| Секция 1 Конвинер: М.А. Носов | ||
| В.К. Гусяков | Камчатское землетрясение и цунами 4 ноября 1952 года и его значение для оценки цунамиопасности дальневосточного побережья РФ | |
| C.А. Бейзель, О.И. Гусев, Г.С. Хакимзянов, Л.Б. Чубаров | Численное моделирование волнового режима, порожденного Камчатским мега-цунами 1952г. в одной из внутренних бухт Авачинской губы | |
| Е.Н. Сулеймани, Д.Ю. Никольский | Карты цунамиопасности побережья Аляски, как элемент государственной программы уменьшения риска цунами в США | |
| Секция 2 Конвинер: С.Ю. Доброхотов | ||
| А.И. Зайцев, Е.Н. Пелиновский, Г.И. Долгих, С.Г. Долгих | Исследование возмущений в Японском море, вызванных извержением вулкана Хунга-Тонга-Хаапай 15.01.2022 | |
И.П. Медведев, Я. Шепич, И.В. Файн, А.Б. Рабинович, Р. Томсон | Глобальное цунами, вызванное извержением вулкана Тонга в январе 2022г. | |
| В.В. Прядун, М.А. Носов, К.А. Семенцов, С.В. Колесов | Возмущения придонного давления, вызванные взрывом вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в январе 2022г. | |
| Е.С. Цуканова, А.Ю. Медведева, И.П. Медведев, А.Б. Рабинович, Т.Н. Ивельская | Тонга 2022: цунами в окраинных морях северо-западной части Тихого океана | |
| Секция 3 Конвинер: В.М. Кайстренко | ||
| С.Ю. Доброхотов, Х.Х. Ильясов, О.Л. Толстова | О влиянии направления действия локализованного в упругом основании источника на профили порождаемых им волн на поверхности жидкости | |
| О.И. Гусев, В.С. Скиба, Г.С. Хакимзянов, Л.Б. Чубаров | Численное исследование силового воздействия волн цунами на заякоренные полупогруженные конструкции с учетом модельных неровностей дна и днища конструкции | |
С. А. Арсеньев, Л.В. Эппельбаум | Сильно нелинейное дипольное цунами, бегущее по шельфу | |
| Д.Н. Валеева, М.А. Носов | Cейши в замкнутых водоемах, инициируемые землетрясениями | |
| Секция 4 Конвинер: И.П. Медведев | ||
| В.М. Кайстренко | Проблема оценки точности параметров цунамиактивности: подход на основе натурных данных | |
| Ю.П. Королёв | Оперативный прогноз цунами на Курильских островах | |
| А.А. Куркин, Р.Е. Мазова, Д.А. Окунев | Цунами на о.Сахалин от оползня в Курильской котловине | |
| М.В. Лебков, М.А. Носов | Роль силы радиационного трения при движении оползневого тела | |
| Секция 5 Конвинер: С.В. Колесов | ||
| Т.К. Пинегина, Н.Г. Разжигаева, А.В. Дегтерев, А.Л. Хомчановский | Первые данные по палеосейсмологическим исследованиям вертикальных косейсмических деформаций связанных с субдукционными землетрясениями на о. Итуруп | |
| Д.С. Выдрин, Т.К. Пинегина | Cравнительный анализ минерального состава цунамигенных и штормовых отложений | |
| Н.Г. Разжигаева, Л.А. Ганзей, Т.А. Гребенникова, В.М. Кайстренко, А.А. Харламов | Проявление палеоцунами на побережье закрытых бухт острова Шикотан | |
| Секция 6 Конвинер: Ю.П. Королев | ||
| И.А. Сдельникова, Г.М. Стеблов | Оперативная оценка сейсмических деформаций по данным ГНСС с высокой частотой регистрации | |
| Д.Г. Левченко, В.Д. Левченко | Cтационарные стабилизированные буи и проблема раннего обнаружения цунами | |
| Т.А. Воронина | Выбор наиболее информативных датчиков системы наблюдения для инверсии цунами на примере события 6 февраля 2013 года вблизи Соломоновых островов | |
| Н.С. Чолич, Г.А. Кантаков | Технический прототип автоматических наблюдений уровня моря, как информационное решение для задачи наблюдений цунами и аналогичных явлений | |
М. А. Носов, А.И. Зарубина | Оценка области применимости теории мелкой воды для описания диспергирующих волн цунами | |
самое разрушительное решение уравнений движения жидкостей – Наука – Коммерсантъ
Цунами: первый иероглиф — «порт, залив», второй — «волна»
Curriculum vitae
Цунами — это гравитационные, то есть управляемые силой тяжести, волны, возникающие из-за крупномасштабных кратких возмущений (подводных землетрясений, извержений подводных вулканов, подводных оползней, падения обломков скал, подводных взрывов и т.п.).
Характерная длительность цунами составляет 5-100 минут, длина 1-1000 км, скорость распространения 1-200 м/с, высота может достигать десятков метров. В открытом океане высота волны цунами редко превышает метр и для судоходства она не опасна; выходя на берег, волна замедляется, но вырастает. Рекордная высота цунами составляет 524 метра (волна в бухте Литуя на Аляске после схода лавины 10 июля 1958 года).
В XX веке произошло более 250 цунами, в последние годы их частота увеличивается. Во второй половине века по числу жертв цунами занимает пятое место среди всех стихийных бедствий. Цунами, вызванное подводным землетрясением в Индийском океане 26 декабря 2004 года, считается самым смертоносным стихийным бедствием в современной истории. Число жертв, по разным оценкам, составило 225-300 тысяч человек.
Подавляющее большинство цунами за всю историю зарегистрировано в Тихом океане (более 1000), в Атлантическом и Тихом океанах — около 100. В малых бассейнах цунами редки, в Черном море — 4 раза за 100 лет (с высотой не более 20 см), в Каспийском море — один раз.
Математика цунами
Математически любое движение жидкости — от ряби в луже до цунами — представляет собой решение стандартных уравнений движения жидкости, уравнений гидродинамики. Решение зависит от граничных условий, то есть от того, чем вызвана волна и в каких условиях она существует. Кроме того, точно решить гидродинамические уравнения в общем виде невозможно, поэтому в конкретных ситуациях приходится использовать различные приближения.
То есть разница решений определяется различием граничных условий и принятых приближений. Последствия же этих различий могут быть очень существенными. Простейшая теория цунами — стандартная линейная поршневая модель — основана на двух основных положениях.
Во-первых, типичная длина волны цунами (или толщина — это расстояние от одного гребня волны до другого поперек ее фронта) составляет десятки и даже сотни километров. Поэтому даже на океанских глубинах можно использовать приближение мелкой воды, то есть считать, что длина волны много больше глубины, что позволяет упростить уравнения.
Во-вторых, в поршневой модели предполагается мгновенное поднятие (или опускание) участка дна правильной формы. Обычно это окружность, некоторые точные результаты можно получить и для эллипса. В таком виде гидродинамические уравнения удается решить до конца. Физическая картина проста: мгновенно поднявшийся столб воды растекается в стороны — это и есть цунами.
Важнейший результат стандартной модели: скорость волны определяется только локальной глубиной океана и равна c=(g•h)1/2, где g≈10 м/c2 — ускорение свободного падения.
Для средней глубины Мирового океана, около 4 км, получается c≈(10м/c2 4000м)1/2≈200 м/с, это 720 км/час.
Учет подробностей — точной формы очага землетрясения, сжимаемости воды, поправки на вращение Земли и т.д. — существенно усложняет решение, но главный результат остается практически неизменным.
Полмиллиона атомных бомб
Несмотря на внешнее сходство, цунами принципиально отличается от даже самых сильных штормовых волн. Штормовой ветер захватывает только приповерхностные слои воды, цунами же живет от самого дна. Поэтому энергетические масштабы, а значит, и степень разрушений, несопоставимы. Штормовой ветер — это просто в десять раз ускорившийся бриз (бриз — 3-5 м/с, шторм — 20-30 м/с), цунами же транслирует на берег огромную энергию, высвобождающуюся при подводном катаклизме. А она может достигать фантастических величин. Так, общий энергетический масштаб цунами, вызванного извержением вулкана Кракатау в 1883 году, оценивается в 250-500 тысяч хиросимских атомных бомб.
Е.Н. Пелиновский, Гидродинамика волн цунами, ИПФ РАН, Н. Новгород (1996).
B.Levin, M. Nosov, Physics of Tsunamis, Springer (2009).
Цунами: механика волны цунами
Волны цунами генерируются событиями, которые вытесняют воду. Это смещение может быть вызвано движением дна океана, подводными (или береговыми) оползнями или оползнями, вулканической активностью, большими выбросами газов со дна океана, волнами атмосферного давления, падением большого метеорита или астероида в толщу океана. океан.
Смещение дна океана…
Волны цунами часто возникают вдоль линий разломов в земной коре, как правило, в областях, где континентальные и океанические плиты сжимаются. Как правило, континентальная плита нависает над океанической плитой. В то время как края обеих плит связаны (не двигаются друг относительно друга), сжимающие силы, возникающие в результате общего движения плит, вызывают нарастание напряжения между плитами в зоне субдукции.
В конце концов, увеличивающееся давление приводит к тому, что края пластин расцепляются, позволяя пластинам смещаться. Землетрясение, возникающее в результате разрушения и последующего движения плит, может вызвать цунами. Землетрясения также могут вызывать цунами, вызывая подземные оползни и оползни, особенно вблизи края континентального шельфа.
Движение волн цунами…
Волны цунами быстро перемещаются по океанам. Скорость и высота волны цунами зависят от глубины океанского дна. В районах Тихого океана, где глубина океана составляет 20 000 футов, волны цунами имеют высоту менее фута и движутся со скоростью около 550 миль в час — примерно со скоростью струи. Длина волны цунами может простираться почти на 100 миль, и эта большая длина волны позволяет цунами преодолевать большие расстояния, теряя при этом мало энергии. По мере того, как волна сталкивается с мелководьем, скорость волны цунами замедляется, а высота увеличивается. На глубине около 300 футов волна цунами замедлится примерно до 60 миль в час, а на глубине 30 футов волна замедлится до 20 миль в час.
Когда волны цунами достигают побережья…
Когда волна цунами приближается к более мелким глубинам у побережья, скорость волны замедляется, а высота волны увеличивается. Первоначальное движение воды вдоль побережья может либо отступать к морю, либо увеличиваться в направлении и на сушу. Отступление воды к морю — явный признак приближения мощной волны. Если прилив ведет себя не так, как предполагается, или непредсказуем по иным причинам, смертельная волна цунами может быть неизбежна. Если это так, покиньте пляж. Также важно помнить, что цунами обычно создают серию волн, и первая волна может быть не самой большой
Когда цунами достигает берега, оно может проявляться в виде быстро поднимающегося или падающего прилива, серии прибойных волн или даже приливная волна. Рифы, заливы, входы в реки, подводные объекты и уклон пляжа — все это помогает видоизменять цунами по мере его приближения к берегу. Хотя значительное внимание уделяется последствиям затопления цунами, большая часть ущерба связана с силой, создаваемой быстрым движением воды.
Брошюра о цунами
Ученый-океанолог объясняет физику цунами
15 января 2022 года произошло извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в Тонге, вызвав цунами, пронесшееся через Тихий океан во всех направлениях.
Когда слухи об извержении распространились, правительственные учреждения на близлежащих островах и в таких отдаленных местах, как Новая Зеландия, Япония и даже на западном побережье США, выпустили предупреждения о цунами. Всего через 12 часов после первоначального извержения волны цунами высотой в несколько футов обрушились на береговую линию Калифорнии — более чем в 5000 миль от места извержения.
Я океанограф, изучаю волны и турбулентное перемешивание в океане. Цунами — одна из моих любимых тем для преподавания моим ученикам, потому что физика того, как они перемещаются в океанах, очень проста и элегантна.
Волны высотой в несколько футов, обрушивающиеся на пляж в Калифорнии, могут не звучать как разрушительные волны, которые вызывает в памяти этот термин, или как то, что вы видите на кадрах трагических цунами из прошлого. Но цунами — это не обычные волны, независимо от их размера. Так чем же цунами отличаются от других океанских волн? Что их порождает? Как они едут так быстро? И почему они такие разрушительные?
Когда произошло извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай, он выбросил пепел в атмосферу, создал мощную ударную волну и вытеснил огромное количество воды, породив цунами, прокатившееся по океану. Японское метеорологическое агентство через WikimediaCommons, CC BYГлубокое смещение
Большинство волн генерируется ветром, когда он дует над поверхностью океана, передавая энергию воде и вытесняя ее. Этот процесс создает волны, которые вы видите на пляже каждый день.
Цунами создаются совершенно другим механизмом. Когда подводное землетрясение, извержение вулкана или оползень вытесняют большое количество воды, эта энергия должна куда-то деваться — поэтому она генерирует серию волн.
В отличие от ветровых волн, энергия которых ограничивается верхним слоем океана, энергия серии волн цунами распространяется на всю глубину океана. Кроме того, вытесняется намного больше воды, чем при ветровой волне.
Представьте себе разницу между волнами, которые возникают, если вы дуете на поверхность бассейна, и волнами, которые возникают, когда кто-то прыгает в воду с большим пушечным ядром. Погружение с пушечным ядром вытесняет гораздо больше воды, чем дуновение на поверхность, поэтому оно создает гораздо больший набор волн.
Землетрясения могут легко перемещать огромное количество воды и вызывать опасные цунами. То же самое с большими подводными оползнями. В случае с цунами на Тонге мощный взрыв вулкана вытеснил воду. Некоторые ученые предполагают, что извержение также вызвало подводный оползень, который способствовал вытеснению большого количества воды. Будущие исследования помогут подтвердить, правда это или нет.
youtube.com/embed/etVdMBjAVm0″ title=»YouTube video player»> Это моделирование Национального управления океанических и атмосферных исследований показывает, как волны цунами распространяются вдали от землетрясения, которое произошло примерно в 600 милях от Тонги в 2021 году.
Волны цунами распространяются быстро вода смещается, волны распространяются во все стороны — подобно тому, как камень брошен в безмятежный пруд.
Поскольку энергия волн цунами достигает дна океана, глубина морского дна является основным фактором, определяющим скорость их движения. Рассчитать скорость цунами на самом деле довольно просто. Вы просто умножаете глубину океана — в среднем 13 000 футов (4000 метров) — на силу тяжести и извлекаете квадратный корень. Делая это, вы получаете среднюю скорость около 440 миль в час (700 километров в час). Это намного быстрее, чем скорость обычных волн, которая может колебаться от 10 до 30 миль в час (от 15 до 50 км/ч).
Это уравнение используется океанографами для оценки того, когда цунами достигнет далеких берегов.
Цунами 15 января обрушилось на Санта-Крус, штат Калифорния, через 12 часов и 12 минут после первоначального извержения в Тонге. Санта-Крус находится в 5 280 милях (8 528 км) от Тонги, а это означает, что цунами двигалось со скоростью 433 миль в час (697 км в час) — почти идентично оценке скорости, рассчитанной с использованием средней глубины океана.
Разрушения на суше
Цунами редкость по сравнению с вездесущими ветровыми волнами, но зачастую они гораздо более разрушительны. Цунами 2004 года в Индийском океане унесло жизни 225 000 человек. В результате цунами в Японии в 2011 году погибло более 20 000 человек.
Что делает цунами более разрушительными, чем обычные волны?
Когда волны приближаются к берегу, они поднимаются вверх из-за поднимающегося морского дна. Режис Лашом через Wikimedia Commons, CC BY-SA В открытом океане волны цунами могут быть небольшими и даже не обнаруживаться судном на поверхности.
Но по мере того, как цунами приближается к суше, океан становится все мельче, и вся энергия волн, которые простирались на тысячи футов до дна глубокого океана, сжимается. Вытесненную воду нужно куда-то девать. Единственное место, куда можно пойти, это вверх, поэтому волны становятся все выше и выше по мере приближения к берегу.
Когда цунами достигает берега, они часто не достигают гребня и не разбиваются, как обычная океанская волна. Вместо этого они больше похожи на большую стену воды, которая может затопить землю у побережья. Это как если бы уровень моря внезапно поднялся на несколько футов или больше. Это может вызвать наводнения и очень сильные течения, которые могут легко снести людей, автомобили и здания.
[Получите увлекательные новости науки, здравоохранения и технологий. Подпишитесь на еженедельную научную рассылку The Conversation.]
К счастью, цунами случаются редко и уже не так неожиданно, как когда-то. В настоящее время существует обширный набор датчиков донного давления, называемых буями DART, которые могут обнаруживать волну цунами и позволяют правительственным учреждениям отправлять предупреждения до прибытия цунами.