Лаборатория математического моделирования волн цунами


Зав. лабораторией

Гусяков Вячеслав Константинович

доктор физ. - мат. наук

Photo

Тел.: (383)330-70-70; вн. 28-42.
Факс: (383)330-87-83
E-mail:

Сервер лаборатории: http://tsun.sscc.ru

1. Состав и обеспеченность квалифицированными кадрами

2. Основные научные направления лаборатории и важнейшие научные результаты

Создана экспертная база данных по проблеме цунами, содержащая наиболее подробную сводку данных по сейсмичности и цунамигенным землетрясениям Тихоокеанского региона за весь период исторических наблюдений (с 47 года до н.э. по 2000 год). В состав базы данных всходит основной каталог цунамигенных событий Тихого океана (свыше 1500 событий), каталог наблюденных высот цунами с географическими координатами мест наблюдения (свыше 9000 записей), сводный сейсмический каталог Тихоокеанского региона (свыше 200 000 записей), а также большой набор цифровых батиметрических данных. База снабжена специализированной географической оболочкой, построенной на принципах ГИС технологий и обеспечивающей удобные средства для выборки, визуализации и обработки данных (рис.1). В состав базы данных включен блок для получения оценок цунамириска на основе статистико-вероятностного анализа данных о проявления цунами на конкретном участке побережья. Через систему МОК ЮНЕСКО база распространена на 18 стран Тихоокеанского региона.

Предложен новый подход к решению задачи долгосрочной оценки цунамиопасности (цунамирайонирования побережья), основанный на комбинации традиционного вероятностно-статистического анализа имеющихся данных наблюдений и численного моделирования цунами с использованием сейсмотектонической модели сейсмического режима территории. В 1995 году в рамках этого подхода впервые получены оценки цунамиопасности Беринговоморского побережья Камчатки.

Совместно с сотрудниками ИВГиГ ДВО РАН проведены три международных экспедиции по поиску и исследованию геологических следов палеоцунами на восточном побережье Камчатки. В прибрежных осадочных толщах обнаружены многочисленные отложения цунами, большинство из которых являются доисторическими (т.е. происшедшими ранее 1737 года), что дает возможность существенного удлинения имеющегося регионального каталога цунами и получения на этой основе более надежных оценок цунамириска. В настоящее время эти работы активно развиваются в рамках сотрудничества ИВГиГ ДВО РАН с университетом штата Вашингтон, поддержанного грантом Национального научного фонда США.

Разработан интерактивный программный комплекс для выполнения региональных и транс-океанских расчетов изохрон цунами. В отличие от существовавших ранее программ, комплекс позволяет производит расчеты кинематики цунами с использование батиметрических сеток различной детальности. Специально разработанная графическая оболочка, работающая под управлением ОС Windows 95, 98 и NT, позволяет легко задавать положение и параметры источника цунами, менять параметры расчета и способы визуализации результатов (рис.2). В региональном варианте (для Карибского региона) комплекс используется в университете Пуэрто-Рико, в транс-океанском (для Тихого окена) - Национальным центром предупреждения о цунами в Сантьяго (Чили).

Разработана технология создания цифровых массивов глубин на регулярных сетках на основе использования глобальных баз данных, содержащих информацию о батиметрии. Созданная программа осуществляет пересчет величин глубин с произвольно распределенного набора точек в значения в узлах прямоугольной сетки. С использованием данной программы впервые получены высококачественные цифровые батиметрические массивы для Курило-Камчатского региона.

Построен и протестирован эффективный алгоритм для расчета наката океанских волн на берег произвольного профиля. Найден профиль, дающий максимальную по сравнению с другими профилями высоту заплеска при одной и той же высоте волны вблизи уреза.

На обширном фактографическом материале по наблюдениям цунами в Тихом океане 1900-98 гг. исследована зависимость интенсивности возбуждения волн цунами от параметров очагов подводного материала и геоморфологических особенностей очаговой области. Обнаружена существенная корреляция цунамигенности со свойствами осадочной толщи на дне океана (мощность и степень консолидированности осадков). В данной работе впервые продемонстрирована ведущая роль оползневой компоненты в механизме генерации цунами, что существенным образом влияет на стратегию оперативного прогноза цунами и получения долгосрочных оценок цунами-риска.

Создана Web-версия базы данных по проблеме цунами для Тихоокеанского и Средиземноморского регионов, работающей на основе клиент-серверной технологии и предоставляющей удаленному пользователю доступ к имеющимся в лаборатории информационным ресурсам и данным наблюдений по цунами. На лабораторном сервере размещена полная база данных по Тихоокеанским цунами (http://tsun.sscc.ru/htdbpac) и Средиземноморcким цунами (http://tsun.sscc.ru/htdbmed). Система предоставляет пользователю средства для формирования запроса на выборку данных по набору критериев, их сортировку, а также выполнение некоторых операций обработки данных (построение гистограмм, функций распределения, графиков повторяемости событий). Ссылки на данную систему включены во многие зарубежные сайты по проблеме цунами. На рис.3 показано окно запроса выборки, которое появляется на мониторе удаленного пользователя.

3. Гранты

Проект РФФИ "Интегрированная информационно-вычислительная система "Цунами" (Код 93-05-14499). (Руководитель - к.ф.- м.н. Гусяков В.К.) (3 года)

Проект РФФИ "Катастрофы на морских берегах: наводнения и цунами" (Код 95-07-19335). (Руководитель - к.ф.- м.н. Куликов Е.А. (ИО РАН) (3 года)

Проект РФФИ "Новая методика долгосрочной оценки цунамириска (цунамирайонирования побережья)" (Код 96-05-65938). (Руководитель - к.ф.- м.н. Гусяков В.К.) (3 года)

Проект РФФИ "Поиск и исследование следов палеоцунами на восточном побережье Камчатки" (Код 96-05-79099). (Руководитель - к.ф.-м.н. Гусяков В.К.) (1 год)

Проект РФФИ "Организация и проведение Международной конференции "Проблема оценки цунамириска" (Код 96-05-74050). (Руководитель - член-корр. РАН Рыкунов Л.Н.(МГУ))

Проект "Оценка цунамиопасности Беринговоморского побережья Камчатки" (Код 97-05- 96628). (Руководитель - Заякин Ю.А., начальник Центра цунами КамУГМС): (3 года)

Проект "Оценка опасности цунами для Средиземноморского региона" (INTAS-RFBR-95-1000). (Руководитель - проф. С.Тинти (Италия), координатор с Российской стороны - Гусяков В.К.) (3 года)

Проект РФФИ "Информационно-экспертная система по проблеме цунами в Тихоокеанском регионе с географической оболочкой и элементами теледоступа" (Код 98-07-90233). (Руководитель - к.ф.-м.н. Гусяков В.К.) (3 года)

Проект РФФИ "Теоретическое и экспериментальное исследование проблемы геоэкологической безопасности территорий на основе решения обратных задач" (Код 99-05-65372). (Руководитель к.ф.-м.н. Марчук Ан.Г.) (3 года)

Создание интерактивной базы данных для оперативного прогноза цунами на Тихоокеанском побережья США для (Контракт SC-298.034.87 с МОК ЮНЕСКО) (Руководитель - к.ф.-м.н.Гусяков В.К.) (1 год)

Создание интерактивной информационно-вычислительной системы по проблеме цунами для Тихоокеанского побережья США (Контракт SC-298.210.7/01 с МОК ЮНЕСКО) (Руководитель - к.ф.-м.н.Гусяков В.К.) (1 год)

Контракт N40WFNW900080 с Национальной службой погоды США "Создание Windows-версии интерактивной базы данных для оперативного прогноза цунами на Тихоокеанском побережье США". (Руководитель - к.ф.-м.н.Гусяков В.К.) (1 год)

Участие за последние 5 лет в выполнении проектов по
Государственным научно- техническим программам - ГНТП: "Перспективные информационные технологии", "Глобальные изменение природной среды и климата", "Информатизация России" и др. (код-шифр проекта, наименование и продолжительность выполнения).

Тема N 9 "Методы математического моделирования в геофизике" (Руководитель - к.ф.- м.н. Гусяков В.К.)

Тема N 18 "Методы математического моделирования в геофизике" (Руководитель - к.ф.- м.н. Гусяков В.К.)

4. Законченные научно-исследовательские разработки предложенные для внедрения:

"Historical Tsunami Database for the Pacific, 47 BC - 1999 AD" (CD-ROM)
"Tsunami Travel Time Computation for the Caribbean Region" (CD-ROM)
"Tsunami Travel Time Computation for the South America Region" (CD-ROM)

Сотрудничество с институтами РАМН, РАСХН и других региональных отделений
РАН:
ИВГиГ ДВО РАН, ИВ ДВО РАН (г.Петропавловск-Камчатский)
ИМГиГ ДВО РАН (г.Южно-Сахалинск)
ИВМ СОРАН (г.Красноярск)

5. Международные научные связи

Межправительственная Океанографическая Комиссия (МОК) ЮНЕСКО, Париж
Международный информационный центр цунами, Гонолулу, Гавайи, США
Национальный центр данных по геофизике, Боулдер, Колорадо, США
Тихоокеанская морская исследовательская лаборатория НОАА, Сиэттл, США
Научно-исследовательский центр Университета Пуэрто-Рико, Маягуэз, США
Гидрографическая и океанографическая служба ВМФ Чили, Сантьяго, Чили
Институт исследования землетрясений Токийского университета, Япония
Факультет физики Университета Болоньи, Болонья, Италия
Институт геодинамики Национальной обсерватории Афин, Афины, Греция

Приложенные рисунки:

Рис.1. Пример работы географической оболочки HTDB - визуализация очагов цунамигенных землетрясений Тихого океана за период с 1900 по 1999 год.

Рис.2. Пример расчета изохрон цунами для модельного очага в районе о-ва Пуэрто-Рико с помощью системы TTT/CAR

Рис.3. Пример выполнения запроса на получение списка цунамигенных землетрясений Тихого океана за 1990-1999 гг. с помощью Web-версии базы данных по проблеме цунами, поддерживаемой на лабораторном сервере (http://tsun.sscc.ru/htdbpac)

Hit Counter