ИСТИНА

Проект направлен на разработку методов оперативного прогноза цунами с использованием данных густой сети глубоководных станций и на анализ фундаментальных физических закономерностей динамики водного слоя при подводных землетрясениях. При решении задач проекта в качестве основного натурного материала будут использованы данные «густой» сети глубоководных станций DONET/JAMSTEC, которая была разработана и установлена при непосредственном участии наших японских коллег. Система DONET включает в себя нескольких десятков близкорасположенных (~10 км) глубоководных станций, соединенных оптоволоконными кабельными линиями с береговыми центрами накопления данных. Каждая станция оборудована трехкомпонентыми сейсмометрами и датчиком давления — измерителем уровня моря. Система DONET представляет собой уникальное инженерное сооружение, которое в настоящее время не имеет аналогов в мире. Развертывание густой сети глубоководных станций открывает новые возможности для оперативного прогноза цунами: колебания уровня моря у побережья могут быть предвычислены исключительно по данным глубоководных станций — без опоры на ненадежную сейсмическую информацию. Кроме того, густая сеть станций позволяет выявлять и анализировать эффекты, которые недоступны для редкостоящих глубоководных станций, таких, например, как DART.

Уточненные физические закономерности эволюции волн цунами и сопутствующих явлений по данным густой сети глубоководных станций. Особенности динамики связанной системы “сжимаемый водный слой-упругое дно”, ответственные за формирование сигнала, регистрируемого донным датчиком давления. Физически обоснованная методика выделения сигнала цунами по данным глубоководных датчиков давления, в том числе в ближней зоне, когда слабый сигнал цунами “замаскирован” проявлениями сейсмических и гидроакустических волн. Физические принципы расположения сети глубоководных станций, обеспечивающей возможность предвычисления цунами на защищаемом участке побережья при минимальном числе этих станций. Работающий прототип системы прогноза цунами (численная модель), которая функционирует без опоры на сейсмические данные, но использует исключительно данные о вариациях уровня моря, зарегистрированных густой сетью глубоководных станций. Оптимизированная модель, описывающей эволюцию цунами от генерации до выхода на берег (оптимизация модели за счет использования сеток с переменным шагом, адаптированных к распределению глубин, и за счет блочной структуры модели: каждый блок оптимизируется под соответствующий этап эволюции волны). Выявление эффектов (предвестников), предваряющих волны цунами и подводные землетрясения по данным глубоководных обсерваторий. Оценка возможности использования предвестников для предупреждения о цунами. Ожидаемые результаты базируются на данных уникальной системы DONET и оригинальных совместных разработках российской и японской групп.

Теоретически показано, что для адекватного описания процессов в водном слое при генерации цунами землетрясением необходимо учитывать сжимаемость воды. По данным прямых измерений в очаге цунами Токачи-оки 2003 г. впервые доказано существование упругих низкочастотных колебаний водного слоя. Показано, что только нелинейный механизм является возможным механизмом реализации вклада гидроакустических эффектов в амплитуду цунами на берегу. Разработано высокоэффективное программное обеспечение для численного расчета волн цунами в рамках теории длинных волн (2D) и в рамках негидростатического подхода (3D) с учетом сжимаемости воды. Разработан практический метод постановки начальных условий в 2D задаче распространения цунами. Создано высокоэффективное программное обеспечение для расчета векторного поля косейсмической деформации дна по распределению подвижки. Показано, что горизонтальная компонента деформции дна обеспечивает значительный и, в большинстве случаев, дополнительный вклад в энергию волн цунами и в объем воды, вытесненный в очаге цунамигенного землетрясения. Обнаружен эффект генерации свободных гравитационных волн в океане длиннопериодными сейсмическими поверхностными волнами. Разработана численная модель, которая позволяет воспроизводить приливные колебания уровня у побережья и начальную стадию волн цунами по данным густой сети глубоководных станций. (у зарубежных участников проекта) Разработана и развернута уникальная система донных обсерваторий, связанных с береговыми пунктами сбора данных кабельными линиями, в том числе “густая” сеть станций DONET & DONET 2. С использованием донных станций впервые зарегистрированы вариации придонного давления и ускорения движения дна непосредственно в очаге цунами. Развита методика моделирования цунами («weakly coupled model»), позволяющая решать сейсмологическую и гидродинамическую задачи раздельно. Методика «weakly coupled model» впервые применена для моделирования реальных событий.