Понятие цунами: Цунами — все статьи и новости

5.1. Понятие цунами. Основы безопасности жизнедеятельности. 7 класс

5.1. Понятие цунами

Цунами относится к морским опасным гидрологическим явлениям.

В 4 часа ночи 5 ноября 1952 года жители города Северо-Курильск и ряда прибрежных поселков на острове Парамушир, входящем в состав Курильских островов, были разбужены сильными подземными толчками, которые продолжались около получаса. Землетрясения бывают здесь достаточно часто, и люди опять легли спать, когда земля как будто успокоилась.

Вскоре со стороны моря раздался сильный шум и треск — на город наступал огромный водяной вал, который прокатился по острову, дошел до склона сопки и отхлынул назад. Полуодетые люди бежали в сопки, спасаясь от страшной волны. Была на редкость тихая лунная ночь.

Первый вал воды сошел через 15 минут, и некоторые жители вернулись к своим домам, чтобы успеть спасти хоть что-то из имущества. В этот момент пришел второй, более страшный вал 10-метровой высоты, который разрушил весь город.

Сметая все на своем пути, страшная волна унесла в море все городские постройки, машины, сельскохозяйственную технику. Город был наполнен грохотом рушащихся зданий и криками гибнущих людей.

После катастрофы на месте города образовалась пустая площадь в несколько квадратных километров. В городе и поселках погибли почти 2000 человек.

Описанное стихийное бедствие, вызванное нахлынувшими на берег волнами огромной разрушительной силы, называется цунами.

Цунами — это морские волны, возникающие при подводных и прибрежных землетрясениях в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков морского дна. Кроме того, цунами возможны вследствие взрывных извержений вулканов и обрушения берегов.

Японское слово «цунами» ныне общепринято для обозначения океанской волны, порожденной землетрясением. Буквальный перевод этого слова означает «большая волна в заливе». Цунами превращается в большую волну на поверхности воды, лишь когда входит в залив или в гавань.

Некоторые факты

Письменные свидетельства о страшных волнах, набрасывающихся на прибрежные районы, появились около 2500 лет назад.

Первое цунами, о котором мы знаем из истории, уничтожило город Амнисос на острове Крит 1500 лет до н. э. Его гибель связывают с приходом гигантской волны, рожденной извержением вулкана Санторин на острове Тира в Эгейском море. Именно с этим извержением вулкана и порождением катастрофической волны связывают легенду об исчезнувшей Атлантиде.

Волна цунами

«Весть о грандиозном цунами потрясла мир 26 декабря 2004 г. Возникшее цунами охватило побережья Индийского океана, принадлежащие разным странам. Это — катастрофа глобального уровня. Число погибших оценивается в 150 000 человек[6].

Землетрясение, вызвавшее цунами, имело магнитуду (по шкале Рихтера) 9,0-9,5. Землетрясения такой энергии происходят на Земле редко, в среднем один раз в 100-150 лет[7].

Уроком грандиозной катастрофы в Юго-Восточной Азии является недопустимость легкомысленного отношения людей к силам природы» (по материалам газеты «География»).

Цунами

Цунами (японск.) — гигантские волны, обладающие разрушительной силой. Они вызываются подводными землетрясениями, вулканическими извержениями или подводными оползнями. Эти явления обычно сопровождаются сильным подземным толчком, передаваемым водой на поверхность, что бывает небезопасно для судов, находящихся в этом районе. Последующие волны, вызванные ударом, в открытом океане заметить практически невозможно, поскольку они здесь очень пологие. Зато они распространяются с огромной скоростью (до 1000 км/час). Приближаясь к берегу, они становятся круче и выше, приобретая страшную разрушительную силу. В результате на побережье могут обрушиваться гигантские водяные валы высотой от 10 до 50 метров и более.

Наиболее часто цунами обрушиваются на побережье Тихого океана, что связано с высокой вулканической активностью этого бассейна (см. Вулканы). За последнее тысячелетие тихоокеанское побережье подвергалось ударам цунами около 1000 раз, в то время как на побережьях Атлантического и Индийского океанов гигантские волны разрушительной силы наблюдались лишь несколько десятков раз.

Перед приходом цунами в течение от 1 до 15 минут вода обычно отступает от берега на сотни метров, а иногда и на километры. Чем дальше отступила вода от берега, тем большей высоты цунами надо ожидать. О приближении цунами можно узнать заранее и с помощью регистрации сейсмических волн, возникающих при землетрясении и распространяющихся в воде со скоростью, во много раз превосходящей скорость цунами. Существует специальная служба оповещения, заблаговременно предупреждающая жителей побережья о возможной опасности. Людям приходится покидать свои дома и подниматься на возвышенности, пережидая цунами. Благодаря этой службе число жертв становится меньше.

Ущерб, причиняемый цунами, во много раз превосходит последствия, вызываемые самими землетрясениями. Большие разрушения причинили Курильское цунами в 1952 году, Чилийское в 1960 году, Аляскинское в 1964 году, а волна, вызванная извержением вулкана Кракатау в Индонезии в 1912 году, обошла весь Мировой океан. Извержение Кракатау часто называют самым сильным в истории человечества. Было несколько сильных вулканических взрывов с интервалами в несколько часов, последний взрыв — самый мощный. Каждый взрыв сопровождался цунами, заливавшими берега островов Индонезии, а последний вызвал гигантскую волну высотой около 25-35 метров, затопившую берега всех близлежащих островов. С них были смыты не только жители, но и вся почва. В порту на острове Ява крупный корабль сорвало с якоря и занесло на 3 км в глубь суши, на высоту 9 метров над уровнем моря. Волны от островов Индонезии через Зондский пролив распространились по Индийскому океану и у западных берегов Австралии еще достигали 2 метров. Волна прошла в южную часть Атлантического океана и была там через 23 часа 30 минут после последнего, самого сильного взрыва.

Докатилась волна и до берегов Европы: например, в Гавре (северо-запад Франции) она была через 32 часа 35 минут, пройдя расстояние, равное половине окружности земного шара.

С цунами связаны не только сильные разрушения, но и значительные человеческие жертвы. Цунами, вызванные извержением вулкана Кракатау в 1883 году, унесли жизни 40000 человек, а во время цунами в 1703 году в Японии погибло около 100000 человек.

Определение цунами общее значение и понятие. Что это такое цунами

Термин цунами не является частью слов, принятых в словаре Королевской испанской академии (RAE) . В любом случае, это слово широко используется как синоним приливной волны, хотя его значение относится к волне, которая опустошает побережье.

Поэтому в обоих случаях происходит сильное волнение вод моря от сотрясения дна. Цунами может распространиться на пляжи и вызвать сильные наводнения и значительный уровень разрушений, которые трудно преодолеть городу с ограниченными ресурсами.

Вышеупомянутое сотрясение дна океана вызвано, как правило, землетрясением, которое вызывает вертикальное смещение воды. В этих случаях наиболее точно говорить о

тектоническом цунами .

В любом случае понятие цунами также используется для обозначения гигантских волн, вызванных ураганами или штормами, хотя они являются только поверхностными волнами, создаваемыми очень сильным ветром .

Последнее крупное цунами произошло 26 декабря 2004 года в Азии, с эпицентром на западном побережье Суматры ( Индонезия ). Это явление было вызвано землетрясением в Индийском океане, которое способствовало цунами и вызвало наводнение многих прибрежных поселений.

По оценкам специалистов, в результате этого цунами погибло около 230 000 человек . Величина землетрясения была такой, что она составила 9, 3 балла по шкале Рихтера, что сделало его вторым по величине землетрясением со времени изобретения сейсмографа.

Мегацунами

Феномен, получивший популярность в последние годы после катастрофы 2004 года, — это мегацунами; Это цунами, значительно превышающее нормальное или вызванное землетрясением. Говорят о среднем полукилометровой высоте волны, которая способна перемещаться океаном со скоростью, превышающей 400 км / ч, и, в отличие от своих меньших братьев, покинуть берег и прорваться через некоторое время, вызвал уровень непоправимого разрушения, похоронив целые города на своем пути.

Несмотря на то, что на нашей планете произошло более одного мега-цунами в своей истории, расследованные случаи относятся к таким отдаленным временам, что невозможно получить доступ к свидетельствам или утверждениям, которые помогают восстановить факты. Кроме того, невозможно указать дату и место следующего мега-цунами, которое обрушится на Землю, хотя известно с уверенностью, что это произойдет и что его последствия будут разрушительными.

Принимая во внимание случаи, известные исследователям, считается, что спусковым механизмом для цунами прошлого был обвал вулканических островов ; так как они возникают в результате извержения лавы, которое затвердевает при контакте с водой, оно имеет вид конуса с наконечником, направленным к дну океана. В течение нескольких тысячелетий их базы неизбежно разрушаются до тех пор, пока острова не разрушатся и не погрузятся в воду, что заставляет гигантскую массу воды подниматься и двигаться на полной скорости.

В настоящее время концерн сосредоточен на острове Ла-Пальма, принадлежащем архипелагу Канарские острова. Учитывая, что он обладает особой нестабильностью из-за больших объемов дождевой воды в его внутренней части и что он отвечает необходимым требованиям, таким как возраст, нет сомнений в его неизбежном разрушении; Предполагается, что

целью этого мега-цунами будет восточное побережье Соединенных Штатов, которому будет нанесен ущерб, только что представленный в фильмах о природных катастрофах, которые вынуждают людей восстанавливать свою цивилизацию.

ЦУНАМИ (TSUNAMI) | СТРАХОВАНИЕ СЕГОДНЯ

Недавно искали: аквизитор, страховой случай, страховой риск, объект страхования, аджастер, срок страхования, страховая сумма, страховое свидетельство, страховая ответственность, claims adjuster, mb, инвестиционное, годные, сегмент, правовой титул, договор страхования, media liability 22104 страховых терминов из 17 источников. insur-info.ru/sub_engine/i_pics/punctir_vert.gif»> ЦУНАМИ TSUNAMI В управлении ущербом и в страховании имущества: огромная волна, образующаяся в результате подводной сейсмической активности (землетрясения или вулканической деятельности). Скорость перемещения волны в океане может достигать 600 миль в час. Другие источники:

Цунами — ОБЖ

Понятие

Цунами — в переводе с японского языка «высокая волна в заливе» — разновидность морских волн, которые возникают при подводных и прибрежных землетрясениях. Морское геологическое явление

Причины:

1. Изменение дна океана (поднятие, опускание)
2. Подводные землетрясения
3. Прибрежные землетрясения
4. Тектонические движения почвы
5. Извержения подводных вулканов
6. Обвалы

Характеристики:

Конечная высота волны зависит от рельефа дна океана, контура и рельефа берега. На плоских, широких побережьях высота цунами обычно не более 5-6 м. Волны большой высоты образуются на отдельных, сравнительно небольших участках побережья с узкими бухтами и долинами. В Японии, как в одной из самых страдающих от цунами стран, волны с высотой 7-8 м встречаются примерно 1 раз в 15 лет, а с высотой 30 м и более отмечались 4 раза за последние 1500 лет. Самой крупной была волна, которая обрушилась на берег полуострова Камчатка у мыса Лопатка в 1737г. Она достигла высоты чуть ли не 70м. В 1968 г. на Гавайских островах (США) волна перекатывалась через верхушки прибрежных пальм.

Высота морской волны — расстояние по вертикали между гребнем и подошвой волны. Непосредственно над очагом возникновения цунами высота волны составляет от 10 сантиметров до 5 метров. Ни с корабля, ни с самолета эта волна, обычно, не видна. Люди, находящиеся на корабле, даже не подозревают о том, что под ними прошла волна цунами. Попадая на мелководье, она уменьшает скорость движения, и её энергия идет на увеличение высоты. Волна растет все выше и выше, как бы “спотыкаясь” на мелководье. 

При этом её основание задерживается, и создается нечто вроде водяной стены высотой от 10 до 50 метров и более. 

Длина морской волны — расстояние по горизонтали между двумя вершинами или подошвами смежных волн. Длина волны может составлять от 150 до 300 м. Она сокращается по мере уменьшения глубины океана, так как скорость перемещения цунами становится меньше при подходе к берегу.

Фазовая скорость волны — линейная скорость перемещения какой-либо фазы (элемента) волны, например, гребня. Она колеблется в пределах от 50 до 1000 км/ч. Чем больше глубина океана, тем с большей скоростью перемещается волна. Пересекая Тихий океан, где средняя глубина около 4 км. цунами движется со скоростью 650-800 км/ч, при прохождении глубоководных желобов скорость увеличивается до 1000 км/ч, а при подходе к берегам быстро падает и составляет на глубине 100 м около 100 км/ч. 

Интенсивность цунами — характеристика энергетического воздействия цунами на берег, оцениваемая по условной шестибалльной шкале:

• 1 балл — очень слабое цунами. Волна отмечается (регистрируется) только мореографами.
• 2 балла — слабое цунами. Может затопить плоское побережье. Его замечают лишь специалисты.
• 3 балла — среднее цунами. Отмечается всеми. Плоское побережье затоплено, легкие суда могут быть выброшены на берег. Портовые сооружения подвергаются слабым разрушениям.
• 4 балла — сильное цунами. Побережье затоплено. Прибрежные постройки повреждены. Крупные парусные и небольшие моторные суда выброшены на сушу, а затем снова смыты в море. Берега засорены песком, илом. обломками камней, деревьев, мусора. Возможны человеческие жертвы.
• 5 баллов — очень сильное цунами. Приморские территории затоплены. Волноломы и молы сильно повреждены. Крупные суда выброшены на берег. Ущерб велик и во внутренних частях побережья. Здания и сооружения имеют разрушения разной степени сложности в зависимости от удаленности от берега. Все кругом усеяно обломками. В устьях рек высокие штормовые нагоны. Сильный шум воды. Имеются человеческие жертвы.
• 6 баллов — катастрофическое цунами. Полное опустошение побережья и приморских территорий. Суша затоплена на значительное расстояние вглубь от берега моря.

Поражающие факторы:

К поражающим факторам цунами относятся ударная волна, размытие, затопление. Энергия волны позволяет цунами рушить практически все, что встречается на пути.

По многочисленным наблюдениям, в 95% случаев цунами возникают вследствие сильных подземных землетрясений. Сам факт регистрации подобного землетрясения уже несет информацию о возможном цунами. Более детальная обработка сейсмических данных о землетрясении позволяет определить координаты его эпицентра и магнитуду, а также возможность возникновения цунами с опасной высотой волны.

Скорости распространения сейсмических волн в твердом теле Земли и цунами на акватории океана отличаются на несколько порядков. Поэтому между началом регистрации землетрясения береговой сейсмической станцией и приходом волны к берегу всегда есть пауза, длительность которой зависит от расстояния между эпицентром землетрясения и конкретным участком побережья. Для российского побережья Тихого океана эта пауза лежит в пределах от нескольких минут до суток. Ее наличие позволяет службе оповещения заблаговременно передать предупреждение в населенные пункты о надвигающейся опасности и осуществить мероприятия по предотвращению возможного ущерба от цунами на берегу и в море.

Меры безопасности:

1. Большинство цунами вызывается землетрясениями, которые происходят под дном океана, чаще всего на периферийных участках Тихого океана. К потенциально опасным относятся пониженные участки вдоль берегов, в заливах и бухтах с высотой менее 15 м над уровнем моря при цунами удаленного происхождения и менее 30 м при цунами местного происхождения.

2. Цунами — не единичная волна, а серия из нескольких волн. Следовательно, оставайтесь вдали от опасной зоны, пока не пройдут все волны или пока не последует сигнал отбоя тревоги; опасность цунами может существовать в течение нескольких часов.

3. Будьте внимательны к предупреждениям о цунами при удаленных землетрясениях. В Хило (Гавайи) в 1960 году погиб 61 человек и несколько сотен было ранено, хотя предупреждение было дано за 10 часов до прихода первой волны.

4. Любое землетрясение, происшедшее в море у берега, может вызвать местное цунами. Если вы ощутили такое землетрясение немедленно покиньте берег. Более 230 человек погибло и пропало без вести в Японии в мае 1983 года, когда цунами обрушилось на северо-западное побережье острова Хонсю, хотя каждый в округе ощутил землетрясение и должен был остеречься, получив предупреждение.

5. О приближении цунами может возвестить заметный подъем или спад уровня моря вдоль береговой линии. Такой сигнал всегда должен служить предупреждением.

6. Никогда не спускайтесь к морю, чтобы посмотреть на обнажившееся при цунами дно или посмотреть на цунами. Когда увидите приближающуюся волну, спасаться будет уже поздно.

7. При первых признаках цунами, упомянутых выше, следует быстро и организованно покинуть побережье и укрыться в местах, высота которых над уровнем моря составляет не менее 30-40 м. При этом на возвышенности взбираться следует вверх по склону, а не по долинам рек, впадающих в море, т.к. реки сами могут служить проводником для водного вала, несущегося против их течения.

Если поблизости нет возвышенности, нужно удалиться от берега моря на расстояние 2-3 километра.

8. Судам, находящимся в прибрежных водах или стоящим на якоре на открытом рейде или в бухте с широким входом, а тем более у причала, при угрозе цунами следует срочно уйти в океан за 50-метровую изобату.

9. Если в продолжении одного-двух часов после сильного землетрясения море вообще так и не начало отступать от берега и волны цунами не появились, значит угроза миновала.

Предупреждение о цунами

Во время телепередачи ( Гонолулу, Гавайи)

В прибрежном городе

По всем каналам телевидения (Калифорния, США)

Обратите внимание, что в большинстве случаев используется сигнал «Внимание всем!»

Презентация к уроку ОБЖ в 7 классе по теме: «Цунами».

Краткое описание документа:

В представленной работе рассматриваются следующие вопросы:

1.       Понятие цунами;

2.       Причины возникновения цунами.

         Цунами (в переводе с японского —»большая волна в заливе») — это длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме.

Причины возникновения цунами:

1). Подводное землетрясение (около 85 % всех цунами). При землетрясении под водой образуется вертикальная подвижка дна: часть дна опускается, а часть приподнимается. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню, — среднему уровню моря, — и порождает серию волн.

  2). Вулканические  извержения  (около 5 % всех цунами).  Крупные подводные извержения  обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных  вулканических взрывах образуются   не только волны от взрыва, но вода также заполняет полости от    извергнутого материала или даже кальдеру в результате чего  возникает длинная волна.

3). Оползни. Цунами такого типа возникают часто (около 7 % всех цунами). 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась с высоты 900 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты более 500 м[1].

4). Человеческая деятельность. В наш век атомной энергии у человека в руках появилось средство вызывать по своему произволу сотрясения, раньше доступные лишь природе. В 1946 году США произвели в морской лагуне глубиной 60 м подводный атомный взрыв с тротиловым эквивалентом 20 тыс. тонн. Возникшая при этом волна на расстоянии 300 м от взрыва поднялась на высоту 28,6 м, а в 6,5 км от эпицентра ещё достигала 1,8 м.

5). Ветер может вызывать большие волны (примерно до 20 м), но такие волны не являются цунами, так как они короткопериодные и не могут вызывать затопления на берегу. Однако возможно образования метео-цунами при резком изменении давления или при быстром перемещении аномалии атмосферного давления.

Признаки появления    Цунами

1).Внезапный  быстрый отход  воды от берега  на значительное  расстояние и осушка дна, при  этом молкает шум прибоя. Чем дальше отступило море, тем выше могут быть волны цунами.:

  2).Землетрясение. Эпицентр землетрясения находится, как правило, в океане. На берегу землетрясение обычно гораздо слабее, а часто его нет вообще.

 

 

Землетрясения

 

1.Введение

Землетрясение или сейсмический толчок- это природное явление, которое внезапно наносит удар по территории, вызывая повреждения, тяжесть которых зависит от интенсивности ударов и местных геологических условий. Рядом с эпицентром землетрясения ущерб от толчков прямой и вызывает немедленные разрушения, такие как обвал зданий и другой инфраструктуры. Косвенный или вторичный ущерб приводит к пожарам, оползням, разрывам трубопроводов и газовых магистралей, перебоям с электричеством, наводнениям и так далее. .. Стоит отметить, что основное землетрясение, как правило, сопровождается дополнительными толчками, которые могут произойти в следующие несколько часов, дней или даже месяцев, и быть столь же интенсивными, как и инициирующее их землетрясение. Они влекут значительные повреждения, которые могут привести к множеству жертв, если властями не будут приняты защитные меры. Сейсмические волны (известные под японским названием «Цунами» или приливные волны) вызываются сильными подводными землетрясениями, в результате землетрясения или вулканического извержения. Волны распространяются по всем направлениям на высокой скорости (несколько сотен километров в час) и, пройдя несколько сотен километров от подводного эпицентра, могут стать очень высокими (десятки метров) даже тогда, когда они достигают мелководья у берегов или узких заливов. Таким образом, они подвергают большой опасности население и инфраструктуру побережья, например, отельные курорты, портовые сооружения и здания на берегу.

 

2. Меры предупреждения и защиты

Так как человек не имеет контроль над землетрясениями, они считаются неизбежными явлениями.
Следовательно, повреждения, которые они наносят, могут быть ограничены только принятием долгосрочных охранных мер, направленных на предотвращение разрушений домов и важных инфраструктур, таких как, дамбы, ядерные станции, хранилища токсичных и горючих материалов, линии энергоснабжения, коммуникационные сети, мосты и прочее. Аналогичные меры должны быть приняты и в отношении цунами. Естественно, что такие долгосрочные охранные мероприятия будут адаптированы под основные опасности, которые предоставляют угрозу конкретным регионам. Это, прежде всего, касается зон, находящихся под высоким тектоническим давлением (например, территории околог Тихого океана и Средиземного моря).

Задача властей городов, находящихся в зоне риска, – утверждать местные сейсмические строительные стандарты, обеспечивающие устойчивость зданий к землетрясениям благодаря обеспечением их прочной основой и фундаментом с амортизаторами, которые могут уменьшить неблагоприятные воздействия от сейсмических толчков. Стоит заметить, что страны с укрытиями гражданской защиты, предназначенные для военного времени, имеют в своем распоряжении дополнительные меры защиты на случай землетрясений и, что более важно, от последующих толчков.

Логично, что единственный способ противостоять цунами — это наладить системы наблюдения и предупреждения по всей береговой линии, которые, как показала практика в прошлом, необходимы в случае данного бедствия.

 

3. Аварийно-спасательные меры

Краткосрочные меры общественной защиты ограничены постоянным слежением специалистов за сейсмической активностью в городе или регионе, имеющем в своем распоряжении высоконадежную сеть наблюдательных сейсмографов и действующем как центр информирования и оповещения о землетрясениях. Важно иметь экспертов, которые используют традиционные методы наблюдения (поведение животных, течение воды и уровень грунтовых вод), а также самые современные методы геофизики, способные вычислить возможную опасность. Тем не менее, из-за чрезвычайно короткой длительности землетрясений (обычно меньше минуты), на практике защитные и спасательные меры очень ограничены. По сути дела, они состоят из правил поведения и инструкций для населения, а также координации действий спасательных команд на разных уровнях управления. Управление спасательной операцией должно быть в руках уполномоченной власти, при поддержке высшего командования и главы операции, который будет иметь специалистов, знающих все необходимое о характере данной катастрофы. Важно убедиться, что специализированный персонал (гражданские инженеры) проводят техническую разведку в зоне повреждений так, чтобы определить опасные здания и зоны, предупредить, если необходимо, о химической или радиоактивной опасности и защитить общество. Также должны существовать разведывательные, спасательные, защитные и вспомогательные формирования, которые помогут справиться с косвенными последствиями землетрясения и последующих толчков. Операционные отряды и управленческие структуры создаются соответственно.

 

4. Инструкции для населения

4.1 в случае возможной опасност

— Соблюдайте сейсмические стандарты при строительстве и другие законы об использовании земли и защите окружающей среды, особенно в отношении строительных ограничений и запретов.

— Разузнайте о мерах защиты, которые в ваших силах, и знайте о сигналах тревоги и эвакуационных действиях, особенно при цунами. Приспосабливайте ваше поведение под обстоятельства в каждом происшествии.

— Всегда держите тревожный чемоданчик готовым. Он должен включать в себя бумаги, удостоверяющие личность, личные документы (медицинские справки и инф-ю о группе крови), личные лекарства, работающее на батарейках радио и карманный фонарик.

— Каждый жилец в здании должен знать, где находятся узлы перекрытия воды и газа, и как ими пользоваться. Также необходимо знать, где находится главный электрический переключатель и как он работает.

— Здания и инфраструктура, которые находятся в зоне риска, должны регулярно проверяться, чтобы устранять непрочные элементы конструкций, способные обрушиться на жителей или людей снаружи.

 

4.2 Во время сильного землетрясения

— Если вы находитесь снаружи, остерегайтесь разрушающихся зданий и падающих предметов, и конструкций (опоры, мосты, статуи и прочее).

— В зданиях двигайтесь к безопасному месту так быстро, как это только возможно (дверные проходы, прочные столы, кровати) и берегитесь падающих предметов (мебель, лампы и прочее).

— Защититесь от последующих толчков.

— В случае утечки газа или воды перекройте их подачу. Будьте осторожны с завалами и с поврежденными электрическими кабелями, проводами и другими материалами, проводящими электричество. Если это возможно, отключите электроэнергию.

— Не используйте телефон без крайней необходимости (не перегружайте линию).

— Покиньте прибрежную зону (опасность цунами).

 

4.3 После землетрясения

— Сохраняйте спокойствие, не паникуйте.

— Проверьте есть ли поблизости пострадавшие и возможно ли им помочь.

— Слушайте радио, но не используйте телефон без необходимости.

— Проверьте здание на предмет возгораний и, если таковые имеются, попытайтесь их устранить или вызовите пожарные службы.

— Обезопасьте объекты и части здания, которые стали опасны вследствие катастрофы (обозначьте, закрепите или снесите нестабильные конструкции). Снаружи берегитесь падающих предметов и держитесь подальше от стен.

— Подготовьтесь к новым толчкам и защитите раненных и инвалидов.

— Взаимодействуйте с официальными спасательными органами и службами, помогающими бездомным..

 

Что такое цунами? | Космическое пространство НАСА — Наука НАСА для детей

Если вы живете недалеко от океана, вы, возможно, видели предупреждающие знаки о цунами, подобные этому, в Британской Колумбии, Канада. Кредит: Mimigu CC BY 3.0

.

Цунами — японское слово, означающее «портовая волна». Это большая волна, вызванная движениями внешнего слоя Земли или коры, которые перемещают океанскую воду. Например, землетрясение или извержение вулкана в океане может вызвать цунами.

Земная кора состоит из частей, называемых тектоническими плитами.Землетрясение происходит, когда эти плиты прижимаются друг к другу с такой силой, что одна из них поскальзывается или ломается. Представьте, что вы прислоняетесь к другу. Если вы будете давить друг на друга все сильнее и сильнее, один или оба упадут. Когда плиты Земли сталкиваются друг с другом, они могут много двигаться.

Если в океане произойдет землетрясение, большой кусок земной коры может подняться вверх или скользить из стороны в сторону. Движение большого куска Земли вытесняет воду над собой, что означает, что он занимает то место, где раньше была вода.Так куда же девается вода? От землетрясения он исходит волнами.

Это анимация цунами в октябре 2012 года, когда оно пересекло Гавайи. Когда волна (синие / белые линии) двигалась, она вызывала изменения в атмосфере, которые могли быть обнаружены навигационными спутниками. Предоставлено: Университет Сапиенца / НАСА-Лаборатория реактивного движения / Калтех

.

Это также может произойти при извержении вулкана в океане. Лава, вытекающая из вулкана, вытесняет воду вокруг него. Эта вода может превратиться в большую волну.

Если землетрясение или вулкан очень сильные, то волна тоже может быть очень большой. Сильные цунами обычно начинаются в глубоком океане, где может быть вытеснен большой объем воды. По мере того как волна приближается к берегу, она становится выше по мере того, как океан становится мельче. Если вода отступит — или отойдет от берега — после землетрясения, возможно, приближается большое цунами.

На этом видео показано, как цунами может образоваться в результате землетрясения под океаном.Кредит: NOAA

.

Цунами могут достигать сотни футов в высоту, и они распространяются очень быстро. Это означает, что они могут быть опасны даже для людей, которые не находятся на пляже. Цунами могут быть чрезвычайно разрушительными и могут разрушить целые здания.

Но не все землетрясения или извержения вулканов вызывают цунами. Формирование цунами может зависеть от многих вещей. Форма дна океана может определить, произойдет ли цунами. То же можно сказать о расстоянии и направлении землетрясения.

Если есть вероятность, что цунами уже приближается, не стоит находиться рядом с побережьем. Итак, как мы можем узнать, приближается ли цунами? Используем спутники!

Инструмент MISR на спутнике Terra делает снимки под разными углами в поисках цунами. Авторы и права: НАСА / Лаборатория реактивного движения / Сигеру Сузуки и Эрик М. Де Йонг, Проект визуализации солнечной системы

.

MISR (многоугольный спектрорадиометр) — это инструмент НАСА, который отслеживает цунами из космоса.У него девять камер, и все они направлены в разные стороны. Когда спутник проходит над головой, он делает девять снимков одного и того же пятна под разными углами.

MISR может видеть солнечный свет, отражающийся от ряби и волн. Спутники, которые смотрят прямо вниз, не могут видеть эту рябь.

Эта серия снимков MISR была сделана 26 декабря 2004 г. в течение шести минут. На ней показаны волны цунами, разбивающиеся о юго-восточном побережье Индии. Предоставлено: NASA / GSFC / LaRC / JPL, MISR Team

.

Эти изображения помогают ученым понять, как работают цунами.Чем больше мы узнаем о цунами, тем лучше мы сможем предсказать, где, когда и насколько сильным будет цунами. Таким образом, у людей будет достаточно предупреждений, чтобы сбежать и остаться в безопасности.

цунами | Геонауки Австралия

Что такое цунами?

Цунами (произнесение: «су-нар-ме») — японское слово: «цу» означает гавань, а «нами» — волна. Цунами — это волны, вызванные внезапным движением поверхности океана из-за землетрясений, оползней на морском дне, падения суши в океан, крупных извержений вулканов или падения метеорита в океан.

До недавнего времени цунами называли приливными волнами, но этот термин обычно не приветствуется, поскольку возникновение цунами не имеет ничего общего с приливами (которые вызваны гравитацией Земли, Луны и Солнца). Хотя некоторые цунами могут выглядеть как быстро поднимающийся или падающий прилив на побережье, в других ситуациях они также могут иметь одну или несколько разрушительных турбулентных волн.

Чем цунами отличается от обычных волн?

Цунами отличается от порождаемой ветром поверхностной волны в океане.В то время как порождаемые ветром волны на глубокой воде вызывают движение воды только у поверхности, прохождение цунами включает перемещение воды с поверхности на морское дно. Интересно, что это приводит к тому, что скорость цунами контролируется глубиной воды, с большей скоростью в более глубоких водах, в отличие от волн, генерируемых ветром. Следовательно, цунами замедляется по мере приближения к суше и достигает все более мелководья с уменьшением расстояния между последовательными пиками волн. Поскольку полная энергия внутри волны не изменяется, энергия передается на увеличение высоты (или амплитуды) волны.Это называется обмелением волн.

Цунами часто представляет собой серию волн, и первая не обязательно имеет наибольшую амплитуду. В открытом океане даже самые большие цунами относительно небольшие, с высотой волн, как правило, на несколько десятков сантиметров или меньше от первоначальной зоны образования цунами. Более высокие высоты океанических волн иногда наблюдаются очень близко к зоне генерации цунами (например, океанические волны длиной около двух метров были измерены вблизи источника цунами в Японии в 2011 году).В любом случае эффект обмеления может значительно увеличить высоту волны открытого океана по достижении побережья, при этом некоторые цунами достигают высоты на суше более десяти метров над уровнем моря. Такое экстремальное наводнение с большей вероятностью произойдет ближе к месту возникновения цунами (где высота океанических волн больше) и в местах, где форма береговой линии особенно благоприятна для усиления цунами. Большинство цунами не вызывают такого экстремального затопления прибрежных районов, и влияние небольших событий может быть незаметно без тщательного анализа измерений мареографов.

Что вызывает цунами?

Землетрясения

Большинство цунами вызывается сильными землетрясениями на морском дне, когда каменные плиты внезапно проходят друг мимо друга, вызывая движение вышележащей воды. Возникающие волны удаляются от очага землетрясения.

Оползни

Оползни могут происходить на морском дне, как и на суше. Крутые участки морского дна с отложениями, например край континентального склона, более подвержены подводным оползням.

Когда происходит подводный оползень (возможно, после землетрясения поблизости), большая масса песка, грязи и гравия может двигаться вниз по склону. Это движение потянет воду вниз и может вызвать цунами, которое переместится через океан.

Извержения вулканов

Цунами, вызванные извержениями вулканов, встречаются реже. Они происходят несколькими способами:

• Разрушительное обрушение прибрежных, островных и подводных вулканов, приведшее к массивным оползням
• пирокластические потоки, представляющие собой плотную смесь горячих блоков, пемзы, пепла и газа, опускаются вниз по вулканическим склонам в океан и выталкивают воду наружу
• : вулкан в кальдере обрушился после извержения, из-за чего вышележащая вода внезапно обрушилась.

Где в Австралии происходит цунами?

Есть свидетельства того, что австралийское побережье могло испытать сильные цунами в течение последних нескольких тысяч лет. Это свидетельство обнаруживается через аномальные осадочные отложения (например, содержащие раковины или кораллы) или другие геоморфологические особенности (Dominey Howes, 2007; Goff and Chauge-Goff, 2014). В последнее время цунами продолжают регистрироваться в Австралии, при этом большая часть их не представляет серьезной угрозы для прибрежных сообществ.Все значительные цунами, зарегистрированные в последнее время, были зафиксированы на мареографах по всей стране, и некоторые из них нанесли ущерб морской среде.

Опасность цунами, с которой сталкивается Австралия, варьируется от относительно низкой на южном побережье Австралии до умеренной вдоль западного побережья Западной Австралии. Этот район более уязвим из-за его близости к крупным зонам субдукции вдоль южного побережья Индонезии, которое является регионом значительных землетрясений и вулканической активности.

Несколько сильных цунами обрушились на регион северо-западного побережья Австралии. Самый большой подъем (измеренный как высота над уровнем моря) был зафиксирован на уровне 7,9 м (австралийская система высот (AHD)) в точке Крутой в Западной Австралии после цунами на Яве в июле 2006 года. Самая большая зарегистрированная высота морской волны составила шесть метров около мыса Левек из-за цунами в августе 1977 года в Сунде.

Артикулы:

Dominey-Howes D. (2007) Геологические и исторические записи цунами в Австралии.Морская геология 239: 99-123 DOI: 10.1016 / j.margeo.2007.01.010

Гофф, Дж. И Чейдж-Гофф, К. (2014) Австралийская база данных о цунами: обзор. Успехи в физической географии 38 (2): 218-240. DOI: 10.1177 / 030

14522282

• Цунами может перемещаться на глубокой воде со скоростью до 950 км / ч, что эквивалентно скорости пассажирского реактивного самолета.
• Несколько крупных цунами обрушились на регион северо-западного побережья Австралии. Самый большой скачок произошел в результате цунами на Яве в 2006 году, когда было зафиксировано 7 баллов.9 м AHD в Steep Point, Западная Австралия. Самая большая зарегистрированная высота морской волны составила шесть метров около мыса Левек из-за цунами в августе 1977 года в Сунде.
• Цунами, достигшее побережья Австралии в районе Крутой мыс 17 июля 2006 г., было вызвано землетрясением магнитудой 7,7 к югу от Явы. Цунами вызвало обширную эрозию дорог и песчаных дюн, нанесло значительный ущерб растительности и разрушило несколько кемпингов на глубине до 200 метров вглубь суши. Цунами также переместил полноприводный автомобиль на десять метров.Рыба, морские звезды, кораллы и морские ежи высадились на дорогах и в песчаных дюнах значительно выше обычной отметки прилива.
• Дальше к северу, в районе Онслоу-Эксмаут, в июне 1994 года волны цунами проникли вглубь суши до точки на высоте четырех метров над уровнем моря и вымылись на 300 метров вглубь суши, когда они вышли из спокойного моря. Оба цунами были вызваны землетрясениями в Индонезии.
• В мае 1960 года землетрясение магнитудой 9,5 в Чили вызвало самое сильное цунами, зарегистрированное вдоль восточного побережья Австралии.Это событие вызвало волну цунами чуть менее одного метра на датчике уровня Форт-Денисон в Сиднейской гавани. Лодкам в гаванях островов Лорд-Хау, Эванс-Хед, Ньюкасла, Сиднея и Идена был причинен ущерб от легкого до среднего.
• Цунами 1998 года на севере Папуа-Новой Гвинеи было вызвано землетрясением, которое, как считается, вызвало подводный оползень.
• Извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году вызвало серию разрушительных цунами, в результате которых погибли десятки тысяч человек.

Что такое цунами?

Цунами — это гигантские волны или быстрое повышение уровня моря. Это редкие события, которые происходят в среднем примерно два раза в год где-нибудь в мире — примерно один раз в 15 лет для самых разрушительных цунами, которые могут охватить весь океанский бассейн.

Цунами распространяются в открытом океане со скоростью до 500 миль в час и достигают высоты в несколько сотен футов по мере приближения к берегу. Они могут вызвать широкомасштабные разрушения в прибрежных районах, особенно после сильного землетрясения.

Цунами в переводе с японского означает «портовая волна». Поскольку подводные землетрясения, вызывающие большинство цунами, относительно обычны у берегов Японии, Япония особенно уязвима для этих прибрежных бедствий.

Другие уязвимые районы включают Аляску, Тихоокеанский северо-запад и Гавайи.

Связанные

Около 80 процентов цунами происходит в Тихом океане, вызванных землетрясениями по краям подводных тектонических плит, известных как Тихоокеанское огненное кольцо.

В прошлом цунами иногда называли «приливными волнами».Но это название перестало быть популярным, потому что волны не имеют ничего общего с океанскими приливами.

Что вызывает цунами?

Основной причиной цунами являются землетрясения, вызывающие резкие колебания морского дна. В некоторых случаях оползни также могут вызвать цунами.

Когда энергия землетрясения на морском дне передается воде выше, это вызывает образование волн. Некоторые землетрясения вызывают цунами, которые распространяются во всех направлениях. Другие цунами распространяются в определенном направлении, в зависимости от того, как было нарушено морское дно.

Цунами могут поразить прибрежные районы в течение нескольких минут или часов, в зависимости от того, насколько далеко подводное землетрясение находится от берега.

Когда цунами перемещаются из относительно глубоких вод в мелководные прибрежные воды, они иногда усиливаются из-за формы морского дна и особенностей суши в этом районе. В результате относительно небольшая волна в открытом океане может значительно вырасти в размере и разрушительной силе, когда ударяется о землю.

Насколько разрушительными могут быть цунами?

Цунами в Индийском океане в 2004 году унесло жизни около 225 000 человек в 14 странах, включая Индию, Шри-Ланку, Индонезию и Таиланд.Это было вызвано мощным землетрясением возле острова Суматра, в результате которого возникли волны высотой до 100 футов, которые разносились по береговой линии по всему региону.

Спасатели и уборщики обследуют затопленный вестибюль отеля Seapearl Beach после цунами в Индийском океане. Дедеда Стемлер / AP file

Цунами, обрушившееся на Японию в 2011 году, было вызвано подводным землетрясением у восточного побережья страны. Землетрясение вызвало волны высотой до 133 футов вдоль побережья, в результате чего погибло более 15 000 человек и была повреждена атомная электростанция Фукусима.

Самое мощное цунами в США было вызвано землетрясением магнитудой 9,2 на Аляске в 1964 году. В результате этого землетрясения погибло 139 человек, в основном не в результате самого землетрясения, а в результате цунами, которое разрушило многие здания на побережье и подожгло нефть. резервуары для хранения.

Ущерб после оползня, вызванного землетрясением 1964 года в Анкоридже, Аляска. Education Images / UIG через файл Getty Images

Эмили Роланд, морской сейсмолог из Вашингтонского университета в Сиэтле, сказала, что Аляска и регион Каскадия на северо-западе Тихого океана являются особенно уязвимы для цунами, вызванных землетрясениями у их берегов, в то время как острова Гавайи подвержены риску цунами, происходящего в любом месте Тихого океана.

Как защитить себя?

Люди, живущие в прибрежных районах, должны знать об опасности цунами и учитывать предупреждения о цунами, которые в США издает Национальная служба погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).

Если вы живете в прибрежной зоне или навещаете ее, заранее знайте маршруты эвакуации и зоны безопасности. Зоны безопасности от цунами обычно находятся на возвышенностях. Если у вас нет времени добраться до него, верхние этажи зданий могут быть безопаснее, чем уровень земли.В крайнем случае, вы можете забраться на дерево или высокую конструкцию, чтобы избежать попадания воды.

«Основная идея состоит в том, чтобы узнать, находитесь ли вы в регионе с повышенным риском цунами. Лучше всего понять установленные маршруты эвакуации и безопасные зоны для эвакуации», — сказал Роланд.

Национальная метеорологическая служба выпускает предупреждения о цунами в прибрежных районах для людей, которые подписываются на ее беспроводные оповещения о чрезвычайных ситуациях на мобильных телефонах, а также через радио- и телевизионные станции, по электронной почте, через веб-сайты NOAA и в социальных сетях, таких как Twitter и Facebook. .

Но «если вы чувствуете землетрясение и живете в прибрежной зоне, возможно, еще не рано начать движение на возвышенность — вам не нужно ждать предупреждения о цунами», — сказал Роланд.

ХОТИТЕ БОЛЬШЕ ИСТОРИЙ ОБ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ?

ПОДПИСАТЬСЯ НА NBC NEWS MACH В TWITTER, FACEBOOK И INSTAGRAM.

Границы | Эволюция пневматических симуляторов цунами — от концепции к проверенной экспериментальной методике

Введение

Точное моделирование распространения цунами и взаимодействия с береговой линией имеет жизненно важное значение для разработки информированной защиты от цунами, систем общественного консультирования и предупреждения, а также для управления ликвидацией последствий стихийных бедствий.Цунами возникают в результате землетрясения, оползня (над или под океаном), извержения вулкана или крупного обвального оползня, любое из которых вызвало быстрое смещение большого водоема, создавая длинную гравитационную волну. Цунами параметризованы в соответствии с периодом (T), длиной волны (L), высотой волны (H) и компонентами высоты волны положительной и отрицательной амплитуды (a + и a−).

Волны цунами достигают береговой линии в различных формах из-за распространения на большие расстояния, сложной батиметрии дна и побережья и их начальной формы (Sriram et al. , 2019). Цунами, достигающее берега, можно в целом разделить на следующие три категории (например, Shuto, 1985):

• Неразрушающие волны, которые действуют как быстро поднимающийся прилив, часто наблюдаемые во время небольших и умеренных цунами;

• Прорыв ствола или гидравлический скачок, наблюдаемый в результате обрушения волн во время сильных цунами;

• Волнообразное отверстие, иногда наблюдаемое после распространения на большие расстояния (с точки зрения длины волны), вызванное распадом цунами на серию солитонов.

Поэтому исследователям жизненно важно понять, какой тип цунами они представляют в своих экспериментах. Немногочисленные полевые измерения высоты свободной поверхности цунами, которые были зарегистрированы в последние годы (например, след, записанный яхтой «Меркатор» цунами 2004 года в Индийском океане на глубине воды 14 м), показывают, что одиночные и N- волновые приближения плохо отражают реальные сигналы цунами. Это ясно продемонстрировано на (Рисунок 2 Schimmels et al. , 2016), где сравнивается след, записанный яхтой «Меркатор», и след от цунами на Восточном побережье 2011 г. с уединенной волной.

Уникальное преимущество описанного здесь метода генерации пневматических цунами для физического моделирования состоит в том, что он позволяет контролируемым образом перемещать очень большие объемы воды. Этот метод позволяет генерировать волны очень большой длины и, что особенно важно, было показано, что он точно воспроизводит профили свободной поверхности по зарегистрированным данным поля цунами.Этот документ призван обобщить уроки, извлеченные из более чем десяти лет исследований, проектирования, конструирования и тестирования ведущих мировых пневматических симуляторов цунами для масштабного лабораторного моделирования.

В этом документе документируется разработка метода лабораторного моделирования, который может воспроизводить в соответствующих масштабах цунами в зоне субдукции, например, цунами, измеренные во время цунами в Индийском океане в 2004 году и на восточном побережье Японии в 2011 году. В этой статье основное внимание будет уделено методу генерации пневматических цунами, описанию того, как разрабатывались конструкции, как они работают, и представлению результатов исследований, подтверждающих их эффективность для количественной оценки воздействия цунами.

Предыдущие работы по созданию цунами в лабораториях

Испытания цунами в гидравлических лабораториях были относительно редкими, поэтому достижения в области генерации цунами в лабораторных масштабах также немногочисленны. Предыдущие подходы к моделированию цунами можно сгруппировать под четырьмя основными заголовками:

• те, которые генерируют волны, воспроизводя физический пусковой механизм цунами, оползня или движения морского дна;

• моделирование части следа волны цунами, в основном, путем прорыва плотины или подобного;

• генерирует гораздо более короткую волну, например солитон;

• моделирование полного временного ряда с использованием некоторой формы симулятора цунами.

Воспроизведение прототипа триггера цунами

В прошлом воспроизведение физического инициирования цунами считалось наиболее подходящим подходом к моделированию волн, подобных цунами. В начале 1970-х в Калифорнийском технологическом институте (Hammack. 1972; 1Hammack, 1973) использовали движущуюся часть (0,3 м или 0,6 м) дна испытательного лотка, внезапно поднимаемую или опускаемую гидравлическим плунжером для воспроизведения подводного дна. движение. Потенциально хороший способ имитировать эффекты движения подводного дна, этот подход когда-либо использовался только на относительно небольших глубинах и не повторялся до серии недавних микроэкспериментов в Данди, см. (Lu et al., 2017а; 2Lu et al., 2017b).

Thunsyanthan and Madabhushi, (2008) попытались создать масштабное цунами, сбросив 100-килограммовый прямоугольный блок вертикально в более глубокий конец ультракороткого (4,5 м) желоба в попытке воссоздать внезапное движение морского дна в обратном направлении. . Однако генерируемые волны были эквивалентны H = 2,5 м, T = 7,5 с в масштабе 1:25, что является слишком коротким периодом, чтобы иметь какое-либо существенное сходство с реалистичными волнами цунами.

Практически все исследования цунами, вызванного оползнями, включают волны цунами, генерируемые с помощью физически реалистичного (если упрощено) оползня для вытеснения воды в желобе / бассейне.Полезный обзор (работы в основном в Соединенных Штатах) дан Enet and Grilli (2007). Вигель (1955) изучал волны, генерируемые оползнями, в лотке, используя клиновидный ящик, скользящий по плоскости. Этот метод «движущегося блока» по-прежнему является наиболее распространенным способом моделирования волн, вызванных оползнями, часто с заполненными песком или гравием ящиками, скользящими по склону под действием силы тяжести. Плавучие клиновые лопасти, приводимые в движение / управляемые электрическими или гидравлическими поршнями, использовались для генерации одиночных волн в бассейне цунами в рамках программы США по моделированию землетрясений (NEES), Yim et al.(2004), McFall and Fritz, 2016. Каждый скользящий клиновой поршень (29 шт.) Приводится в движение электродвигателями, обеспечивая периоды волн 0,5–10 с (модель) и максимальную высоту волн 0,8 м на глубине до 1 м. . Цунами, вызванное оползнем, также было смоделировано в Университете Род-Айленда с использованием подводной формы гауссовой формы, скользящей вниз под углом 15 °, и аналогичные эксперименты были проведены в бассейне с волнами в Бари Ди Рисио и др. (2009). Генератор оползней с пневматическим управлением был разработан в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе, Швейцария, и использовался для создания высокоскоростного гранулированного оползня в заливе Литуйя (1: 675) (Fritz et al., 2001).

Основным недостатком всех этих подходов является то, что они позволяют изучать только цунами или воздействие цунами для событий, близких к источникам.

Волновые лопасти

Самой распространенной и надежной попыткой воспроизвести волны цунами в зоне субдукции в лаборатории ранее была поршневая лопасть. Это использовалось в различных лабораториях, особенно в большом Hydro-Geo Flume в Институте исследования порта и воздуха (PARI), описанном Shimosako et al. (2002), а также в Большом волновом потоке (Großer Wellenkanal, GWK), описанном Schimmels et al.(2016). В лотке PARI использовалась поршневая лопасть, создающая значительную высоту волны, H _s = 1,4 м при T = 5,5 с, но понятно, что производительность могла быть увеличена в последние годы. В GWK используется волновод поршневого типа с ходом 4 м. В обычном режиме он может генерировать волны высотой до 2 м с типичными периодами от 3 до 8 с на глубине воды от 4 до 5 м. Испытания цунами, описанные Schimmels et al. (2016), однако, использовали глубину воды, уменьшенную до 1 м, для генерации волн с периодом до 100 с, что соответствует типичной продолжительности цунами 1000 с в масштабе 1: 100.Максимально достижимая высота волны составляла около 6 см, что соответствует 6 м в этом масштабе.

Прорывы плотин

Некоторые исследователи использовали подход прорывов плотин для создания фронтов цунами, см., В частности, Nouri et al. (2010), Аль-Фейсли и др. (2012), Kihara et al. (2015). Этот метод эффективен при создании сильного фронта ствола скважины, но было проведено мало сравнений с полной длиной записанных профилей цунами. Это может ограничить применение этого метода только для исследования первоначальных ударных нагрузок цунами.

Генератор потока с насосным приводом был разработан в Институте Франциуса при Ганноверском университете с использованием набора насосов для управления глубиной и входящими / выходящими токами. Гозеберг и др. Утверждают, что о генерации волн различного типа. (2013), Bremm et al. (2015), Drähne et al. (2016), включая синусоидальные волны с одним циклом, уединенные волны и N-волны. Они представляют результаты для периодов волн 20–100 с, с высотой волн от 20 до 40 мм. В пределах ограничений системы насосная система дает надежный способ добавить объем воды в испытательную секцию, хотя установка новой насосной мощности на любом существующем объекте, чтобы обеспечить объемы и пиковые потоки, необходимые для реалистичного цунами, может быть чрезвычайно дорогостоящим.

Пневматические цистерны

Генератор цунами, состоящий из трех частей размером 45 × 4 м, был разработан в открытой лаборатории Удзикава Киотского университета Исследовательского института по предотвращению стихийных бедствий (http://www.kyoto-u.ac.jp/cutting- edge / project / page04.html) с результатами, представленными Hiraishi et al. (2015) и Tomiczek et al. (2016a, 2016b). Генератор сочетает в себе поршневой генератор волн с умеренным ходом (2,5 м), генератор тока и верхний резервуар для воды, чтобы обеспечить гибкость профиля генерируемых волн.Генератор тока, в частности, необходим для создания длиннопериодных потоков цунами, которые следуют за начальными волнами бурового типа. Между тем, резервуар с водой может воспроизводить другие эффекты движений зоны субдукции цунами, в том числе вызванные двумя связанными источниками.

Генератор цунами был создан в Лаборатории гидравлических конструкций (LCH) Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии, который использует технику вертикального выброса для генерации скачков и длинных волн, Wüthrich et al.(2018). Верхний резервуар был соединен с нижним резервуаром тремя погруженными трубами. Когда система генерации была активирована, была установлена ​​разница в напоре между верхним и нижним резервуарами, что привело к гравитационному потоку через трубы. Поскольку нижний бассейн был полностью заполнен водой, входящий поток вызывал восходящий поток на входе в канал, а затем образовывалась волна со свободной поверхностью, которая распространялась вниз по потоку в лотке.

Ранние примеры пневматических генераторов цунами включают (Тогаши, 1986) и Палмер и Фунасаки.(1967). Эти объекты имели технику генерации, очень похожую на оборудование, описанное в этой статье, но со значительно меньшим масштабированием Фруда.

Первое поколение пневматического симулятора цунами

Введение

Первое поколение пневматического симулятора цунами было разработано HR Wallingford после цунами в Индийском океане в 2004 году. В то время самым популярным методом создания цунами в лабораториях был метод лопастей. , основанный на методах, используемых в лабораториях по всему миру для создания (более коротких) ветровых волн.Увеличивая длину хода типичного лопастного генератора ветровых волн, период волн может быть увеличен настолько, что они могут соответствовать чрезвычайно длинным длинам волн цунами.

К сожалению, в 2004 г. существовало практическое ограничение длины хода, которое могло принять большинство лабораторий, и многие исследователи пытались, но не смогли использовать этот метод для воспроизведения цунами полной продолжительности, и особенно цунами, вызванного желобом в то время.

При создании пневматического симулятора цунами команда HR Wallingford намеревалась расширить технологию генерации приливов, чтобы создать альтернативный метод генерации цунами, избегающий механических ограничений длины хода.Вместо того, чтобы генерировать очень длинную ветровую волну, они надеялись использовать достижения в области вакуумных насосов и технологий управления для создания очень короткого прилива.

Предшественник HR Wallingford (Гидравлическая исследовательская станция, HRS) разработал метод создания приливов более пятидесяти лет назад, Wilkie and Young (1952). В течение трех десятилетий после его разработки этот метод широко использовался в физическом моделировании в HR Wallingford, особенно в рамках модели большой площади для Третьего лондонского аэропорта (HRS, 1974), производящей 12.5 ч прилив за 7,5 мин. В конце концов, этот метод стал ненужным в связи с развитием численных моделей приливов и отливов для больших площадей.

Цунами 2004 г. в Индийском океане длилось около 20 мин. В масштабе 1:50 для этого потребуется волна лабораторного масштаба с периодом чуть менее 3 минут. Если бы технология генерации приливов пятидесятых годов была перепрофилирована для создания волны цунами, это потребовало бы увеличения скорости этой системы в 3 раза. В ходе обсуждения с исследователями UCL команда Уоллингфорда согласилась, что это разумная амбиция, и приступила к разработке пневматического симулятора цунами (TS) первого поколения.

Концептуальный дизайн

Методы, описанные Уилки и Янгом (1952), были начальной отправной точкой для концептуального дизайна. Вакуумный насос используется для непрерывной откачки воздуха из стального ящика или резервуара. Выход под водой в желоб позволяет воде перемещаться в резервуар или из него. Затем воздушный клапан в верхней части резервуара используется для регулирования давления внутри резервуара, повышая и опуская уровень воды внутри (Уровень воды в резервуаре, TWL). В новых системах управление этим воздушным клапаном с помощью компьютерного программного обеспечения позволяет точно контролировать форму генерируемой волны.

Волна от TS создается изменением относительного вакуума внутри TS и, следовательно, TWL. Повышение TWL создает углубление на свободной поверхности лотка, создавая впадину для волн. Понижение TWL увеличивает уровень воды в лотке, создавая гребень волны. Система управления включала изменение угла впускного воздушного клапана с компьютерным управлением. Этот процесс представлен на Рисунке 1.

РИСУНОК 1 . Принципиальная схема генерации волн в пневматическом симуляторе цунами.Сверху слева направо внизу: насос включен и регулирующий клапан открыт; насос включается и регулирующий клапан закрывается, создавая корыто волны; включить насос и открыть регулирующий клапан, создав гребень волны; волна, распространяющаяся по лотку.

Детальное проектирование и строительство

Имитатор цунами первого поколения в Уоллингфорде был построен весной 2008 года при финансовой поддержке EPSRC за счет гранта эпицентра (№ EP / F012179 / 1). Этот симулятор цунами был разработан, чтобы поместиться в один или два Flumes HR Уоллингфорда в зале моделирования Froude.Эти лотки имеют длину 45 м и ширину 1,2 м каждый. Батиметрия подхода и береговая линия внутри лотка были сформированы в цементном растворе поверх уплотненной насыпи. Для экспериментов с эпицентром (Charvet, 2011) они были сформированы так, чтобы представлять прибрежный склон 1:20, за которым следовала горизонтальная «внутренняя» зона затопления (длина 3,3 м). Носок склона 1:20 располагался в 15,2 м от выхода из ТП.

Проектирование TS первого поколения (Allsop et al., 2008; Robinson, 2009) было выполнено с целью создания резервуара TS с достаточной прочностью, чтобы противостоять развивающимся давлениям, а также для быстрого развертывания, снятия и хранения. .Была выбрана модульная система стальных панелей, которая позволила создать резервуар 4,8 мл x 1,8 мH x 1,15 мВт (длина x высота x ширина). Были включены внутренние распорки, чтобы избежать деформации под действием разницы давлений между внутренней и внешней частью TS. Также были включены внутренние перегородки, чтобы уменьшить продольное колебание в баке TS, которое, возможно, усугублялось единичным смещением впуска и выпуска воздуха. Передняя панель TS первого поколения была регулируемой для создания разной высоты выпускного отверстия. Пластиковый цилиндр (диаметром 115 мм) был помещен над нижним краем панели, чтобы уменьшить турбулентность, создаваемую острым стальным краем во время пиковых потоков.

Бак TS первого поколения был подключен к двухступенчатому вакуумному насосу с боковым каналом (7,5 кВт Zepher ™) RT-84086 и двум 4-дюймовым дроссельным клапанам. Первый клапан действовал как предохранительный, который должен был открываться в случае аварии, чтобы избежать затопления насоса. Второй клапан был подключен к компьютеру через серводвигатель, управляемый системой управления без обратной связи, откалиброванный для получения требуемых волновых профилей. Размер клапанов и насоса был выбран путем воссоздания расчетов расхода воздуха Уилки и Янга (1952).Опубликованные рабочие характеристики клапана и насоса были объединены с размерами лотка и резервуара для оценки давления, уровня воды и расхода в резервуар. Эти расчеты были повторены для различных конфигураций для оптимального использования доступного пространства.

Теоретически TS (любого поколения) может управляться либо замкнутой, либо разомкнутой системой (Rossetto et al., 2011). При управлении без обратной связи пользователь устанавливает временной ряд положения регулирующего клапана во время генерации волны.Это дает большую достоверность генерируемой волны, но требует калибровки для каждого желаемого профиля волны. Система управления с обратной связью использует контур обратной связи пропорционально-интегральной производной (ПИД) для обновления положения клапана на основе разницы между измеряемой и целевой переменной, такой как уровень воды внутри резервуара TS, уровень воды в резервуаре (TWL). Выбор входной переменной имеет решающее значение для успеха системы обратной связи (Goseberg et al., 2013). Совершенная система с обратной связью не требует индивидуальной калибровки волны, потому что система должна генерировать желаемую волну с первого раза.Система без обратной связи требует итеративного процесса калибровки для имитации желаемой формы сигнала. В TS первого поколения использовалось управление без обратной связи на основе программного обеспечения LabVIEW. Были проведены некоторые начальные исследования в области регулирования с обратной связью, но использование регулирования «только уровень воды» привело к некоторому «нежелательному волновому поведению в лотке» (Rossetto et al., 2011).

Испытания

Первоначальные испытания моделирования цунами первого поколения были выполнены во время проекта эпицентра.Он был разделен на два основных этапа: волновые испытания; и измерения сил на одном здании. Первый этап включал определение диапазона волн, которые можно было моделировать, и их повторяемости (рис. 2). Генерировались синусоидальные, одиночные (приподнятые) и наклонные N-волны с периодом от 5 до 18 с (модель) с положительными амплитудами до 0,1 м. Способность имитировать устойчивые волны, направляемые через желоб, является уникальной возможностью пневматической системы генерации. Была сделана попытка откалибровать кривую Меркатора от цунами в День подарков 2004 года в масштабе 1:50 (см. Россетто и др., 2011). Впадина и передняя грань гребня были хорошо воспроизведены, однако хвост волны воспроизведен не так хорошо.

РИСУНОК 2 . Повторяемость повышенных и N-волн с TS первого поколения (Rossetto et al., 2011), профили, полученные в результате трех тестов для каждой из девяти различных высот уединенной волны (A) и (B) профили, полученные для три теста для четырех разных N-волн. Различные стили линий представляют разные повторяющиеся тесты (сплошные, непрозрачные и пунктирные).

Первое исследование, проведенное с TS, изучало разбег различных повышенных и N-волн. Эта работа описана в Charvet. (2011) и Charvet et al. (2013), что привело к новому уравнению прогнозирования наката волн, которое, возможно, теперь заменено McGovern et al (2018).

На втором этапе проекта эпицентра измерялись силы, действующие на один идеализированный офис или здание гостиницы, о которых сообщается в Lloyd. (2016). Ллойд сосредоточился на измерении общей силы тела и давления, действующих на квадратное (в плане) здание при разной ориентации по отношению к набегающей волне цунами.Был использован диапазон одиночных (приподнятых) и N-волн, при этом сила тела измерялась с использованием 3-осевого датчика нагрузки и массивов датчиков давления, используемых для измерения давления на разных поверхностях.

Комментарии к симулятору цунами первого поколения

Работа, проделанная над TS в рамках проекта эпицентра, продемонстрировала возможности технологии пневматического симулятора цунами, но также выявила области, нуждающиеся в улучшении. К ним относятся длина лотка (слишком короткая), высота резервуара TS (должна быть увеличена, чтобы можно было использовать больший объем и напор воды) и турбулентность, создаваемая на выходе во время генерации волн, особенно образования гребней.Также было желательно внедрение системы активного поглощения волн и управления с обратной связью.

Последующее численное исследование и усовершенствования конструкции

Несмотря на успех создания временных рядов Меркатора 2004 года в масштабе 1:50 с использованием симулятора цунами первого поколения, определенные формы / высоты волн показали значительные искажения. В рамках HYDRALAB IV была создана двумерная (2D) числовая модель симулятора цунами, чтобы:

• Выявить факторы и / или процессы, снижающие эффективность, например, плескание внутри резервуара, водовороты из выпускного отверстия или другие явления. ;

• Определить собственные ограничения генерации; и, следовательно,

• Изучите способы увеличения окна генерации.

(2D) численная модель была создана с использованием платформы вычислительной гидродинамики (CFD) OpenFOAM® (см. Weller et al., 1998). Размер и форма области были созданы, чтобы соответствовать симулятору цунами первого поколения, длиной 4,8 м и высотой 1,8 м. В модели использовался решатель InterFoam и была воспроизведена система управления резервуаром с использованием зависящего от времени граничного условия давления на крыше резервуара. Дальнейшие детали модели описаны Allsop et al (2014).

Первоначальные испытания подтвердили, что модель CFD может воспроизводить идеализированные волны цунами, сгенерированные в лаборатории, демонстрируя подходящее соответствие с зарегистрированными данными волновомера.Поэтому модель OpenFOAM использовалась для исследования ограничений симулятора цунами, в частности, для определения максимальной высоты генерируемых волн и максимальной крутизны волны, которую может генерировать танк.

Моделирование с помощью численной модели показало, что увеличение высоты сигнала цели не обязательно приводит к эквивалентному увеличению высоты волны. По мере увеличения крутизны волны было видно, что она разделяется на серию резких пиков. Это предполагало, что дросселирование на выходе накладывало ограничение на скорость оттока и, следовательно, на скорость подъема волны цунами.

Численная модель продемонстрировала, что выходное отверстие первого резервуара привело к значительным обратным водоворотам в условиях пикового потока. Постепенные усовершенствования формирователя потока в численной модели привели к плавному сокращению потока через выпускное отверстие и контролируемому расширению на выходе. Еще один проект (в рамках HYDRALAB IV) поддержал проверку числовой модели путем прямого сравнения физических и численных испытаний с использованием давления, измеренного в верхней части резервуара TS, в качестве входных данных для числовой модели.Бак был поднят, и был установлен формирователь потока (Рисунок 3). Временные ряды Меркатора были сгенерированы в неискаженном масштабе Фруда 1:50 (рис. 4), и Allsop сообщил об улучшенных характеристиках. (2014).

РИСУНОК 3 . Иллюстрация окончательной конструкции нового формирователя потока на выходе (синяя линия), наложенная на поле скорости (шкала от серого до красного, где красный — высокая скорость и турбулентность) из числовой модели исходного потока (белый кружок) во время образования гребня (поток из TS первого поколения в лоток, слева направо).

РИСУНОК 4 . Временные ряды Меркатора в масштабе 1:50 с измерениями в улучшенном симуляторе цунами первого поколения.

Пневматический имитатор цунами второго поколения

Введение

Имитатор цунами второго поколения был построен в лотке длиной ∼100 м. Этот другой лоток имел дополнительное преимущество — большую ширину, 1,8 м, поэтому можно было проводить больше трехмерных экспериментов с потоками через бреши в дамбах или вокруг групп зданий.Построение симулятора цунами второго поколения в этом особенно длинном лотке должно было ограничить (некоторые) эффекты отражения волн. Из-за местных ограничений танк Tsunami Simulator стал короче, а вместе с желанием увеличить скорость подъема новый танк стал выше — 3,5 м против 1,8 м. Это имело существенное преимущество в увеличении максимальных выходных потоков, таким образом (потенциально) увеличивая крутизну восходящей части временной трассы цунами. Результаты использования устройства второго поколения в лотке длиной 100 м были представлены Chandler et al (2016) и McGovern et al (2016).Интересно, что эти эксперименты позволили понять проблему «зависимости длины лотка от длины волны» и предложили способы, с помощью которых можно уменьшить влияние отражений. Исследование, проведенное на этом этапе, финансировалось грантом URBANWAVES Европейского исследовательского совета (ERC) (№ 336084).

Конструкция и конструкция

Модель CFD, разработанная для проектирования формирователя потока для TS первого поколения, широко использовалась при разработке TS второго поколения. Было исследовано влияние изменения высоты и длины резервуара, а также влияние высоты выпускного отверстия и уровня стоячей воды (SWL) в лотке в начале генерации волн.Численная модель также использовалась для оценки потенциальных характеристик ТС второго поколения. Один из выводов численного моделирования заключался в том, что для резервуара TS длиной менее 4,5 м не было заметных колебаний внутри резервуара во время генерации волн, даже без наличия перегородок. Если длина резервуара превышает 4,5 м, может возникнуть продольный выплеск, если не использовать перегородки. Это дало желаемую длину TS 4,0–4,5 м. Ширина TS определяется шириной желоба, в который он помещается.Высота TS регулируется доступным пространством для головы над желобом и максимальной разницей напора, достижимой с помощью используемых вакуумных насосов. Большая разница напора (частичное вакуумное давление) требует более сложных и более дорогих насосов.

Для второго поколения TS была выбрана длина резервуара 4,0 м, поскольку для этого не требовались внутренние перегородки, что упростило конструкцию и изготовление. Высота над желобом диктовала максимальную высоту резервуара 3,5 м. TS второго поколения был разработан для развертывания в Flume 3 HR Wallingford, то есть 1.Ширина 8 м, длина 100 м и глубина 1,8 м, что, в свою очередь, диктовало максимальную ширину TS второго поколения на уровне 1,8 м. Из-за ограничений доступа к лотку 3 для второго поколения TS потребовался другой метод строительства по сравнению с первым поколением, которое было построено за пределами лотка и поднято на место. TS второго поколения был построен на месте из длинных панелей с узким сечением. Каждая панель имела ширину 0,465 м и изменялась по длине в зависимости от предполагаемого расположения (боковых панелей было 3.Длиной 5 м; передняя, ​​задняя и верхняя панели были длиной 1,5 м). Все стальные конструкции соответствуют Еврокоду 3 (BS EN, 1993). TS не подпадает под действие Директивы по оборудованию, работающему под давлением (Директива 97/23 / EC), так как вакуум внутри него недостаточен, но эти правила все же использовались на этапе проектирования для получения информации о передовых методах.

Численное моделирование показало, что высота выпускного отверстия не влияет на генерируемую волну, если только она не находится слишком близко к УВЛ в желобе, и, следовательно, может пропускать воздух в выпускное отверстие во время образования желоба.Была выбрана высота выпускного отверстия 0,4 м, поскольку это позволяло использовать самый большой диапазон глубин желобов (SWL). Конструкция передних панелей позволяла изменять высоту выпускного отверстия с фиксированными приращениями путем удаления панелей и перемещения самой нижней панели вверх. Такая же конструкция формирователя потока на выходе, разработанная для ТП первого поколения (см. Рис. 3), была использована на ТП второго поколения. Каждая из восьми верхних панелей была предварительно вырезана с отверстием диаметром 8 дюймов (0,203 м), что позволяло устанавливать контрольно-измерительные приборы, вакуумные шланги и регулирующие клапаны.Позже неиспользуемые отверстия были заглушены. Дроссельная заслонка 45 ° с внутренним диаметром 5 дюймов (0,127 м) использовалась для второго поколения TS в сочетании с вакуумным насосом Zepher ^UK RT-84086 из TS первого поколения в сочетании с новым вакуумным насосом RT-95330 (Zepher, 2016).

В системе управления TS второго поколения использовалась система на основе Beckhoff EtherCAT, управляемая программируемым логическим контроллером, ПЛК и a. NET-приложение. ПЛК выполняет большую часть работы, и именно здесь были установлены основные функции.Файл. Приложение .NET эффективно использовалось в качестве графического интерфейса для взаимодействия пользователей с ПЛК на контроллере. Управляющее программное обеспечение позволяло включать и выключать вакуумные насосы дистанционно, а также регулировать угол наклона воздушного клапана двумя различными способами. Первый и самый простой способ управления клапаном заключался в установке желаемого угла и скорости (° / с), с которой клапан должен двигаться, чтобы достичь этого положения относительно текущего. Это использовалось для установки начального уровня воды внутри TS (уровень воды в резервуаре, TWL) и на этапе ввода в эксплуатацию для изучения реакции системы TS.Второй метод управления положением клапана заключался в использовании временного ряда клапана, который передавался приложению управления в двух столбцах. csv файл. Через ПЛК были реализованы различные протоколы безопасности, включая процедуру безопасного выключения при нажатии кнопки аварийного останова и процедуры, предотвращающие попадание воды в вакуумные насосы.

HR Wallingford’s Flume 3 имеет откидную лопасть для волн, установленную на верхнем по потоку конце желоба, и ее нельзя было снять для развертывания TS.Таким образом, TS находился ниже по потоку от этой волновой лопасти, на расстоянии ~ 2,0 м от торцевой стенки лотка, немного уменьшая доступную длину лотка 100 м. Экспериментальная установка TS второго поколения для начальных экспериментов с URBANWAVES показана на рисунке 5. Двухпроводные датчики сопротивления были размещены на различных расстояниях от фронта TS в области постоянной глубины лотка и вдоль батиметрии 1:20. склон. В ходе испытаний волновые датчики обычно отбирали выборку на частоте 100 Гц.

РИСУНОК 5 .Схема TS второго поколения для тестирования фазы 1 URBANWAVES, батиметрия красного цвета слева, окно лотка зеленого цвета и TS второго поколения синего цвета справа.

Тестирование

Была проведена серия калибровок волн, которые представлены в (Chandler et al., 2016). Это включало приподнятые (только гребень) и наклонные волны N-типа. Откалиброванные приподнятые волны и N-волны суммированы в Таблице 1 и на Рисунке 6. Процесс калибровки был итеративным, основанным на степени проб и ошибок.

ТАБЛИЦА 1 . Откалиброванные гребни (приподнятые) волны и N-волны с использованием TS второго поколения.

РИСУНОК 6 . Откалиброванные гребни (приподнятые) волны (A) и N-волны (B) с использованием TS второго поколения, измеренные на носке батиметрии.

Для волн с более коротким периодом распространение волн можно было отслеживать по лотку. Распространение 20-секундной приподнятой волны показано на рисунке 7. Волна не изменилась, поскольку она распространялась по области постоянной глубины («прибрежная» область), а затем перешла на мелководье, когда достигла уклона 1:20 (WG_05 и 06). .Отражение от вертикальной стены, присутствующей на вершине уклона 1:20 во время этого испытания, можно увидеть во второй половине WG_06, возвращающегося по желобу к WG_05, достигая примерно 45 с. Волна делится по мере своего распространения против продолжающегося прихода падающей волны.

РИСУНОК 7 . T = 20 с приподнятая волна, распространяющаяся по лотку, от WG_01 до 04 на постоянной глубине (7,0, 12,0, 17,0 и 22,0 м от TS соответственно, h = 1,0 м), WG_05 на носке склона 1:20 (65.6 м от ТП, h = 1,0 м) и WG_06 на уклоне 1:20 (75,6 м от ТП, h = 0,5 м).

Для волн с более длинным периодом (T> 45 с) генерация не завершается до тех пор, пока отражения от батиметрии (и любых имеющихся структур) не достигнут TS. В процессе калибровки в лотке 3 эти отражения учитываются путем изменения движения клапана, создавая ручную заранее заданную систему поглощения. Из-за геометрии и метода генерации, используемых TS, значительная «самокоррекция» произошла во время генерации волн.Оба метода «поглощения» лучше всего работали для длиннопериодных волн из-за собственного времени отклика TS. Комбинация этих методов позволила генерировать волны значительно дольше, чем экспериментальная установка, что довольно подробно обсуждали Макговерн и др. (2018).

Присутствие резонанса с периодом 22 с в волновом потоке можно увидеть на более длинных периодах волн (рис. 6). Амплитуда этого резонанса составляла 2 мм и не влияла на генерируемую волну или проводимые испытания.Однако все еще было желание устранить этот резонанс из генерируемых длинных волн. Это привело к исследовательскому исследованию активного поглощения на TS третьего поколения, описанному в Третье поколение пневматического симулятора цунами .

Существует дальнейшее обсуждение достоверности волн, генерируемых TS второго поколения, в McGovern et al. (2018), уделяя особое внимание генерации волн, которые намного длиннее волнового канала. Расчетная длина волны N 240 с составляет ≈750 м, что более чем в 10 раз превышает расстояние между TS и батиметрией.

Обсуждение калибровочных испытаний волн цунами

Ключевым выводом, сделанным в процессе калибровки, была важность выбора точки калибровки при работе с такими длинными волнами. При использовании одной точки для определения одиночной волны положение этой точки относительно любых отражающих поверхностей, таких как уклон 1:20 или любая испытанная морская дамба, становится важным и может значительно влиять на видимую форму и амплитуду волны (Chandler et al. ., 2016). Этот вывод также важен при рассмотрении форм волн цунами, измеренных в прототипе, таких как след Меркатора, поскольку сам по себе это может быть не «чистый» сигнал только падающей волны цунами, поскольку на него, вероятно, повлияли отражения от береговой линии. особенно поздняя часть сигнала.

Третье поколение пневматического симулятора цунами

Введение

В третьем поколении пневматического симулятора цунами использовалось преимущество новой системы Fast Flow Facility (FFF) HR Wallingford (Whitehouse et al., 2014). FFF был намного шире (4 м), чем лотки для поколений 1 и 2. Это дало возможность исследовать трехмерные эффекты на суше, но более широкий резервуар требовал для работы гораздо большего расхода воздуха, чем для TS второго поколения.В целом хороший опыт эксплуатации двух (разнородных) насосов для устройства второго поколения показал, что было бы просто снова установить два вакуумных насоса параллельно, поэтому был приобретен дополнительный RT-95330 для увеличения пиковой скорости потока. Опыт устройства второго поколения был использован для улучшения контроля и генерации волн длины цунами. Этот этап разработки финансировался проектом ERC URBANWAVES.

Несмотря на то, что конструкция ТС третьего поколения использовалась несколько иначе, она была построена на разработках двух предыдущих поколений.Конструкция танка TS третьего поколения следовала той же стратегии, что и второе поколение, с несколькими небольшими болтовыми секциями, а не с более крупными панелями со сварными распорками, используемыми в первом поколении. Конструкция резервуара снова соответствовала Еврокоду 3 (BS EN, 1993) и использовала уроки второго поколения для увеличения жесткости панели за счет большего обратного сгиба по краям и за счет уменьшения количества болтов, необходимых для изменения поперечного сечения панели.

Проектирование и постройка

Танков ТС третьего поколения было 3.96 м в ширину, 4,0 м в высоту и 4,45 м в длину. Он был расположен на склоне подвода 1:10 в пределах Fast Flow Facility, прямо перед существующим волноводом (нижний шарнирный тип, рис. 8). Коническая базовая панель создавала горизонтальную платформу, из которой была построена остальная часть TS. Модель OpenFOAM CFD использовалась для оценки воздействия размещения TS на подъезде и необходимости горизонтального фальшпола внутри TS. Модель CFD показала, что не было заметной разницы между волнами, генерируемыми при наклонном дне в TS и горизонтальном дне.В TS третьего поколения использовались два вакуумных насоса Zepher ^UK RT-95330 и дроссельная заслонка 45 ° с внутренним диаметром 7 дюймов (0,178 м), управляемая тем же шаговым двигателем Beckhoff AS1050, что и во втором поколении TS ( Design and Construction ). TS третьего поколения оснащался магнитострикционным поплавковым датчиком Temposonics 3,5 м внутри резервуара, датчиком отрицательного (вакуумного) давления в верхней части резервуара, измеряющим давление воздуха (от 0 до -500 мбар), и датчиком давления (0–0 .5 бар) 0,65 м, установленный на дне лотка в центре задней панели TS.

РИСУНОК 8 . Настройка TS третьего поколения для тестирования фазы 2 URBANWAVES, слева направо: волновая лопатка на дне лотка (серый), TS третьего поколения (синий с пурпурным формирователем потока), батиметрия (зеленый), окна лотка (синий) и лоток ворота (серый люк).

Батиметрия, установленная в FFF, представляла собой уклон 1:20, начинающийся в 27,6 м от передней части TS (Рисунок 8). Склон поднялся до высоты 1.0 м над полом лотка, после чего горизонтальная зона 4,0 м позволяла размещать и испытывать массивы зданий, береговую оборону (у кромки, обращенной к морю) и другие конструкции. Центральную часть горизонтальной зоны 3,0 м можно было удалить, чтобы можно было разместить передвижную кровать для экспериментов по размывке. Избыточная смывка от волнового образования перетекла через заднюю часть батиметрии во вторичную (заднюю) часть желоба «гоночного трека». Только для самых больших волн в этот вторичный контур поступает достаточный объем воды, чтобы создать обратную промывку по горизонтальной части обратно в основную часть желоба.Двухпроводные измерители сопротивления были размещены вдоль лотка в области постоянной глубины и на батиметрическом склоне 1:20.

Система управления TS третьего поколения также была модернизирована по сравнению со вторым поколением. Основным достижением была реализация управления с обратной связью с использованием контура обратной связи с пропорционально-интегрально-производной (ПИД) вместо управления с обратной связью TS второго поколения. Это похоже на работу Goseberg et al. (2013) для своего симулятора цунами с насосом, который использовал «настоящую» систему ПИД-регулирования для управления своими водяными насосами на основе давления, измеренного в лотке.Goseberg et al. (2013) обнаружили, что датчик давления необходимо размещать рядом с насосами, в противном случае в систему вносится длительная задержка, которая вызывает нестабильное колебательное поведение. Они также обнаружили, что переменные p, , I и D необходимо настраивать для каждой волны, сгенерированной методом проб и ошибок. Фильтр скользящего среднего был применен к сигналу давления, чтобы уменьшить влияние остаточных колебаний.

Опыт работы с TS второго поколения (Chandler et al., 2016) предположил, что давление от преобразователя в основании TS будет хорошим параметром, на котором будет основана обратная связь ПИД-регулятора. Это давление в резервуаре хорошо коррелировало как с подъемом свободной поверхности (FSE) в желобе, так и с движением клапана (Рисунок 9). Первоначальные мысли заключались в том, чтобы использовать либо TWL, либо один из измерителей волн в лотке. Нет сильной корреляции между TWL и FSE в лотке, так что это не лучший параметр для использования. Волноводный датчик в лотке был бы идеальным, потому что он непосредственно измеряет параметр, который мы хотим контролировать (FSE), однако есть временная задержка в сигнале, измеренном любым из волноводов и TS.Это привело бы к проблемам, описанным Goseberg et al. (2013) при удалении датчика давления от водяных насосов.

РИСУНОК 9 . Сравнение значений времени сопутствующего инцидента для угла клапана (A) и уровня воды в баке, угла клапана (B) и давления у основания TS и давления (C) у основания TS и свободного — отметка поверхности WG_01 (0,25 м от TS) для TS второго поколения.

На этапе ввода в эксплуатацию TS третьего поколения был установлен набор значений PID, который позволял системе реагировать достаточно быстро, чтобы генерировать желаемую форму волны, но не становиться нестабильным.Реакции системы были разными при закрытии или открытии воздушного клапана, поэтому в зависимости от движения клапана были предписаны разные значения PID.

Тестирование

Калибровка волн происходила в три этапа:

• На первом этапе использовалось ПИД-регулирование с обратной связью для генерации полного набора волн без проб и ошибок для достижения желаемого FSE. Это соответствовало настройке, использованной при калибровке TS второго поколения.

• Второй этап повторил этот процесс, но без дамбы на вершине уклона 1:20, поэтому с меньшими отражениями,

• На третьем этапе процедуры калибровки потребовалось ручное изменение каждого временного ряда каждого клапана, полученного с помощью ПИД. где необходимо, для достижения желаемой отметки свободной поверхности в желобе.

На первом этапе замкнутая система ПИД-регулирования преобразовала желаемый FSE во временной ряд давления, требуемый на TS, который затем передавался в управляющее программное обеспечение. Затем система PID определила движение клапана, необходимое для достижения желаемого давления. Результаты этого первого этапа калибровки были неоднозначными. Было достигнуто отличное согласие между целевым и желаемым временными рядами давления, но это не всегда приводило к желаемому возвышению свободной поверхности на калибровочном манометре.Различия частично связаны с расстоянием между калибровочным датчиком и TS, а также с неспособностью системы обратной связи определить направление волны и, как следствие, невозможностью различить, когда отраженный компонент движется обратно против генерируемой волны. Это привело к усеченным гребням на калибровочном манометре, но очевидно «правильному» сигналу давления в TS из-за отраженных более ранних частей гребня.

Удаление дамбы на втором этапе калибровки не привело к значительному изменению результатов первого этапа, предполагая, что большая часть отражения происходит от уклона 1:20.На первом этапе калибровки дамба была достигнута всеми волнами и преодолена большинством. Сравнение различных инструментов TS и водомеров для трех этапов калибровки показано для волны N200 на Рисунке 10, где четко прослеживается эффективность системы PID при отслеживании желаемого сигнала давления. Высота свободной поверхности у основания склона значительно отличается, особенно впадина и подъем до гребня (рис. 10E) с ПИД-контролем, по сравнению с целевым и окончательным откалиброванным временным рядом.

РИСУНОК 10 . Сравнение трех калибровочных прогонов (ПИД-регулирование с забортной стенкой, ПИД-регулирование без забортной дамбы и управление без обратной связи (временной ряд клапана, vts)) волны N200 для (A) угла клапана , давления (B) на основе TS, (C) уровень воды в резервуаре (TWL), (D) отметка свободной поверхности (FSE) для WG_01 (0,25 м от TS, h = 1,0 м), e) FSE для WG_06 (основание батиметрии , 27,47 м от TS, h = 1,0 м) и f) FSE для WG_09 (ближайший к берегу, 42.47 м от ТП, h = 0,25 м).

Третий этап позволил лучше определить временные ряды клапана и гораздо лучше понять реакцию системы на основе результатов генерации сигналов ПИД-регулирования. Результаты управления с разомкнутым контуром также показаны на рисунке 10. Разница в движении клапана и возвышении свободной поверхности очевидна между управлением с разомкнутым и замкнутым контуром. Управление без обратной связи использовалось во время тестирования TS третьего поколения, поскольку оно давало большую уверенность в том, что генерировалось TS и распространялось по лотку.Этот метод аналогичен тому, который использовал Бремм и др. (2015).

Семейство откалиброванных волн представлено в Таблице 2 и на Рисунке 11 для приподнятых волн и N-волн. Временные ряды Меркатора от цунами в День подарков в Индийском океане в 2004 году также были воссозданы в масштабе 1:50 (Рисунок 12A), как и одна из следов цунами в Тохоку в 2011 году (Рисунок 12B). Как и в случае с приподнятыми волнами и волнами N-типа, эти временные ряды реальных цунами первоначально были сгенерированы с использованием системы с обратной связью, а затем уточнены с использованием управления без обратной связи.

ТАБЛИЦА 2 . Откалиброванные гребни (приподнятые) волны и N-волны с использованием TS третьего поколения.

РИСУНОК 11 . Откалиброванные гребни (приподнятые) волны (A) и N-волны (B) с использованием TS третьего поколения, измеренные на носке батиметрии.

РИСУНОК 12 . Откалиброванные временные ряды цунами Mercator (A) и Tohoku (B) в масштабе 1:50 с использованием TS третьего поколения.

Обсуждение

Самая разительная разница между TS второго и третьего поколения — это разная реакция системы, как с точки зрения непосредственно TS, так и с лотком, в котором он находится.Угол клапана, TWL и высота свободной поверхности в точке калибровки для волн N240 и N240, генерируемых TS как второго, так и третьего поколения, показаны на рисунке 13. Форма волны, генерируемая обоими TS, очень похожа на цель (с немного меньшей амплитудой). для меньшего TS третьего поколения). Соответствующие профили TWL очень похожи между двумя поколениями (Рисунок 13B), но движение клапана, используемое для создания этого изменения TWL, очень отличается (Рисунок 13A). Это связано с разными характеристиками клапана и насоса TS второго и третьего поколения и влиянием разной длины лотка.

РИСУНОК 13 . Сравнение угла клапана (A) , уровня воды в резервуаре (B) (TWL) и отметки свободной поверхности (C) в точке калибровки для TS второго и третьего поколения (волна N240), цель (желательно) профиль обозначен пунктирной линией.

Комбинация длины и высоты каждого из резервуаров (их площадь поперечного сечения) является источником разницы в амплитуде волн, показанной на рисунке 13C. Большая площадь поперечного сечения позволяет генерировать большие амплитуды волн за данный период, т.е.е., большая емкость для втягивания воды в корыто и больше воды для заполнения гребня. Ширина TS имеет гораздо меньшее влияние на волны, генерируемые, поскольку волны охватывают ширину лотка, как и TS, и учитывается только при выборе вакуумного насоса (или насосов) для перемещения необходимого объема воздуха в необходимое время. Пока насосы обладают достаточной производительностью, размер волн определяется только площадью поперечного сечения TS и длиной лотка.

Длина лотка влияет на генерируемые волны через время прохождения волны и, следовательно, на взаимодействие любых отражений, которые могут возникнуть с более поздними частями волны.Для очень короткого лотка отражения вернутся в TS почти сразу, а затем будут повторно отражаться (если не учтены) от TS. Эти переотражения могут быть включены в генерацию волны для увеличения амплитуды волны. В очень длинном лотке отражения не вернутся в TS до того, как волна закончится, поэтому их нельзя будет включить в генерацию для увеличения амплитуды волны. Дальнейшее обсуждение влияния отражений на генерацию волн дано в McGovern et al (2018).

Как обсуждалось в Testing , система ПИД-регулирования в TS третьего поколения, используя одно измерение давления в TS, не смогла определить направление отражений и, следовательно, изо всех сил пыталась учесть их правильно, глядя на волну, измеренную в точка калибровки намного выше по лотку. Это потребовало ручной настройки временного ряда клапана и запуска системы во время тестирования в режиме управления без обратной связи, но с использованием временного ряда клапана, полученного с помощью ПИД-регулятора, в качестве отправной точки.

Заключение

В этой статье описывается развитие и эволюция пневматического симулятора цунами (TS) HR Wallingford, который основан на пневматической системе. Уникальное преимущество метода состоит в том, что могут генерироваться волны очень большой длины из-за его способности контролируемым образом вытеснять очень большие объемы воды. В документе описывается, как в рамках гранта ERC (URBANWAVES, грант № 336084), двух грантов EPSRC (эпицентр и CRUST, номера грантов EP / F012179 / 1 и EP / M001067 / 1) и исследования, финансируемого изнутри компании HR Wallingford, три поколения TS были спроектированы, построены, испытаны и улучшены в течение 10 лет.Три поколения TS отражают возросшее понимание технологии с развитием численного моделирования для сопровождения проектирования TS, формирователей потока на выходах TS, подробных исследований, проведенных по влиянию расположения в желобе для калибровки, и управляющее программное обеспечение для улучшенного демпфирования отражений. Следует отметить, что три TS, разработанные за этот период, были модернизированы, чтобы иметь то же управляющее программное обеспечение, которое было разработано для третьего поколения.

TS перешла от прототипа к зрелой технологии с доказанной способностью воспроизводить профили свободной поверхности записанных полевых данных о цунами.Его можно применять непосредственно к новым и инновационным исследованиям и практическим конструкторским разработкам. В частности, TS обладает уникальными возможностями с точки зрения генерации устойчивых волн, направленных через желоб, и длин волн, подобных цунами, в масштабе 1:50. Последнее делает установку особенно полезной для понимания взаимодействия наводнения цунами с прибрежной инфраструктурой и особенно явлений размыва, когда продолжительность паводкового потока играет решающую роль.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие вывод этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Вклад авторов

WA и TR внесли свой вклад в оригинальные концепции симулятора цунами. Т.Р. был главным исследователем по исследовательским грантам, финансирующим разработку симулятора цунами в течение 10 лет. WA руководил разработкой симуляторов цунами. IC и DIR провели численное моделирование и физические испытания, чтобы доказать возможности симуляторов цунами, и внесли свой вклад в оптимизацию конструкции. WA и TR участвовали в физических испытаниях симулятора и управляли командой разработчиков из HR Wallingford и исследовательской группой из Университетского колледжа Лондона соответственно.IC и WA взяли на себя ведущую роль в составлении документа, который был рассмотрен и рассмотрен DIR и TR.

Финансирование

Авторы выражают признательность Европейскому исследовательскому совету (ERC) за финансирование проекта URBANWAVES (грант № 336084) и за финансирование Совета по инженерным и физическим исследованиям (EPSRC) для грантов эпицентра и CRUST, №№. EP / F012179 / 1 и EP / M001067 / 1 соответственно.

Конфликт интересов

IC работала в компании HR Wallingford. DR работал в компании HR Wallingford и академическом учреждении University College London.Профессор WA работает в WA Consulting Ltd и посвятил свое время написанию этой статьи на общественных началах.

Оставшийся автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность Европейскому исследовательскому совету (ERC) за финансирование проекта URBANWAVES (грант № 336084) и за финансирование проекта эпицентра (грант №EP / F012179 / 1) и проект CRUST (грант № EP / M001067 / 1). Мы признательны за поддержку многочисленным сотрудникам HR Wallingford, в частности доктору С. Ричардсону, мистеру О Харрису и мистеру И. Пейну: приглашенным исследователям, в частности Пьеру-Анри Базену, Алисе Бартель, Марио Заккариа, Игнасио Барранко-Грейнджед и Роберте Рива; и студенты и сотрудники UCL, особенно профессор Ян Имс, доктор Т. Робинсон, доктор Д. Макговерн, доктор К. Клеттнер, доктор А. Фостер, доктор С. Петроне, доктор Ингрид Чарвет и доктор Тристан Ллойд.

Ссылки

Al-Faesly, T., Палермо Д., Нистор И. и Корнетт А. (2012). Экспериментальное моделирование экстремальных гидродинамических сил на конструктивных моделях. Внутр. Джо. Защитные конструкции 3 (4), 477. doi: 10.1260 / 2041-4196.3.4.477

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Allsop, W., Chandler, I., and Zaccaria, M. (2014). «Улучшения в физическом моделировании цунами и их последствий», в Proc. 5-й Int. Конф. по применению физического моделирования для защиты портов и побережья (Варна: Coastlab14).

Google Scholar

Allsop, W. (2014). Улучшение генерации волн цунами при физическом моделировании . Отчет DDS0336-RT001 (Wallingford: HR Wallingford для HYDRALAB IV).

Оллсоп В., Робинсон Д., Чарвет И., Россетто Т. и Абернети Р. (2008). Уникальный генератор цунами для физического моделирования сильных потоков и их воздействия . Пекин: Учеб. 14-я всемирная конф. по сейсмической инженерии.

Бремм, Г., Гозеберг, Н., Шлюрманн, Т., и Нистор, I. (2015). Взаимодействие длинноволнового потока с одноквадратной структурой на наклонном пляже. J. Mar. Sci. Англ. 3, 821–844. doi: 10.3390 / jmse3030821

CrossRef Полный текст | Google Scholar

BS EN (1993). Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций . Лондон: Британский институт стандартов.

Чендлер, И., Оллсоп, В., Барранко Грейндж, И., и Макговерн, Д. Дж. (2016). «Понимание генерации волн в пневматических имитаторах цунами», в Proc.6-й Int. Конф. по применению физического моделирования к защите портов и прибрежной зоны (Оттава: Coastlab16).

Google Scholar

Чарвет, И. (2011). «Экспериментальное моделирование длинных повышенных и пониженных волн с использованием нового генератора пневматических волн» (Лондон: Университетский колледж Лондона). Кандидатская диссертация.

Google Scholar

Чарвет И., Имс И. и Россетто Т. (2013). Новые отношения после цунами, основанные на экспериментах с длинными волнами. Модель океана. 69, 79–92.doi: 10.1016 / j.ocemod.2013.05.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Di Risio, M., De Girolamo, P., Bellotti, G., Panizzo, A., Aristodemo, F., Molfetta, M. G., et al. (2009). Вызванный оползнем выброс цунами на побережье конического острова: эксперименты с новой физической моделью. J. Geophys. Res. Oceans 114, 1. doi: 10.1029 / 2008JC004858

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Drähne, U., Goseberg, N., Vater, S., Beisiegel, N., and Behrens, J.(2016). Экспериментальное и численное исследование наката длинных волн на плоском пляже. Jo. Mar. Sci. Англ. 4, 1. doi: 10.1029 / 2008jc004858

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Энет Ф. и Грилли С. Т. (2007). Экспериментальное исследование генерации цунами трехмерными жесткими подводными оползнями. J. Waterway, Port, Coastal, Ocean Eng. 133, 442–454. doi: 10.1061 / (asce) 0733-950x (2007) 133: 6 (442)

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фриц, Х.М., Хагер У. Х. и Майнор Х. Э. (2001). Случай в заливе Литуйя: столкновение с каменным оползнем и набег волны. Внутр. Джо. Tsunami Soc. 19 (1), 3–22.

Google Scholar

Goseberg, N., Wurpts, A., and Schlurmann, T. (2013). Генерация цунами и длинных волн в лабораторных условиях. Coastal Eng. 79, 57–74. doi: 10.1016 / j.coastaleng.2013.04.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hammack, J. L. (1972). Цунами: модель их возникновения и распространения .Пасадена: Лондон: W.M.Keck Lab. Hydraul. and Water Res., Calif. Inst. Tech. Реп. KH-R-28.

Хаммак, Дж. Л. (1973). Заметка о цунами: их возникновение и распространение в океане одинаковой глубины. J. Fluid Mech. 60 (4), 769–799. doi: 10.1017 / s0022112073000479

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hiraishi, T., Mori, N., Yyasuda, T., Azuma, R., Mase, H., Prasteyo, A., et al. (2015). Характеристики нового генератора цунами с тремя режимами генерации. J. Jpn. Soc. Civil Eng. Сер. B2 (береговая инженерия) 71 (2), I_349. 1883-8944. doi: 10.2208 / kaigan.71.i_349

CrossRef Полный текст | Google Scholar

HRS (1974). Maplin Investigation — Отчет об исследованиях физической модели Внешней Темзы . Отчет EX 657 (Валлингфорд: Гидравлическая исследовательская станция).

Кихара, Н., Ниида, Ю., Такабатаке, Д., Кайда, Х., Шибаяма, А., и Миягава, Ю. (2015). Крупномасштабные эксперименты по давлению цунами на вертикальную стену прилива. Coastal Eng. 99, 46–63. doi: 10.1016 / j.coastaleng.2015.02.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ллойд, Т. (2016). «Экспериментальное исследование сил цунами на прибрежных сооружениях» (Лондон: Университетский колледж Лондона). Кандидатская диссертация.

Google Scholar

Лу, Х., Пак, Ю.С., и Чо, И.С. (2017a). Исследование длинных волн, генерируемых генератором волн с наклоном дна. Coastal Eng. J. 59 (4), 1750018-1–1750018-23. doi: 10.1142 / s0578563417500188

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, Х., Пак Ю.С., Чо Ю.-С. (2017b). Моделирование длинных волн, генерируемых генератором волн с наклоном дна. Coastal Eng. 122, 1–9. doi: 10.1016 / j.coastaleng.2017.01.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макфолл Б. К. и Фриц Х. М. (2016). Физическое моделирование цунами, порожденных трехмерными деформируемыми зернистыми оползнями на плоских и конических островных склонах. Proc. R. Soc. A. 472, 20160052. doi: 10.1098 / rspa.2016.0052

PubMed Реферат | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макговерн, Д.Дж., Чандлер И., Россетто Т. (2016). «Экспериментальное исследование наката волн цунами на пологом пляже», Proc. 6-й Int. Конф. по применению физического моделирования к защите портов и прибрежной зоны (Оттава: Coastlab16).

Google Scholar

Макговерн, Д. Дж., Робинсон, Т., Чендлер, И. Д., Олсоп, В., и Россетто, Т. (2018). Пневматическая генерация длинноволновых сигналов длины цунами и их накат. Coastal Eng. 138, 80–97. DOI: 10.1016 / j.coastaleng.2018.04.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нури, Й., Нистор, И., Палермо, Д., и Корнетт, А. (2010). Экспериментальное исследование воздействия цунами на свободно стоящие конструкции. Coastal Eng. J. 52 (1), 43–70. doi: 10.1142 / s0578563410002117

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Палмер Р. К. и Фунасаки Г. Т. (1967). Модель цунами в гавани Хило. Coastal Eng. 1966, 1227–1248.

Google Scholar

Робинсон, Д.(2009). «Разработка генератора цунами HRW: концептуальный дизайн и предварительные исследования моделирования», отчет IT585 (Wallingford: HR Wallingford).

Google Scholar

Россетто Т., Оллсоп В., Чарвет И. и Робинсон Д. И. (2011). Физическое моделирование цунами с использованием нового генератора пневматических волн. Coastal Eng. 58 (6), 517–527. doi: 10.1016 / j.coastaleng.2011.01.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schimmels, S., Sriram, V., and Didenkulova, I.(2016). Генерация цунами в крупномасштабной экспериментальной установке. Coastal Eng. 110, стр. 32–41. doi: 10.1016 / j.coastaleng.2015.12.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Симосако К., Такахаши С., Судзуки К. и Канг Ю. К. (2002). Большой гидрогеографический лоток и его использование для прибрежных инженерных исследований. Тех. Обратите внимание на Natl. Inst. Управление земельной инфраструктуры 41, 81–89.

Google Scholar

Шуто, Н. (1985). Цунами землетрясения Нихонкай-Чубу на северном побережье Акиты. Coastal Eng. Jpn. 28, 255–264. doi: 10.1080 / 05785634.1985.11924420

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шрирам В., Диденкулова И., Сергеева А. и Шиммельс С. (2019). Эволюция цунами и разгон на крупномасштабной экспериментальной установке. Coastal Eng. 111, 1–12. DOI: 10.1016 / j.coastaleng.2015.11.006

Google Scholar

Сусянтан, Н. И., и Мадабхуши, С. П. Г. (2008). Цунами, обрушившиеся на прибрежные дома: модельный подход. Proc. ДВС 161, 77–86. doi: 10.1680 / cien.2008.161.2.77

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Togashi, H. (1986). Волновая сила цунами на вертикальной стене . Нагасаки: отчеты инженерного факультета Университета Нагасаки, 16–26.

Томичек, Т., Прасетьо, А., Мори, Н., Ясуда, Т., и Кеннеди, А. (2016b). «Экспериментальное моделирование воздействия макрошероховатости на давление, вызванное цунами в идеализированной городской среде», в Proc. 6-й Int.Конф. Физическое моделирование прибрежных зон и портов (Оттава: Coastlab16).

Google Scholar

Tomiczek, T., Prasetyo, A., Mori, N., Yasuda, T., and Kennedy, A. (2016a). Физическое моделирование распространения цунами на берегу, пикового давления и экранирующих эффектов в массиве городских зданий. Coastal Eng. 117, 97–112. doi: 10.1016 / j.coastaleng.2016.07.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Веллер Х. Г., Табор Г., Ясак Х. и Фурби К. (1998).Тензорный подход к вычислительной механике сплошной среды с использованием объектно-ориентированных методов. Comput. Phys. 12 (6), 620. doi: 10.1063 / 1.168744

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Whitehouse, R., SutherlandPowell, J. K., and Harris, J. (2014). «Устройство с быстрым потоком для исследования отложений и морфологии», в Proc. 5-й Int. Побережье. Редакторы В. Пенчев, Ф. Т. Пинто (Болгария: Лабораторная конф. Варна), 104–113. 2.

Google Scholar

Вигель Р. Л. (1955).Лабораторные исследования гравитационных волн, возникающих при движении погруженного тела. Пер. AGU 36 (5), 759–774. doi: 10.1029 / TR036i005p00759

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уилки, М. Дж., И Янг, Г. А. Дж. (1952). Пневматический генератор приливов , 25, 133–137. Лондон: Инженер.

Вютрих, Д., Пфистер, М., Нистор, И., и Шлейс, А. Дж. (2018). Экспериментальное исследование волн, подобных цунами, генерируемых методом вертикального выброса на сухих и влажных слоях. Proc. Асс, Джо. Водный путь, Порт, Прибрежный, Океан Eng. 144, 4. doi: 10.1061 / (asce) ww.1943-5460.0000447

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yim, S., Yeh, H., Cox, D., and Pancake, C. (2004). «Совместно используемый крупномасштабный бассейн с разнонаправленными волнами для исследования цунами, документ 1517», в Proc. 13-я всемирная конф. on Earthquake Eng (Ванкувер: Международная ассоциация инженеров по сейсмостойкости (IAEE)). doi: 10.1061 / 40733 (147) 75

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Концепция системы DONET ＜ Основные проекты ＜ CEAT ＜ JAMSTEC

DONET (Система плотной сети океанического дна для землетрясений и цунами) — это уникальная программа развития подводной кабельной сети обсерваторий на морском дне в реальном времени.Эта программа нацелена на создание технологий крупномасштабных исследований морского дна в реальном времени и инфраструктуры наблюдения для наблюдения и анализа землетрясений, геодезии и цунами. Первая фаза этой программы осуществляется с 2006 года с целью мониторинга гипоцентральной области вблизи Нанкайского желоба, и в 2011 году была завершена установка оборудования для наблюдений на 20 станциях в Куманонаде. Вторая фаза (DONET2) также началась охватить более широкий регион в 2010 году.Всего планируется установить 29 обсерваторий на шельфе полуострова Кий для DONET2 и 2 дополнительно на Куманонаде для DONET.

DONET Концепция системы

1. ОБЗОР СИСТЕМЫ ОПИСАНИЕ

DONET — это подводная кабельная сеть обсерваторий на морском дне в режиме реального времени для точного мониторинга землетрясений и цунами. С целью понимания и прогнозирования землетрясения и связанной с ним деятельности под морским дном, двадцать комплектов современных подводных подводных измерительных приборов с кабелем будут развернуты на морском дне с интервалом 15-20 км.Двадцать наборов предварительного интерфейса подготовлены с учетом улучшения возможностей наблюдения в будущем. Эксплуатация крупномасштабной подводной инфраструктуры в течение длительного периода времени (20-30 лет) является одной из проблем подводных технологий. Увеличение количества измерительных инструментов имеет большое влияние на общую надежность системы, поскольку современные инструменты являются узким местом для поддержания долгосрочной надежности. Новая концепция системного дизайна необходима для развития сети обсерваторий, чтобы объединить два требования, такие как «проектирование систем высокой надежности» и «современные измерения».Сеть обсерватории должна иметь возможность заменять, обслуживать и расширять во время работы, а также должна иметь возможность резервирования на случай отказа внутреннего или внешнего компонента сети обсерватории. Для достижения этих требований DONET предлагает состав, состоящий из трех основных компонентов с разной надежностью системы. Имеются высоконадежная магистральная кабельная система, сменный научный узел и расширяемые измерительные приборы. На следующем рисунке 1 показан план проектирования системы, который будет реализован в DONET.

Рисунок 1. Системная концепция DONET

2. ОПОРНАЯ КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Магистральная кабельная система обеспечивает линию электропитания и канал связи с аппаратурой на морском дне. Система использует недавно разработанные технологии подводных телекоммуникационных кабелей, отвечающие требованиям высокой надежности для 20-летнего непрерывного наблюдения. Технология источника постоянного тока постоянного тока обеспечивает высокую устойчивость к неожиданным сбоям в линии электропередач.Магистральная кабельная система DONET позволяет нагружать при эксплуатации до 3кВт (3кВ постоянного тока / 1А) электроэнергии. Планируется, что в системе будет установлено пять интерфейсов научных узлов. Дублированный оптоволоконный физический канал связи от пирса к пирсу выделяется между интерфейсами научных узлов и оконечным оборудованием на суше для обеспечения надежности. Оптические усилители (повторители) подготавливаются через каждые 40-60 км оптического волокна для передачи сигнала на большее расстояние без ухудшения качества.Эти повторители соответствуют системе обнаружения неисправностей оптического волокна когерентной оптической рефлектометрии во временной области (C-OTDR). Блок ветвления (BU) — это интерфейс для интерфейса научного узла. Этот блок управляет трактом подачи энергии высокого напряжения в магистральной кабельной системе и имеет функцию разделения научного узла, когда интерфейс узла один за другим становится неожиданным. Для соединения между BU и интерфейсом научного узла в этом проекте разрабатывается двухжильный легкий подводный кабель, соответствующий рекомендациям ITU-T, как показано на Рисунке 2.

Рисунок 2. Технические характеристики двухжильного облегченного кабеля.

3. НАУЧНЫЙ УЗЕЛ

Научный узел — это устройство, выполняющее роль концентратора, соединяющего магистральную кабельную систему с подводными приборами. Многие из новых технологий объединяются в развитии научного узла. Гибридный (оптоволоконный и электрический) / высоковольтный подводный интерфейс «мокрый сопряжение / подключаемый модуль» позволяет подключать и снимать научный узел с магистральной кабельной системы. Восемь гибридных разъемов на научный узел зарезервированы для измерительных приборов.Управление распределением мощности, управление передачей данных и функция точного управления синхронизацией в научном узле являются наиболее важными компонентами разработки DONET. Система управления распределением мощности (рис. 3) получает 500 Вт постоянного тока постоянного тока, подаваемого от оконечного оборудования, и распределяет 45 Вт вторичной выходной мощности на измерительный прибор по мере необходимости. Вторичный выход мощности имеет систему выхода постоянного тока постоянного тока для обеспечения надежности подводной системы и эффективности передачи энергии на измерительное оборудование.Система управления распределением мощности имеет механизм для уравновешивания постоянной потребляемой мощности научного узла, чтобы предотвратить нестабильное состояние распределения мощности в системе. Эта функция важна для мониторинга состояния всей сети обсерваторий.

Система управления передачей данных управляет каналом передачи данных и точным синхронизацией / синхронизацией между измерительным прибором и оконечным оборудованием. STM (режим синхронной передачи) на SONET / SDH (синхронная цифровая иерархия) выбран для реализации требования точной синхронизации времени.Линия передачи данных между оконечным оборудованием и научным узлом работает со скоростью примерно 600 Мбит / с. Двунаправленная передача данных между измерительным прибором и научным узлом осуществляется со скоростью 50 Мбит / с. синхронизация точного времени — ключевая функция научного использования подводных кабельных систем. Система синхронной передачи делает возможным высокоточную синхронизацию времени между часами GPS на оконечном оборудовании и измерительным прибором на морском дне. Схема синхронизации разработана с целью обеспечения точности синхронизации времени менее 1 микросекунды в этом проекте.

Рисунок 3. Система управления распределением электроэнергии

Цунами

До декабря 2004 г. не в головах большинства населения мира. Это изменилось утром 24 декабря 2004 г., когда землетрясение магнитудой 9,1 произошел вдоль океанической впадины у побережья Суматры в Индонезии. Это сильное землетрясение привело к вертикальному смещению морского дна и вызвало цунами, которое в конечном итоге унесло жизни около 230 000 человек и повлияло на жизни нескольких миллионов человек.Хотя люди, живущие на береговой линии около эпицентра землетрясения мало времени или предупреждений о приближающееся цунами, живущие дальше по берегам У Таиланда, Шри-Ланки, Индии и Восточной Африки было достаточно времени для переезда. возвышение, чтобы сбежать. Но не было системы предупреждения о цунами в место в Индийском океане, и хотя другие центры предупреждения о цунами пытался сделать предупреждение, не было эффективной системы связи на месте.К сожалению, для того, чтобы указывать на недостатки мирового научного сообщества и просвещать почти каждый человек на планете о цунами. Даже несмотря на возросшую осведомленность мира о цунами, катастрофы все равно происходят. 29 сентября 2009 года в результате землетрясения в регионе Самоа на юго-западе Тихого океана погибло около 200 человек, а в результате чилийского землетрясения в феврале 2010 года по меньшей мере 50 человек погибли в результате цунами, вызванного моментом магнитуды 8.8 землетрясение. 11 марта 2011 г. у северного побережья Японии произошло землетрясение магнитудой 9,0 балла. Землетрясение вызвало цунами, которое поднялось на высоту 135 футов над уровнем моря и унесло жизни более 20 000 человек. Поскольку Япония знакома с землетрясениями и обеспечивает соблюдение строительных норм и правил, касающихся сейсмостойкости, от самого землетрясения были нанесены лишь незначительные разрушения. Но, несмотря на наличие системы предупреждения о цунами, землетрясение произошло так близко к берегу, что у людей было мало времени, чтобы отреагировать. Помимо этого большого числа погибших, цунами вызвало одну из самых страшных ядерных катастроф в истории. На атомную электростанцию ​​Фукусима, расположенную на побережье, обрушилась волна цунами длиной 49 футов, которая пересекла защитные стены от цунами высотой всего 19 футов и затопила резервные генераторы для станции, которые каким-то образом были размещены на первом этаже в помещении. известная зона цунами! Сначала мы рассмотрим видеозаписи цунами в Японии (см. Также — http://www.pbs.org/wgbh/nova/earth/japan-killer-quake.html), затем обсудите некоторые важные моменты, касающиеся цунами, а затем посмотрите видео PBS, посвященное индонезийскому цунами 2004 года, унесшему жизни более 230 000 человек (см. http://www.pbs.org/wgbh/nova/tsunami/). Приведенные ниже конспекты лекций охватывают основные вопросы, обсуждаемые в классе, и предоставляют более подробную информацию. Что такое цунами Цунами — это очень длинноволновая волна воды, которая генерируется внезапное смещение морского дна или разрушение любого стоячего водоема.Цунами иногда так называемые «сейсмические морские волны», хотя они могут быть вызваны механизмами кроме землетрясений. Цунами также называют «приливными» волны », но этот термин не следует использовать, потому что они никоим образом не связаны с приливы на Земле. Поскольку цунами случаются внезапно, часто без предупреждения, они чрезвычайно опасны для прибрежных сообществ. Физические характеристики цунами Все типы волн, включая цунами, имеют длину волны, высоту волны, амплитуду, частота или период и скорость.

Вероятностное прогнозирование цунами для раннего предупреждения

1.

Сатаке, К., Фудзи, Й., Харада, Т., Намегая, Ю. Распределение косейсмического сползания землетрясения Тохоку 2011 года во времени и пространстве по данным о волновых формах цунами . Бык. Сейсмол. Soc. Являюсь. 103 , 1473–1492 (2013).

Артикул Google ученый

2.

Palmer, T. N. et al. Представление неопределенности модели в прогнозировании погоды и климата. Annu. Преподобный «Планета Земля». Sci. 33 , 163–193 (2005).

ADS MathSciNet CAS Статья Google ученый

3.

Leutbecher, M. & Palmer, T. N. Ансамблевое прогнозирование. J. Comput. Phys. 227 , 3515–3539 (2008).

ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google ученый

4.

Бернар Э.& Титов, В. Эволюция систем и продуктов предупреждения о цунами. Philos. Пер. Математика. Phys. Англ. Sci. 373 , 20140371 (2015).

ADS PubMed PubMed Central Google ученый

5.

Канамори, Х. и Ривера, Л. Инверсия источника фазы W: ускорение предупреждения о сейсмических цунами. Geophys. J. Int. 175 , 222–238 (2008).

ADS Статья Google ученый

6.

Angove, M. et al. Наблюдения за океаном необходимы для сведения к минимуму неопределенности прогнозов, предупреждений о цунами и реагирования на чрезвычайные ситуации. Фронт. Мар. Sci . 6 , 350, https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00350 (2019).

7.

Wang, Y. et al. Ассимиляция данных о цунами без плотной сети наблюдений. Geophys. Res. Lett. 46 , 2045–2053 (2019).

ADS Статья Google ученый

8.

Ван Ю., Хейдарзаде М., Сатаке К., Мулиа И. Э. и Ямада М. Система предупреждения о цунами, основанная на морских донных манометрах и ассимиляции данных для острова Крит в бассейне Восточного Средиземноморья. J. Geophys. Res. Твердая Земля 125 , e2020JB020293, https://doi.org/10.1029/2020JB020293 (2020).

9.

Хейдарзаде, М., Ван, Й., Сатаке, К. и Мулиа, И. Э. Возможное развертывание морских донных манометров и принятие ассимиляции данных для системы предупреждения о цунами в западной части Средиземного моря. Geosci. Lett. 6 , 19 (2019).

ADS Статья Google ученый

10.

Маэда, Т., Обара, К., Шинохара, М., Канадзава, Т. и Уехира, К. Последовательная оценка волнового поля цунами без данных об источниках землетрясений: метод ассимиляции данных о цунами в реальном времени прогнозирование. Geophys. Res. Lett. 42 , 7923–7932 (2015).

ADS Статья Google ученый

11.

Карвахал, М., Арая-Корнехо, К., Сепульведа, И., Мельник, Д. и Хаас, Дж. С. Цунами, почти мгновенные после землетрясения в Палу с магнитудой 7,5 в 2018 г. Geophys. Res. Lett. 46 , 5117–5126 (2019).

ADS Статья Google ученый

12.

Ньюман А. В. и Окал Е. А. Телесейсмические оценки излучаемой сейсмической энергии: дискриминант E / M 0 для землетрясений цунами. J. Geophys. Res.Твердая Земля 103 , 26885–26898 (1998).

Артикул Google ученый

13.

Blewitt, G. et al. Быстрое определение магнитуды землетрясения с использованием GPS для систем предупреждения о цунами. Geophys. Res. Lett. 33 , L11309, https://doi.org/10.1029/2006GL026145 (2006).

14.

Lomax, A. & Michelini, A. Mwpd: процедура длительности и амплитуды для быстрого определения магнитуды землетрясения и цунамигенного потенциала на основе P-волн. Geophys. J. Int. 176 , 200–214 (2009).

ADS Статья Google ученый

15.

Хиршорн, Б., Вайнштейн, С. и Цубои, С. О применении Mwp в ближней зоне и землетрясении в Тохоку 11 марта 2011 года. Pure Appl. Geophys. 170 , 975–991 (2013).

ADS Статья Google ученый

16.

Мельгар, Д.и другие. Предупреждения о местных цунами: перспективы недавних крупных событий. Geophys. Res. Lett. 43 , 1109–1117 (2016).

ADS Статья Google ученый

17.

Саакян, В. Дж., Мельгар, Д. и Музли, М. Слабое поведение землетрясения цунами в ближней зоне: к идентификации в реальном времени для местного предупреждения. Geophys. Res. Lett. 46 , 9519–9528 (2019).

ADS Статья Google ученый

18.

Lay, T., Liu, C. & Kanamori, H. Улучшение предупреждения о цунами с помощью кода P-волны. J. Geophys. Res. Твердая Земля 124 , 10583–10609 (2019).

Артикул Google ученый

19.

Дюпутель, З., Ривера, Л., Канамори, Х. и Хейс, Г. Инверсия источника фазы W для умеренных и сильных землетрясений (1990–2010). Geophys. J. Int. 189 , 1125–1147 (2012).

ADS Статья Google ученый

20.

Иноуэ, М., Таниока, Ю. и Яманака, Ю. Метод оценки источников цунами в режиме, близком к реальному времени, с использованием датчика давления на дне океана. Netw. (S-Net.). Geosci. 9 , 310 (2019).

ADS Google ученый

21.

Howe, B.M. et al. Кабели SMART для наблюдений за Мировым океаном: наука и реализация. Фронт. Мар. Sci . 6 , 424, https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00424 (2019).

22.

Мулиа И. Э. и Сатаке К. Развитие систем наблюдения за цунами в Японии. Фронт. Науки о Земле. 8 , 145, https://doi.org/10.3389/feart.2020.00145 (2020).

23.

Макиношима Ф., Оиси Й., Ямазаки Т., Фурумура Т. и Имамура Ф. Раннее прогнозирование наводнения цунами по данным цунами и геодезических наблюдений с помощью сверточных нейронных сетей. Nat. Commun. 12 , 2253 (2021).

ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

24.

Inazu, D. et al. Система прогнозов цунами в ближней зоне, основанная на оценке тензора сейсмического момента в режиме, близком к реальному времени, в регионах Индонезии, Филиппин и Чили. Земля Планета Космос 68 , 73 (2016).

ADS Статья Google ученый

25.

Cienfuegos, R. et al. Что мы можем сделать для прогнозирования опасности цунами в ближнем поле, учитывая большую эпистемологическую неопределенность при быстрой инверсии сейсмических источников? Geophys.Res. Lett. 45 , 4944–4955 (2018).

ADS Статья Google ученый

26.

Сатаке, К. Двойные неприятности в Тонге. Природа 466 , 931–932 (2010).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

27.

Delescluse, M. et al. Апрель 2012 г. Внутриокеанская сейсмичность у побережья Суматры, усиленная мегапространством Банда-Ачех. Природа 490 , 240–244 (2012).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

28.

Lay, T. et al. 28 октября 2012 г., подземное землетрясение и цунами с Mw 7.8 Хайда-Гвайи: разделение сдвига вдоль границы транспрессионной плиты разлома Королевы Шарлотты. Планета Земля. Sci. Lett. 375 , 57–70 (2013).

ADS CAS Статья Google ученый

29.

Соренсен, Дж. И Милети, Д. С. Неопределенности в принятии решений в организациях системы аварийного оповещения. Внутр. J. Массовые чрезвычайные ситуации бедствий 5 , 33–61 (1987).

Google ученый

30.

ВМО. Руководство по системам ансамблевого прогнозирования и прогнозирования (ВМО, 2012 г.).

31.

МОК / ЮНЕСКО. Межправительственная океанографическая комиссия / ЮНЕСКО] Симпозиум МОК / ЮНЕСКО по достижениям в предупреждении о цунами для усиления мер реагирования населения (Краткое заявление, 2018 г.).

32.

JMA. (Японское метеорологическое агентство) Уроки, извлеченные из стихийного бедствия цунами, вызванного Великим восточно-японским землетрясением 2011 года, и усовершенствования системы предупреждения о цунами JMA . http://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/en/tsunami/LessonsLearned_Improvements_brochure.pdf (2013 г.).

33.

Ву, Г. и Аспиналл, У. Потребность в системе оповещения о цунами с учетом рисков. Nature 433 , 457–457 (2005).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

34.

Behrens, J. et al. Новый мультисенсорный подход к моделированию способствует раннему предупреждению о цунами. Nat. Опасности Earth Syst. Sci. 10 , 1085–1100 (2010).

ADS Статья Google ученый

35.

Blaser, L., Ohrnberger, M., Riggelsen, C., Babeyko, A. & Scherbaum, F. Байесовские сети для раннего предупреждения цунами. Geophys. J. Int. 185 , 1431–1443 (2011).

ADS Статья Google ученый

36.

Блазер, Л., Орнбергер, М., Крюгер, Ф. и Шербаум, Ф. Вероятностная оценка угрозы цунами от 10 недавних землетрясений у берегов Суматры. Geophys. J. Int. 188 , 1273–1284 (2012).

ADS Статья Google ученый

37.

Тацуми Д., Колдер К. А. и Томита Т. Байесовское прогнозирование цунами в ближней зоне с оценками неопределенности. J. Geophys. Res. Океаны 119 , 2201–2211 (2014).

ADS Статья Google ученый

38.

Джайлс, Д., Гопинатан, Д., Гиллас, С. и Диас, Ф. Быстрее, чем предупреждение о цунами в реальном времени, с соответствующими неопределенностями об опасности. Фронт. Науки о Земле. 8 , 597865 (2021).

Артикул Google ученый

39.

Аллен С. Р. и Гринслейд Д. Дж. М. Разработка предупреждений о цунами на основе результатов численной модели. Nat. Опасности 46 , 35–52 (2008).

Артикул Google ученый

40.

Harig, S. et al. База данных сценариев цунами Системы раннего предупреждения о цунами в Индонезии (InaTEWS): эволюция охвата и задействованные подходы к моделированию. Pure Appl. Geophys. 177 , 1379–1401 (2020).

ADS Статья Google ученый

41.

Greenslade, D. J. M. et al. Расширенная база данных сценариев цунами: t2 . (Бюро метеорологии, 2009 г.).

42.

Amato, A. et al. От сейсмического мониторинга до предупреждения о цунами в Средиземном море. Сейсмол. Res. Lett. 92 , 1796–1816, https://doi.org/10.1785/0220200437 (2021).

43.

Tinti, S., Graziani, L., Brizuela, B., Maramai, A. & Gallazzi, S. Применимость матрицы решений Северо-Восточной Атлантики, Средиземного моря и связанных морей Системы предупреждения о цунами к итальянской цунами. Nat. Опасности Earth Syst. Sci. 12 , 843–857 (2012).

ADS Статья Google ученый

44.

Catalan, P. A. et al. Разработка и внедрение интегрированной системы прогнозов цунами и предупреждений о цунами в Чили (SIPAT). Побережье. Англ. J. 62 , 373–388 (2020).

Артикул Google ученый

45.

Аллен, С.К. Р. и Гринслейд, Д. Дж. М. Предупреждения о цунами, основанные на моделях, полученные на основе наблюдаемых воздействий. Nat. Опасности Earth Syst. Sci. 10 , 2631–2642 (2010).

ADS Статья Google ученый

46.

Дэвис, Г. Изменчивость цунами по некалиброванным стохастическим моделям землетрясений: тесты по сравнению с данными глубинных наблюдений за океаном, 2006–2016 гг. Geophys. J. Int 218 , 1939–1960 (2019).

ADS Статья Google ученый

47.

Дэвис, Дж. И Гриффин, Дж. Чувствительность вероятностной оценки опасности цунами к сложности землетрясения в дальней зоне и зависимости жесткости от глубины: пример Австралии. Pure Appl. Geophys. 177 , 1521–1548 (2020).

ADS Статья Google ученый

48.

Budnitz, R. et al. Старший комитет по анализу сейсмической опасности (SSHAC): Рекомендации по вероятностному анализу сейсмической опасности: Руководство по неопределенности и использованию экспертов: Основной отчет .https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/contract/cr6372/vol1/index.html (1997).

49.

Фахруддин, Б., Кларк, Х., Робинсон, Л. и Хибер-Жирарде, Л. Должен ли я остаться или уйти? Почему информирование о рисках является важным компонентом снижения риска бедствий. Prog. Disaster Sci. 8 , 100139 (2020).

Артикул Google ученый

50.

Frewer, L. et al. Мнения научных экспертов о том, как общественность осмысливает неопределенность. J. Risk Res. 6 , 75–85 (2003).

ADS Статья Google ученый

51.

Ву, G. Расчет катастрофы (IMPERIAL COLLEGE PRESS, 2011).

52.

Goltz, JD Введение в раннее предупреждение о землетрясениях в Калифорнии: краткое изложение вопросов социальной науки и государственной политики — отчет для OES и оперативных зон (Управление по чрезвычайным ситуациям губернатора, Сакраменто, Калифорния, США, 2002) .

53.

Iervolino, I., Giorgio, M. & Manfredi, G. Установлен порог срабатывания сигнализации на основе ожидаемых потерь для систем раннего предупреждения о землетрясениях. Earthq. Англ. Struct. Дин. 36 , 1151–1168 (2007).

Артикул Google ученый

54.

Иерволино, И. Раннее оповещение о землетрясениях на основе характеристик. Soil Dyn. Earthq. Англ. 31 , 209–222 (2011).

Артикул Google ученый

55.

Fischhoff, B. Реалии анализа риска, затрат и выгод. Наука 350 , aaa6516 – aaa6516 (2015).

ADS PubMed Статья CAS Google ученый

56.

Роджерс Д. и Циркунов В. Отчет о глобальной оценке снижения риска бедствий: затраты и преимущества систем раннего предупреждения. http://documents1.worldbank.org/curated/en/609951468330279598/pdf/693580ESW0P1230aster0Risk0Reduction.pdf (2010).

57.

Джордан, Т. Х., Марзокки, В., Майкл, А. Дж. И Герстенбергер, М. К. Оперативное прогнозирование землетрясений может повысить готовность к землетрясениям. Сейсмол. Res. Lett. 85 , 955–959 (2014).

Артикул Google ученый

58.

Филд, Э. Х. и др. Потенциальные возможности оперативного прогнозирования землетрясений: Таблица 1. Seismol. Res. Lett. 87 , 313–322 (2016).

Артикул Google ученый

59.

Соломос, Г., Пинто, А. и Димова, С. Обзор зонирования сейсмической опасности в национальных строительных нормах и правилах в контексте Еврокода 8 . https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/doc/EUR23563EN.pdf (2008 г.).

60.

MCDEM. [Министерство гражданской обороны и управления чрезвычайными ситуациями Новой Зеландии] Зоны эвакуации после цунами: руководство для групп по управлению чрезвычайными ситуациями гражданской обороны (Министерство гражданской обороны и управления в чрезвычайных ситуациях, 2008 г.).

61.

MCDEM. [Министерство гражданской обороны и управления чрезвычайными ситуациями Новой Зеландии] Зоны эвакуации после цунами: руководство для групп управления в чрезвычайных ситуациях гражданской обороны (Министерство гражданской обороны и управления в чрезвычайных ситуациях, 2016).

62.

ЦОД. [Dipartimento della Protezione Civile] Indicazioni all Componenti ed all Strutture operative del Servizio nazionale di protezione civile per l’aggiornamento delle pianificazioni di protezione civile per il rischio maremoto — Normativa.Dipartimento della Protezione Civile http://www.protezionecivile.gov.it/amministrazione-trasparente/provvedimenti/dettaglio/-/asset_publisher/default/content/indicazioni-alle-componenti-ed-operativeizio-strutture- -nazionale-di-protezione-civile-per-l-agiornamento-delle-pianificazioni-di-prot-1 (2018).

63.

Tonini, R. et al. Тестирование карт затопления для планирования эвакуации в Италии. Фронт. Науки о Земле. 9 , 628061, https://doi.org/10.3389 / feart.2021.628061 (2021).

64.

Чок, Г., Ю., Г., Тио, Х. К. и Линетт, П. Дж. Анализ целевой структурной надежности для гидродинамических нагрузок цунами в соответствии со стандартом ASCE 7. J. Struct. Англ. 142 , 04016092 (2016).

Артикул Google ученый

65.

Basili, R. et al. NEAM Tsunami Hazard Model 2018 (NEAMTHM18): онлайн-данные Вероятностной модели опасности цунами для региона NEAM из проекта TSUMAPS-NEAM .https://doi.org/10.13127/tsunami/neamthm18 (2018).

66.

Basili, R. et al. Создание модели NEAM Tsunami Hazard Model 2018 (NEAMTHM18). Фронт. Науки о Земле. 8 , 616594 https://doi.org/10.3389/feart.2020.616594 (2021 г.).

67.

Basili, R. et al. NEAMTHM18 Документация: создание модели TSUMAPS-NEAM Tsunami Hazard Model 2018 . https://doi.org/10.5281/zenodo.3406625 (2019).

68.

Selva, J. et al.Количественная оценка неопределенностей источника в сейсмическом вероятностном анализе опасности цунами (SPTHA). Geophys. J. Int. 205 , 1780–1803 (2016).

ADS Статья Google ученый

69.

Løvholt, F. et al. Срочные вычисления цунами. в 2019 г. IEEE / ACM HPC для принятия срочных решений (UrgentHPC) 45–50 (IEEE, 2019).

70.

Хейдарзаде М. и Сатаке К. Цунами 21 мая 2003 г. в западной части Средиземного моря: статистический и вейвлет-анализ. Pure Appl. Geophys. 170 , 1449–1462 (2013).

ADS Статья Google ученый

71.

Alasset, P.-J., Hébert, H., Maouche, S., Calbini, V. & Meghraoui, M. Цунами, вызванное землетрясением в Земмури 2003 г. (MW = 6,9, Алжир): моделирование и результаты. Geophys. J. Int. 166 , 213–226 (2006).

ADS Статья Google ученый

72.

Sahal, A. et al. Цунами, вызванное землетрясением 21 мая 2003 г. в Бумердес-Земмури (Алжир): полевые исследования на французском побережье Средиземного моря и моделирование цунами. Nat. Опасности Earth Syst. Sci. 9 , 1823–1834 (2009).

ADS Статья Google ученый

73.

Браунмиллер Дж. И Бернарди Ф. Землетрясение в Бумердесе, Алжир, 2003 г.: анализ тензора регионального момента. Geophys.Res. Lett. 32 , L06305, https://doi.org/10.1029/2004GL022038 (2005).

74.

Дзевонски А.М., Чжоу Т.-А. И Вудхаус, Дж. Х. Определение параметров очага землетрясения на основе данных формы волны для исследования глобальной и региональной сейсмичности. J. Geophys. Res. Твердая Земля 86 , 2825–2852 (1981).

Артикул Google ученый

75.

Экстрём, Г., Неттлз, М. и Дзевонски, А.М. Глобальный проект CMT 2004–2010: тензоры центроид-момента для 13 017 землетрясений. Phys. Планета Земля. Интер. 200–201 , 1–9 (2012).

ADS Статья Google ученый

76.

Леонард, М. Самосогласованные отношения масштабирования землетрясений: обновление и расширение до устойчивых континентальных сдвиговых разломов самосогласованные отношения масштабирования землетрясений. Бык. Сейсмол. Soc. Являюсь. 104 , 2953–2965 (2014).

Артикул Google ученый

77.

Муротани, С., Мияке, Х. и Кокецу, К. Масштабирование характерных моделей скольжения для землетрясений на границе плит. Земля и планеты Космос 60 , 987–991 (2008).

ADS Статья Google ученый

78.

Белаббес, С., Уикс, К., Чакир, З. и Меграуи, М. Параметры разрыва Земмури 2003 г. (Mw 6.8), Алжир, землетрясение в результате совместной инверсии интерферометрического радара с синтезированной апертурой, прибрежного поднятия и GPS. J. Geophys. Res. Твердая Земля 114 , B03406, https://doi.org/10.1029/2008JB005912 (2009).

79.

Delouis, B. et al. Распределение сдвигов землетрясения Бумердес-Земмури 2003 г., Алжир, по данным телесейсмики, GPS и данных прибрежных поднятий. Geophys. Res. Lett . 31 , L18607, https://doi.org/10.1029/2004GL020687 (2004).

80.

Meghraoui, M. et al. Поднятие берегов и надвиги, связанные с землетрясением в Земмури (Алжир) 21 мая 2003 г. с Mw = 6,8. Geophys. Res. Lett . 31 , L19605, https://doi.org/10.1029/2004GL020466 (2004).

81.

Сантос, Р., Калдейра, Б., Беззегуд, М. и Борхес, Дж. Ф. Процесс разрушения и местоположение землетрясения Земмури – Бумердес 2003 г. (Mw 6.8) по сейсмическим и геодезическим данным. Pure Appl.Geophys. 172 , 2421–2434 (2015).

ADS Статья Google ученый

82.

Семман, Ф., Кампилло, М. и Коттон, Ф. Местоположение разлома и процесс возникновения землетрясения Бумердес, Алжир, на основе геодезических данных и данных о сильных движениях. Geophys. Res. Lett . 32 , L01305, https://doi.org/10.1029/2004GL021268 (2005).

83.

Яги Ю. и Фукахата Ю. Введение неопределенности функции Грина в инверсию формы волны для процессов сейсмического источника. Geophys. J. Int. 186 , 711–720 (2011).

ADS Статья Google ученый

84.

Yelles, K., Lammali, K., Mahsas, A., Calais, E. & Briole, P. Косейсмическая деформация 21 мая 2003 г., землетрясение Бумердес Mw = 6,8, Алжир, по измерениям GPS . Geophys. Res. Lett. 31 , L13610, https://doi.org/10.1029/2004GL019884 (2004).

85.

Дэвис, Г.и другие. Глобальная вероятностная оценка опасности цунами от источников землетрясений. Геол. Soc. Лондон. Спец. Publ. 456 , 219–244 (2018).

ADS Статья Google ученый

86.

Glimsdal, S. et al. Новый приближенный метод для количественного определения максимальной высоты затопления цунами. Pure Appl. Geophys. 176 , 3227–3246 (2019).

ADS Статья Google ученый

87.

Griffin, J. et al. Оценка наземных цифровых моделей рельефа для моделирования зон затопления цунами. Фронт. Науки о Земле . 3 , 32, https://doi.org/10.3389/feart.2015.00032 (2015).

88.

Сонг, Дж. И Года, К. Влияние разрешения высотных данных на оценку ущерба от цунами и формирование страховых ставок. Фронт. Науки о Земле . 7 , 246, https://doi.org/10.3389/feart.2019.00246 (2019).

89.

Гиббонс, С.J. et al. Вероятностный анализ опасности цунами: высокопроизводительные вычисления для моделирования масштабных наводнений. Фронт. Науки о Земле . https://doi.org/10.3389/feart.2020.5

(2020).

90.

Gailler, A., Hébert, H., Schindelé, F. & Reymond, D. Законы усиления прибрежных зон для французского центра предупреждения о цунами: численное моделирование и быстрая оценка высоты волн цунами вдоль Французской Ривьеры. Pure Appl. Geophys. 175 , 1429–1444 (2018).

ADS Статья Google ученый

91.

Гусман А. Р., Таниока Ю., Макиннес Б. Т. и Цусима Х. Методология прогнозирования наводнений цунами в ближней зоне: Применение к цунами Тохоку 2011: Метод прогнозирования наводнений цунами. J. Geophys. Res. Твердая Земля 119 , 8186–8206 (2014).

ADS Статья Google ученый

92.

Behrens, J. et al. Вероятностный анализ опасности цунами и рисков — обзор пробелов в исследованиях. Фронт. Науки о Земле . 9 , 628772, https://doi.org/10.3389/feart.2021.628772 (2021 г.).

93.

Selva, J. et al. Управление риском цунами для землетрясений земной коры и несейсмических источников в Италии. Riv. Nuovo Cim. 44 , 69–144 (2021).

94.

Romano, F. et al. Сравнительный анализ оптимального согласования по времени сигналов цунами в нелинейных совместных инверсиях для Mw 8.8 Землетрясение 2010 г. в Мауле (Чили). Фронт. Науки о Земле. 8 , 585429 (2020).

Артикул Google ученый

95.

Selva, J. et al. Данные для: Вероятностное прогнозирование цунами для раннего предупреждения . (2021) https://doi.org/10.6084/m9.figshare.15015132. (2021 г.).

96.

Scala, A. et al. Влияние неопределенности усиления мелкого скольжения на вероятностный анализ опасности цунами в зонах субдукции: использование долгосрочных сбалансированных стохастических моделей скольжения. Pure Appl. Geophys. 177 , 1497–1520 (2020).

ADS Статья Google ученый

97.

Полет, Дж. И Канамори, Х. В энциклопедии сложности и системной науки , (ред. Мейерс, Р. А.) 1-22 (Springer, 2016).

98.

Национальный центр геофизических данных. Глобальная историческая база данных о цунами . https://doi.org/10.7289/V5PN93H7 (2020).

99.

NOAA. [Национальное управление океанических и атмосферных исследований] Национальный центр буев данных. https://www.ndbc.noaa.gov/.

100.

Пауэр У., Даунс Г. и Стирлинг М. Оценка опасности цунами в Новой Зеландии из-за землетрясений в Южной Америке. Pure Appl. Geophys. 164 , 547–564 (2007).

ADS Статья Google ученый

101.

Aranguiz, R. et al. Резонанс цунами и пространственная картина собственных колебаний с множественными резонаторами. J. Geophys. Res. Океаны 124 , 7797–7816 (2019).

ADS Статья Google ученый

102.

Grezio, A. et al. Вероятностный анализ опасности цунами: множественные источники и глобальные приложения. Rev. Geophys. 55 , 1158–1198 (2017).

ADS Статья Google ученый

103.

Цой Б. Х., Пелиновский Э., Рябов И. и Хонг С. Дж. Функции распределения высот волн цунами. Nat. Опасности 25 , 1-21 (2002).

Артикул Google ученый

104.

Dogan, G.G. et al. Цунами в Эгейском море 30 октября 2020 года: полевые исследования вдоль побережья Турции после события. Pure Appl. Геофиз . 178 , 785–812, https://doi.org/10.1007/s00024-021-02693-3 (2021).

105.

Гонсалес, Ф.I. et al. Сеть цунаметров NTHMP. Nat. Опасности 35 , 25–39 (2005).

Артикул Google ученый

106.

NRC. (Национальный исследовательский совет) Наука и решения: продвижение оценки рисков (National Academies Press, 2009).

107.

Ди Буччи, Д. и Савадори, Л. Определение приемлемого уровня риска для целей гражданской защиты: поведенческий взгляд на процесс принятия решений. Nat. Опасности 90 , 293–324 (2018).

Артикул Google ученый

108.

Ву Г. Вероятностные критерии для решений об эвакуации из вулкана. Nat. Опасности 45 , 87–97 (2008).

Артикул Google ученый

109.

Marzocchi, W. & Woo, G. Вероятностное прогнозирование извержений и призыв к эвакуации. Geophys. Res. Lett. 34 , L22310 (2007).

ADS Статья Google ученый

110.

Марзокки В., Иерволино И., Джорджио М. и Фальконе Г. Когда вероятность сильного землетрясения слишком мала? Сейсмол. Res. Lett. 86 , 1674–1678 (2015).

Артикул Google ученый

111.

Iervolino, I. et al.Оперативный (краткосрочный) прогноз убытков от землетрясений в Италии. Бык. Сейсмол. Soc. Являюсь. 105 , 2286–2298 (2015).

Артикул Google ученый

112.

Hayes, G.P. et al. Slab2 — комплексная геометрическая модель зоны субдукции. Наука 362 , 58–61 (2018).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

113.

Тарони, М. и Селва, Дж. Тестируемая модель всемирного механизма разломов землетрясений. Письма о сейсмологических исследованиях (2021 г.).

114.

Геологическая служба США. Расширенная национальная сейсмическая система (ANSS) Полный каталог . https://doi.org/10.5066/F7MS3QZH. (2017).

115.

Кадзиура, К. Ведущая волна цунами. B. Earthq. Res. Inst. 41 , 535–571 (1963).

Google ученый

116.

Molinari, I. et al. Быстрая оценка сценариев цунами: оценка неопределенности для базы данных Средиземного моря. Nat. Опасности Earth Syst. Sci. 16 , 2593–2602 (2016).

ADS Статья Google ученый

117.

de la Asunción, M. et al. Эффективная реализация на графическом процессоре двухволнового метода TVD-WAF для двухмерной однослойной мелководной системы на структурированных сетках. Компьютерные жидкости 80 , 441–452 (2013).