ИСТИНА

Проект направлен на построение уточненной – за счет учета стратификации океана и вращения Земли – модели катастрофического природного явления цунами. Ключевым элементом предлагаемого исследования является совместное рассмотрение эффектов бароклинности и вращения. В большинстве существующих работ эти эффекты либо изучаются раздельно, либо ими вообще пренебрегают. Решение задач проекта предполагает комплексный подход, сочетающий в себе построение и анализ аналитических решений, численное воспроизведение реальных событий, а также анализ натурных данных. Практическая направленность проекта связана с оценкой возможности оперативного выявления in situ вихревых и потенциальных полей, ассоциирующихся с цунами, которая может быть корректной только при учете бароклинности и вращения. Кроме того, планируется разработка способов использования данных о вихревых и потенциальных полях в оперативном прогнозе цунами.

1. Оригинальные аналитические решения задач о геострофической адаптации однородного и стратифицированного океана фиксированной глубины при осесимметричной деформации дна. Основные закономерности геострофической адаптации однородного и стратифицированного океана, следующие из этих решений. 3. Верифицированные на аналитических решениях численные модели, описывающие отклик вращающегося однородного и стратифицированного океана на сейсмические движения дна. Особенности динамики вихревых и потенциальных полей, ассоциирующихся с цунами, полученные в результате набора численных экспериментов по реальным цунами-событиям. 4. Типичные параметры вихревых и потенциальных полей, ассоциирующихся с цунами, и заключение о возможности оперативного выявления этих полей in-situ существующими/перспективными гидрофизическими методами. Способы использования этих данных для прогноза цунами. 5. Выявление и анализ эффектов, обязанных вращению и стратификации, по натурным данным (береговые и глубоководные станции уровня моря, дрифтеры, донные ADCP и др.).

Построены и проанализированы аналитические решения задач об остаточных гидродинамических полях, сопутствующих процессу генерации цунами остаточной деформацией дна. Показано, что объем воды, вытесненный косейсмической деформацией дна остается сосредоточенным в области размером порядка радиуса деформации Россби. Т.е. вблизи очага цунами формируется незначительное остаточное возмущение свободной поверхности (~1% от деформации дна), существование которого обязано медленному геострофическому вихрю со скоростями ~0.01 м/с. При этом остаточные горизонтальные смещения частиц воды (потенциальное поле) достигают значительной амплитуды (~10 м). Наиболее существенный след цунамигенное землетрясение оставляет в стратификационной структуре: амплитуда остаточного возмущения изопикнических поверхностей может быть порядка амплитуды деформации дна. Кроме того, в случае тонкого нижнего слоя даже слабая стратификация способна значительно повлиять на остаточные поля в этом слое. Создана численная модель для расчета потенциального остаточного поля в однородном океане с учетом реальной батиметрии и косейсмической деформации дна. Создано высокоэффективное программное обеспечение для расчета векторного поля косейсмической деформации дна по распределению подвижки (Finite Fault Model) в очаге землетрясения. 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. Разработан прототип системы прогноза цунами (модель), которая функционирует без опоры на сейсмическую информацию, но только с использованием данных густой сети глубоководных станций. Модель позволяет с достаточной для практических нужд точностью воспроизводить приливные колебания уровня у побережья и начальную стадию волн цунами (2-3 первых волны).