Изучение цунами: измерение, анализ, моделирование

• Автор: Куликов, Евгений Аркадьевич
• Шифр специальности: 25.00.28
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ГЛАВА 1. Особенности распространения волн цунами в пограничных областях океана
1.1 Исследование лучевым методом эффекта захвата волн цунами Курильским
шельфом
1.2 Распространение волны цунами в океане с цилиндрическим рельефом дна
1.3 Возбуждение краевых волн при взаимодействии движущегося метеоприлива со
статистически неоднородной береговой границей
1.4 Генерация длинных волн флуктуациями атмосферного давления в
полуограниченном океане
ГЛАВА 2. Измерение, анализ и оперативный прогноз цунами
2.1 Регистрация уровня океана и оперативный прогноз пунами
2.2 О восстановлешш параметров очага цунами из спектральных характеристик волн
пунами
2.3 Анализ колебаний уровня в Малокурильской бухте, вызванных пунами 16 февраля
1991 г
2.4 Регистрация волн цунами в открытом океане
2.5 О возможности регистрации цунами в открытом океане по данным спутникового
альтиметра
2.6 Разработка автоматизированной системы предупреждения о волнах пунами
ГЛАВА 3. Исторические базы данных по цунами и долгосрочный прогноз пунами
3.1 Проблема долгосрочного прогноза
3.2 Исторические данные о цунами землетрясениях на побережье Перу и
северного Чили
3.3 Повторяемость цунамигенных землетрясений у побережья Перу и
северного Чили
3.4 Анализ повторяемости высот цунами на побережье Перу и северного Чили
3.5 Оценка эмпирической связи магнитуды землетрясения и пунами
3.6 Стохастическая модель распределения высот цунами на побережье
3.7 Выводы по главе
ГЛАВА 4. Численное моделирование волн пунами, возбуждаемых подводными оползнями
4.1 Изучите цунами, возбуждаемых подводными оползнями
4.2 Оценка опасности волн цунами, возбуждаемых оползнями
4.3 Уравнения движения и описание модели

4.4 Численное моделирование цунами 3 ноября 1994 г. в бухте Скагуэй
4.5 Моделирование цунами, вызванного гипотетическим оползнем в проливе
Маласпина
4.6 Моделирование цунами, вызванного гипотетическим оползнем в южной части
пролива Джорджия: отмель Робертс и дельта реки Фрезер
4.7 Эффективность генерации волн и ограничения модели
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Цунами относится к наиболее грозным стихийным бедствиям. Возникая обычно в результате сейсмотектонических подвижек дна в зоне сейсмического очага, волны цунами распространяются далеко от источника, нанося ущерб там, где само землетрясение не ощущалось. Эффект неожиданности атаки цунами является дополнительным фактором риска. Можно привести пример Чилийского цунами 12 мая 1960 г., в результате которого погиб 61 человек и было разрушено около 450 домов на Гавайских островах. Эта волна вызвала значительный ущерб и на побережье Японии [Соловьев, 1972]. Интересно, что максимальные высоты волн цунами, зарегистрированные на западном побережье Охотского моря, были связаны именно с этим цунами: 2.7 м на побережье Сахалина и свыше 4 м в районе Магадана [Ким, Рабинович, 1990]. Цунами, вызванные землетрясениями в районе Перу, многократно регистрировались на побережье Японии [ГЫогу, 1983].
Учитывая специфический характер поражающих факторов цунами, это стихийное бедствие можно отнести к одному из наиболее неотвратимых природных явлений. Чудовищные объемы морской воды, накатывающие па берег, в большинстве случаев не могут быть остановлены искусственными защитными сооружениями. Высота наводнения порой превышает 10.и, а в некоторых зонах побережья (в области мелководного шельфа, в устья рек и др.) волна приобретает форму бора (водной стены). Двигаясь с огромной скоростью вглубь берега, этот вал воды аккумулирует колоссальную динамическую энергию, уничтожая на своем пути суда и строения. Наиболее эффективной защитой от этого бедствия являются мероприятия по своевременной эвакуации населения в безопасные зоны побережья и увод судов в открытое море. Естественно, в этом случае важен фактор заблаговременности поступления информации о приближении волны. Своевременный оперативный прогноз цунами - это, пожалуй, наиболее важный аспект этой проблемы. Трагический урок цунами 26 декабря 2004 г. в Индийском океане показал необходимость создания оперативной службы цунами в этом регионе. Значительная часть из более 400 тыс. погибших могли бы быть спасены, если б вовремя была организована эвакуация из зоны затопления. Однако и само по себе знание степени опасности цунами па том или ином участке побережья позволяет предотвратить вероятный ущерб за счет правильной организации хозяйственной и коммунальной деятельности в прибрежной зоне, включая планирование строительства, создание путей эвакуации населения, проведение мероприятий по обучению жителей, проживающих в цунамиопасных зонах
шельфовый резонанс, а также придонное трение на мелководье. Изучение всех этих явлений представляет большой теоретический и практический интерес, но сделать это, используя данные только береговых наблюдений, затруднительно; модели приливов, цунами и других длинноволновых процессов, основанные на этих данных, могут содержать серьезные дефекты. Измерения уровня океана в зоне шельфа и вне его дают в этом отношении ценную информацию и могут способствовать существенному улучшению моделей. При этом точность глубоководных регистраторов уровня обычно выше, чем береговых самописцев уровня.
Регистрации уровня в открытом океане связаны с большими техническими сложностями, и фактически такие измерения стали проводиться только в течение последних 40 лет. Первые работы в этой области выполнены М. Эйри, С. Хиксом, Ф. Снодграссом, Ж. Фью и др. [UNESCO Tech. Pap., 1975; Cartwright D.E. et al., 1979].
Среди различных систем датчиков (вибротронные, кварцевые, акустические, тензодатчики и др.) кварцевые обеспечивают наибольшую точность и стабильность измерений. Кроме того, выяснилось, что автономные постановки более надежны, чем буйковые (меньше потери приборов), поэтому последние применяются в настоящее время относительно редко.
Для службы цунами предполагается использовать датчики, вынесенные в открытый океан в зону высокой сейсмической активности и соединенные кабелем с берега. Кабельные постановки достаточно надежны и рассчитаны на долговременные регистрации уровня. Так, донная станция ОБС-3, установленная к западу от побережья Калифорнии на глубине около 4 км, проработала 6 лет [Nowroozi, 1972]. В настоящее время на Дальнем Востоке разрабатывается Единая автоматизированная система наблюдения за возникновением и распространением цунами и оповещения о них (ЕЛС «Цунами»), основанная на кабельных датчиках. Первые работы в этом направлении были начаты в конце 60-х годов в СахКНИИ под руководством С.Л. Соловьева с использованием датчиков, разработанных В. М. Жаком [Жак, Куликов, 1978; Жак, Соловьев, 1971], и в Гавайском институте геофизики на основе датчиков конструкции М. Витусека [Vitousek, Miller, 1970]. Две совместные экспедиции, главной задачей которых была регистрация цунами в открытом океане [Куликов и др., 1979; Куликов и др., 1977], явились значительным этапом этих работ. Многолетние попытки измерить цунами в открытом океане увенчались успехом сравнительно недавно: почти одновременно были проведены регистрации цунами в районе о. Шикотан [Дыхан и др., 1981] и вблизи Калифорнии [Fillox, 1982].
Описание приборов, применяющихся для глубоководных регистрации уровня,