 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.

В первую очередь Tsunami Observer 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 утверждённым регламентам, сопряжено с многочисленными бюрократическими сложностями. 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) от Геологической службы США (USGS) и Германского центра исследования Земли (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. 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.