Несмотря на постоянное усовершенствование систем предупреждения, природные катастрофы продолжают уносить множество людских жизней. Так, давно известно, что цунами чаще всего возникают в результате подводного землетрясения. Но, по мнению заведующего лабораторией математического моделирования волн цунами Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН доктора физико-математических наук Вячеслава Гусякова, даже когда зафиксирована повторяемость сильных цунами, как, например, на нашем дальневосточном побережье — раз в 15 лет, прогноз места следующего разрушительного землетрясения, несмотря на наличие прекрасных карт сейсмичности, является сложной задачей. Что касается разрушительных мегацунами трансокеанского масштаба, то на побережье Тохоку их повторяемость — раз в 1000-1100 лет, в Индонезии — 400-500 лет, а на нашей восточной Камчатке — 200-300 лет. Поэтому японцы давно готовились к большому землетрясению и цунами, потрясшим страну в 2011 году, но, увы, ждали катастрофу совсем в другом месте — к югу от Токио в провинции Сидзуока, в месте стыка трех плит — Тихоокеанской, Филиппинской и Евразийской. Сильные землетрясения с магнитудами более 8 баллов происходят здесь с регулярностью часового механизма. Последнее было в 1854 году, когда цунами выбросило на берег наш фрегат “Диана”, привезший в Японию русскую миссию для переговоров об установлении межгосударственных отношений.
Алгоритмом по цунами. Природным катастрофам противопоставят точные расчеты.
Недавнее достижение сибирских ученых позволит значительно продвинуться в изучении цунами — специалисты лаборатории методов создания, исследования и идентификации математических моделей естествознания Новосибирского государственного университета и Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН разработали метод, который позволит максимально быстро выявить источник цунами и просчитать распространение и высоту волны.
Как рассказала сотрудница лаборатории, старший преподаватель механико-математического факультета Ольга Криворотько, новый метод поможет властям и профильным ведомствам с большей точностью прогнозировать ситуацию развития цунами. До сих пор из-за погрешностей в вычислениях до 80% прогнозов оказывались ложными, что влекло за собой колоссальные расходы на эвакуацию населения и стратегических объектов. Благодаря методам численного решения обратных и некорректных задач, новосибирским математикам удалось максимально приблизить параметры модельной волны цунами к параметрам реальной. Разработан и тестируется аналитический метод определения амплитуды переднего фронта волны, который по вычислительной скорости превосходит аналогичные методы в десятки раз. Вновь созданные алгоритмы в настоящее время тестируются на исторических данных — в лаборатории Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН имеется крупная база данных по цунами, которые произошли с 1628 года до н.э. и до 2012 года. База содержит характеристики источника цунами, карту высот набегающей волны на берег, а для некоторых побережий — экономическую оценку возможных разрушений от модельных волн. Интересный факт: результаты, полученные аналитическим методом, совпадают с расчетами Джорджа Бидделя Эйри 1841 года, которые, в свою очередь, выведены из физических законов сохранения.
Мониторинг и сопоставление с имеющимися историческими данными необходимы и для предсказания извержений вулканов. Крупнейшим в истории человечества считается извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году, которое в течение нескольких лет изменило климат по всей Земле. Но геофизики полагают, что 40 тысяч лет назад произошло еще более крупное извержение под Флегрейскими полями с объемом выбросов около 200 кубических километров, именно с этой катастрофой некоторые исследователи связывают вымирание неандертальцев. Флегрейские поля — территория к северо-западу от Неаполя (Италия) на берегу залива Поццуоли. Именно здесь расположен Везувий. В конце прошлого года в Nature Communications вышла статья, в которой геофизики утверждают: давление газов под Флегрейскими полями приближается к критическому уровню, что может вызвать в районе Неаполя масштабное извержение с катастрофическими последствиями. Насторожило ученых и изменение состава газов, выходящих из фумарол (небольшие дымящиеся отверстия на вершине вулкана). Извержение в густонаселенном районе Флегрейских полей может оказаться неприятным сюрпризом для итальянцев, да и для всей Европы. Так, в 2010 году относительно небольшое извержение в Исландии привело к блокированию авиасообщения в Европе, что демонстрирует уязвимость нашей цивилизации перед лицом подобных катастроф. К сожалению, пока ученые в состоянии только пытаться предсказывать извержения — повлиять на их ход человек не может.
— Нам необходимо научиться предсказывать извержения и прогнозировать те эффекты, которые они могут вызвать. Это позволит существенно уменьшить предполагаемые негативные последствия, — убежден заведующий лабораторией прямых и обратных задач сейсмики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН и лабораторией сейсмических изображений Земли НГУ член-корреспондент РАН Иван Кулаков. — Скажем, если произойдет извержение масштаба Тамборы, то самолеты не смогут летать, Интернет будет работать с перебоями, серьезные проблемы возникнут в сельском хозяйстве. Если о возможности такого события мы узнаем заранее, за несколько лет, что вполне возможно — такие масштабные извержения не происходят внезапно, то можно будет, например, дать команду инженерам создать самолетный двигатель, способный работать в загрязненной атмосфере.
Подготовила Ольга Колесова
Фото предоставлено пресс-службой НГУ
Нет комментариев