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.
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