Научная статья на тему 'Методика экспресс-оценки цунами-опасности побережья'

Методика экспресс-оценки цунами-опасности побережья Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
54
33
Поделиться
Ключевые слова
ЦУНАМИГЕННОСТЬ / ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ / THE FAR EAST COAST / ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / NUMERICAL SIMULATION / ПОВТОРЯЕМОСТЬ / УПРОЩЁННЫЙ МЕТОД / SIMPLIFIED METHOD / ЦУНАМИРАЙОНИРОВАНИ / TSUNAMIGENIC / RECURRENCE / TSUNAMI ZONING

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Шевченко Георгий Владимирович, Золотухин Дмитрий Евгеньевич, Тихонов Иван Николаевич

Предложен упрощённый метод определения цунами-опасности побережья (расчёта возможных высот волн повторяемостью один раз в 50 и 100 лет). Метод основан на анализе легко доступной сейсмологической информации и расчёте магнитуд заданного периода повторяемости. При численном моделировании цунами координаты очага можно задавать согласно рассчитанным средним значениям для изучаемого района. Тестирование метода выполнялось на примере районов Северных, Средних и Южных Курильских островов самых цунами-опасных районов Дальнего Востока России. Проведённые расчёты показали, что в рамках предложенного подхода могут быть получены разумные оценки, неплохо согласующиеся с результатами более сложного и точного метода.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Шевченко Георгий Владимирович, Золотухин Дмитрий Евгеньевич, Тихонов Иван Николаевич,

METHODS OF EXPRESS EVALUATION TSUNAMI RISK ON THE COASTAL REGIONS

The article suggests the simplified method of evaluation tsunami risk on the coastal regions (calculation of possible wavelength recurrence semicentennial and centennial). This method is based on the analysis of easily accessible seismological information and calculation of magnitudes in the prescribed period of frequency. According to the central case and numerical simulations it is possible to define coordinates of seismic centre under consideration region. The application of this method was carried out in the most tsunami risk regions such as the Far East of Russia and the North, the Middle and the South Kuril Islands. The results of these calculations give us the reasonable evaluation using this method which concordant with the results more complicated and accurate method.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Методика экспресс-оценки цунами-опасности побережья»

УДК 550.244.42

Г.В. Шевченко, Д.Е. Золотухин, И.Н. Тихонов

МЕТОДИКА ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ЦУНАМИ-ОПАСНОСТИ ПОБЕРЕЖЬЯ

Предложен упрощённый метод определения цунами-опасности побережья (расчёта возможных высот волн повторяемостью один раз в 50 и 100 лет). Метод основан на анализе легко доступной сейсмологической информации и расчёте магнитуд заданного периода повторяемости. При численном моделировании цунами координаты очага можно задавать согласно рассчитанным средним значениям для изучаемого района.

Тестирование метода выполнялось на примере районов Северных, Средних и Южных Курильских островов - самых цунами-опасных районов Дальнего Востока России. Проведённые расчёты показали, что в рамках предложенного подхода могут быть получены разумные оценки, неплохо согласующиеся с результатами более сложного и точного метода.

Ключевые слова: цунамигенность, дальневосточное побережье, численное моделирование, повторяемость, упрощённый метод, цунамирайонирование.

G. Shevchenko, D. Zolotukhin, I. Tikhonov METHODS OF EXPRESS EVALUATION TSUNAMI RISK ON THE COASTAL REGIONS

The article suggests the simplified method of evaluation tsunami risk on the coastal regions (calculation of possible wavelength recurrence semicentennial and centennial). This method is based on the analysis of easily accessible seismological information and calculation of magnitudes in the prescribed period of frequency. According to the central case and numerical simulations it is possible to define coordinates of seismic centre under consideration region.

The application of this method was carried out in the most tsunami risk regions such as the Far East of Russia and the North, the Middle and the South Kuril Islands. The results of these calculations give us the reasonable evaluation using this method which concordant with the results more complicated and accurate method.

Keywords: tsunamigenic, the Far East Coast, numerical simulation, recurrence, simplified method, tsunami zoning

Введение

Под оценкой цунами-опасности побережья понимается расчёт высот волн цунами редкой повторяемости (чаще всего практиками востребованы высоты, возможные 1 раз в 100 лет). Эти оценки необходимы для наиболее рационального размещения новых и разработке мер по защите имеющихся промышленных объектов на побережье Дальнего Востока России.

Наиболее развитой является методика определения цунами-опасности, основанная на анализе проявлений исторических цунами в нескольких пунктах изучаемого района и построении региональной функции повторяемости. Для распространения оценок, полученных для этих пунктов, на прилегающие участки побережья выполняется численное моделирование наиболее сильных цунами, отмеченных в изучаемом районе [1, 2]. Данный подход обеспечивает надёжные результаты, но является достаточно сложным и трудоёмким. В то же время во многих случаях необходимо получить в сжатые сроки, пусть и не такие качественные, предварительные оценки цунами-опасности для некоторого участка побережья.

В качестве высот цунами заданного периода повторяемости можно взять результаты численного моделирования, в которые заложены соответствующие параметры землетрясения - расчётное значение магнитуды, отвечающее данному периоду повторяемости, средние координаты и глубина эпицентра. Такой подход основан на предположении о линейном отклике цунами на характер начального возмущения, которое вполне естественно для данной задачи - именно на нём основаны существующие статистические оценки связи между силой землетрясения и интенсивностью цунами [3].

Поскольку для такого источника невозможно указать конкретный механизм очага и определить его параметры согласно [4], то наиболее подходящей моделью источника является упрощённый «макросейсмический очаг» [5, 6], в котором определяющими параметрами являются магниту-да и глубина землетрясения. В данной работе предлагаемая методика оценки цунами-опасности побережья рассматривается на примере Северных, Средних и Южных Курильских островов -наиболее подверженных воздействию этих катастрофических волн на территориях Дальнего Востока России.

Методика расчёта

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Входные данные для расчётов взяты из регионального каталога землетрясений в Курило-Камчатской зоне за период 1900 - 2008 гг., в который были включены события с магнитудой не менее 4,5 [7] (афтершоки из каталога не исключались). Данные о землетрясениях были разбиты на три области, прилегающие к Северным, Средним и Южным Курильским островам (рис. 1).

Рис. 1. Границы сейсмоактивных зон в северной, центральной и южной части Курильской гряды.

Показано положение эпицентров цунамигенных землетрясений согласно [7]

На этом рисунке представлены также координаты эпицентров цунамигенных землетрясений, которые распределены в пределах западного склона Курило-Камчатского глубоководного желоба крайне неравномерно. На Северных Курилах отмечено четыре таких события, одно из которых, произошедшее 4 ноября 1952 года, по тяжести последствий и количеству жертв не имеет себе равных на тихоокеанском побережье России. На Средних Курилах таких землетрясений было всего три, причём два из них произошли недавно, в 2006 и 2007 гг. Цунами 15 ноября 2006 года также относится к числу особо опасных, хотя волны высотой 12 - 15 м обрушились на безлюдные берега островов Симушир, Кетой, Матуа и не нанесли материального ущерба. Для сравнения, в районе Южных Курильских островов зафиксировано 20 цунамигенных землетрясений, хотя интенсивность цунами была несколько ниже, чем при экстремальных событиях в центральной и северной части гряды. Но и здесь были отмечены опасные цунами, принесшие значительный материальный ущерб прибрежным населённым пунктам. Последнее из них произошло 4 октября 1994 года [8, 9].

Для выборок сильнейших землетрясений в каждой области определялись средние значения

широты р и долготы Л эпицентра, которые использовались для задания начального возмущения. Рассчитывались также среднеквадратические отклонения о^,ф данных параметров для каждого

района и расчёты проводились также для эпицентров, смещённых вдоль гряды в юго-западном и северо-восточном направлениях

{р ± Оф, Л ± Ох}.

В качестве итоговой оценки можно выбирать для каждого пункта максимальное значение из трёх вариантов расчёта, считая их равновероятными.

В работе [6] были получены оценки «эквивалентной глубины» источника цунами ^ = 36 км, которую рекомендовалось использовать в качестве априорной при моделировании цунами в области Курильской гряды. Эта величина использовалась в настоящей работе при задании начальных условий в гипотетическом очаге цунами.

Для оценки магнитуд землетрясений редкой повторяемости применялся стандартный подход, основанный на статистике экстремальных значений [10]. Эта статистика опирается на использование двойного экспоненциального распределения, которое справедливо для экстремумов, выбранных за определённые промежутки времени, вне зависимости от того, какому закону подчиняется распределение изучаемого параметра:

1 - Р(М) = ехр(- ехр(-у)), (1)

где Р(М) - вероятность превышения магнитуды М, у - приведённая переменная, линейным образом связанная с исследуемой статистической переменной:

М = а у + Ь . (2)

Коэффициенты а и Ь определялись методом средних геометрических, с минимизацией одновременно по обеим переменным. Данный метод традиционно используется при оценках высот цунами редкой повторяемости.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Эмпирические вероятности для ранжированных по возрастанию ряда максимальных магни-туд (выборка формировалась для наиболее сильных событий М > 6.5, более слабые события мало информативны с точки зрения изучения генерации цунами) [10]:

1 - р = I / N +1,

где N - длина используемого интервала наблюдений, / - номер данного максимума в ранжированном ряду.

Однако в некоторых случаях наблюдаемое распределение экстремумов плохо согласуется с данным теоретическим распределением, что, в частности, характерно для максимальных магнитуд землетрясений, ограниченных в области малых вероятностей. В таких случаях применяют нелинейную аппроксимацию зависимости между изучаемой величиной и приведённой переменной -третье предельное распределение, в котором данная зависимость выражается формулой [10]:

у = Щп^-ш)4п(ш-М)), (3)

где ^ V и ш - неизвестные параметры, которые нужно определить по наблюдённым значениям М, и соответствующим им значениям приведённой переменной у, (здесь ш - предельная магни-туда, которую не может превысить изучаемый параметр).

В данной работе применялась итерационная процедура определения параметров распределения, реализующая метод последовательных приближений. Вначале задавалось некое начальное значение предельной магнитуды ш1, из возникающей системы уравнений с двумя неизвестными методом наименьших квадратов находились значения VI и k¡. Затем для этих значений рассчитывалось ш2 и т. д. При разумном выборе начального значения итерационная процедура быстро сходится.

В зависимости от характера эмпирического распределения максимальных магнитуд выбирался один из приведённых методов расчёта магнитуды М100, отвечающей 100-летнему периоду повторяемости.

Длина разлома L и большие полуоси а и Ь эллипса (модельного источника цунами) выражаются через магнитуду М и фокальную глубину ho землетрясения следующим образом [5, 6]:

^L(км) = 0.5М -1.8, а(км) = L , Ь(км) = h0. (4)

Эти параметры использовались при задании начальных условий при численном моделировании цунами.

Результаты и обсуждение

Северные Курильские острова

Для Северных Курильских островов средние значения широты и долготы эпицентра землетрясения составили р = 50.4° с. ш. и Я = 157.3° в. д., вариации положения эпицентров весьма велики, что отражается в значениях среднеквадратических отклонений (оф=1.1°, а^=1.6°). Средняя глубина очага для выборки с М > 6.5 составила 47 км, хотя для наиболее сильных цунамигенных землетрясений с М > 7.5 она совпадает с эффективной глубиной h0 согласно [6], что подтверждает разумность её выбора в качестве начального условия.

Эмпирическое распределение магнитуд сильнейших землетрясений в районе Северных Курил удовлетворительно описывается линейной зависимостью (рис. 2), на изучаемом промежутке времени продолжительностью немногим более 100 лет выхода на предельные значения не наблюдается. Расчётные значения магнитуд редкой повторяемостью составляют М100 = 8.2, резко выделяющийся максимум - Камчатское землетрясение 5 ноября 1952 года (М = 8.5) отвечает периоду повторяемости 200 лет, что неплохо согласуется с оценками [11].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 2. Эмпирическое распределение ранжированных магнитуд землетрясений с М > 6.5 для района Северных Курил и его аппроксимация линейной зависимостью

Положение источника, отвечающего магнитуде М100 и средним значениям широты и долготы (вариант 1) и береговых пунктов, для которых производился расчёт высот волн, приведено на рис. 3. Линейные размеры очага составили 272 и 72 км, высота начального возмущения в его центре - 6.6 м. Значения расчётных высот волн в этих пунктах для данного источника и варианта со смещением его в юго-западном направлении (вариант 2) приведены в табл. 1. Вариант со смещением источника в северо-восточном направлении давал уменьшение высот волн на побережье Северных Курил, и в данной работе он не анализировался.

Рис. 3. Положение модельного источника цунами, отвечающего расчётной магнитуде М100к и пунктов, для которых определялись высоты волн цунами. Северные Курилы

Таблица 1

Распределение высот в пунктах Северных Курильских островов для вариантов расчёта В1 (ф =50°22'; Х=157°18') и В2 (ф=49°22'; Х=155°48')

Координаты пункта Наименование пункта Высота волны, м

В 1 В 2

48°57' 154°01' Экарма 0,7 0,6

49°44' 154°27' Маканруши 0,5 1,6

49°19' 154°37' Суровый 1,5 3,1

49°26' 154°41' рейд Шестакова 2,3 3,7

49°37' 154°48' Немо 1,4 2,2

49°37' 154°55' Иван-Малый 0,7 3,4

50°12' 155°01' Анциферова 0,6 1,1

50°03' 155°14' Капустный 3,6 5,8

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

50°23' 155°38' Шелехово 2,5 1,6

50°53' 155°40' Алаид 0,6 0,6

49°23' 154°50' Муссель 2,2 5,7

50° 155°25' Васильева 3,2 7,7

50°10' 155°36' Подгорное 4,9 11,7

50°40' 156°08' Северо-Курильск 10,9 13,2

50°45' 156°12' Байково 10,1 6,5

50°38' 156°22' Бабушкино 8,8 6,3

50°51' 156°30' Курбатова 7,1 3,3

50°54' 156°43' Лопатка 8,4 4,9

50°24' 156°02' Опасный 6,5 7,4

48°47' 154°02' Закатная 0,6 0,5

48°48' 154°05' Восходная 0,7 0,6

51°32' 157°41' Уташуд 8,1 8,6

51°45' 158°02' Ходутка 4,5 3,1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

52° 156°28' Опала 4,3 1,9

Наибольшие высоты волн 9 - 11 м отмечены на побережье Второго Курильского пролива, здесь они примерно в 1,5 - 2 раза больше чем на открытом тихоокеанском побережье Северных Курил и юго-восточной Камчатки. Это самый цунами-опасный участок в данном районе, что согласуется с результатами цунамирайонирования по более точной методике, приведёнными в [6, с. 137], значения высот волн составляли 9 - 12 м. Ещё один участок, на котором наблюдалось локальное усиление цунами при крайнем юго-западном положении источника - юго-восточное побережье о. Парамушир, между м. Океанский и м. Васильева (б. Океанская, Подгорное). Более высокая степень опасности цунами на этом участке также отмечена в указанной работе. Довольно высока степень опасности цунами на о. Онекотан (б. Муссель с океанской стороны), но также при втором варианте очага. На охотоморском побережье Северных Курильских островов расчётные значения высот волн повторяемостью 1 раз в 100 лет невелики для всех вариантов источника.

Таким образом, можно констатировать, что результаты расчёта по упрощённой методике как по характеру пространственного распределения расчётных высот волн повторяемостью 1 раз в 100 лет, так и по их величинам хорошо согласуются с результатами, полученными на основе более точного подхода. Приходится констатировать, что основная часть населения Северных Курил проживает на побережье с наибольшей степенью цунами-опасности, сравнительно безопасные участки при этом практически безлюдны.

Средние Курилы

В центральной части Курильской островной гряды повторяемость сильных землетрясений заметно ниже чем в северной - в выборку с М > 6.5 попало всего 38 событий. Эмпирическое распределение ранжированных максимальных магнитуд (рис. 4) также очень хорошо согласуется с линейным законом. Расчётная величина М100= 8.1 хорошо согласуется с магнитудой сильнейшего землетрясения в данном районе 13 января 2007 года. Отметим, что максимальные высоты цунами были вызваны землетрясением 15 ноября 2006 года, магнитуда которого была меньше, высокая интенсивность цунами была обусловлена малой фокальной глубиной.

Рис. 4. Эмпирическое распределение ранжированных магнитуд землетрясений с М > 6.5 для района Средних Курил и его аппроксимация линейной зависимостью

Для центральной части Курильской гряды средние значения широты и долготы эпицентра землетрясения составили р = 46.7° с. ш., Л = 153.5° в. д. Вариации координат землетрясений в данном районе существенно меньше чем на Северных Курилах (оф=0.5°, о^=0.9°), что, вероятно, обусловлено меньшим объёмом выборки. Глубина очага, как и для Северных Курил, выбиралась равной эффективной глубине ^ = 36 км.

Численное моделирование цунами выполнялось от источников со средними и смещёнными на о координатами, эквивалентной глубиной, для расчётного значения магнитуды Мюо=8.1 (рис. 5). Результаты расчётов приведены в табл. 2.

Рис. 5. Положение модельного источника цунами, отвечающего расчётной магнитуде М100к и пунктов, для которых определялись высоты волн цунами. Средние Курилы

Таблица 2

Распределение высот в пунктах Средних Курильских островов для вариантов расчёта В1 (ф =46°48'; Х=153°36'), В2 (ф=47°24'; Х=154°30') и В3 (ф=46°12'; Х=152°42')

Координаты пункта Наименование пункта Высота волны, м

В 1 В 2 В 3

46°50' 151°42' Аронт 0,6 0,4 1,7

47°10' 152°11' Советский 3,5 1,5 2,0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

46°45' 151°48' Роллин 2,4 0,7 5,2

46°53' 152°01' Дергилева 6,3 1,4 10,7

47° 152°10' Трезубец 6,5 1,8 7,6

47°08' 152°18' Отвесный 6,6 2,2 5,6

47°17' 152°30' Округлый 9,4 3 5,6

47°23' 152°29' Строжева 3,2 1,2 1,8

47°32' 152°52' Ушишир 5,9 3,6 1,9

47°41' 152°58' Южный 7,8 4,9 2,6

47°49' 153°02' Северный 3,5 4,4 2,0

48°02' 153°15' Орлова 8,1 9,8 4,2

48°08' 153°13' Лисий 1,4 2,0 0,9

48°18' 153°15' Райкоке 0,8 1,4 0,5

46°13' 150°34' Кастрикум 4,6 2,0 6,8

45°34' 149°25' Ван-дер-Линд 2,0 0,8 1,7

46°02' 150°16' Хива 3,7 2,1 5,2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

45°51' 149°41' Предчувствия 0,7 0,5 1,3

Из-за малого количества данных наблюдений для Средних Курил оценки цунами-опасности по альтернативной методике проводились только для отдельных участков, поэтому возможность для сравнения полученных результатов отсутствовала. Для большинства пунктов на тихоокеанском побережье расчётные высоты волн составляли 5 - 10 м, что представляется вполне разумными величинами, хотя и существенно меньшими, чем было получено по результатам обследования побережья после сильнейшего в данном районе землетрясения 15 ноября 2006 года [12]. Координаты этого землетрясения (ф = 46°24'; X = 154°18') близки к заданным в варианте 1, но глубина очага была существенно меньше эквивалентной (около 10 км). Наиболее вероятно, именно это обстоятельство явилось причиной более низких значений расчётных высот волн по сравнению с наблюдавшимися при сильнейшем в данном районе цунами. Но в рамках предлагаемой экспресс-методики оценки цунами-опасности учесть подобные тонкости вряд ли возможно.

Южные Курильские острова

Число землетрясений с М > 6.5 в данном районе было наибольшим - 128 событий. Эмпирическое распределение ранжированных магнитуд носит здесь существенно более сложный характер по сравнению с рассмотренными выше районами (рис. 6).

Рис. 6. Эмпирическое распределение ранжированных магнитуд землетрясений с М > 6.5 для района Южных Курил и его аппроксимация третьим предельным распределением (3)

В частности, для Южных Курил характерна стабилизация магнитуд в области больших значений - здесь отмечено несколько событий с М = 8.2, и не было событий с более высокими значениями. В таких случаях линейная аппроксимация даёт явно завышенные оценки (Мш0 = 8.5), поэтому для описания эмпирического распределения теоретической зависимостью применяют третье предельное распределение (3), имеющее верхний предел ю. Полученная кривая приведена на рис. 6. Из рисунка следует, что и третье предельное распределение не вполне адекватно отражает сложный характер эмпирического распределения, хотя расчётное значение М100 = 8.3 представляется вполне приемлемой, хотя, возможно, и несколько завышенной оценкой. Эта величина использовалась в дальнейших численных расчётах. Отметим, что это самое высокое значение М100 для Курильской гряды, соответственно и расчётные высоты волн цунами должны быть в этом районе максимальными.

Для южной части Курильской гряды средние значения широты и долготы эпицентра землетрясения составили р = 44.2° с. ш., Л = 148.8° в. д., источник расположен прямо напротив о. Итуруп. Вариации координат землетрясений в данном районе примерно такие же, как и на Северных Курилах (оф = 0.8°, ох = 1.6°). Рассматривалось также смещение источника на юго-запад, в сторону Малой Курильской гряды. При смещении источника в противоположную сторону высоты волн, кроме побережья о. Уруп, заметно уменьшились, и эти результаты в дальнейшем не анализировались. Результаты расчётов по двум положениям очага приведены в табл. 3.

Таблица 3

Распределение высот в пунктах Южных Курильских островов для вариантов расчёта В1 (ф=44°12'; Х=148°48') и В2 (ф=42°42'; Х=148°00')

Координаты пункта Наименование пункта Высота волны, м

В 1 В 2

43°25' 145°53' Танфильева 4,9 9,6

43°23' 146° Юрий 3,5 7,2

43°28' 146°10' Зеленый 10,6 12,9

43°38' 146°21' Полонского 15,1 14,6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

43°44' 146°36' Дельфин 8,5 11,8

43°44' 146°43' Церковная 10,9 17,4

43°50' 146°55' Край Света 11,2 21,1

44°35' 147°15' Урумпет 16,1 14,5

44°55' 147°39' Буревестник 17,6 10,6

45°06' 148°06' Рогатый 18,6 8,1

45°14' 148°27' Раздельный 12,1 5,0

45°20' 148°50' Бешеный 17,6 9,7

43°39' 145°31' Весло 5,9 8,3

43°54' 145°43' Мечникова 7,0 10,5

44°01' 145°52' Южно-Курильск 6,2 12,0

44°11' 146°03' Гемерлинга 7,4 14,7

44°16' 146°16' Мысовый 8,8 11,8

44°27' 146°34' Ловцова 6,6 12,9

44°06' 145°45' Спиридонова 3,6 6,8

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

44°24' 146°01' Прасолова 2,3 4,4

44°25' 146°57' Рикорда 9,3 15,4

44°40' 147°02' Кабара 1,7 4,0

45°06' 147°30' Пржевальского 3,0 4,7

45°14' 147°52' Курильск 4,0 4,9

45°26' 147°54' Брескенс 0,8 2,1

45°29' 148°35' Шлем 4,7 4,73

45°29' 148°54' Илья Муромец 3,3 2,55

Для первого варианта источника максимальные высоты волн 16 - 18 м получены на океанском побережье о. Итуруп, непосредственно напротив источника - м. Бешеный, м. Рогатый, м. Дракон, Буревестник, м. Урумпет. Это заметно больше, чем получилось по более точной методике [6, с. 134], по которой для океанского побережья о. Итуруп расчётные высоты цунами составили 8 - 10 м. Очевидно, причина этого завышения связана с тем, что реально землетрясений с М = 8.3 в районе Южных Курильских островов за анализируемый период времени не отмечалось, к тому же источники наиболее сильных цунами не находились напротив острова, как это закладывалось в качестве начальных условий варианта 1. Исключение составляет очаг одного из сильнейших землетрясений в данном районе, произошедшего 7 ноября 1958 года. Однако вызванные им волны цунами имели интенсивность существенно ниже ожидаемой - на тихоокеанском побережье о. Итуруп высота волн составляла 3 - 4 м. Так же, как и Симуширское цунами 15 ноября 2006 года [12], данное событие показывает, что предположение о линейной связи между магнитудой землетрясения и интенсивностью цунами выполняется далеко не всегда, и подобные «выбросы» осложнят применение предлагаемой методики. Тем не менее, полученные результаты можно использовать в качестве грубой предварительной оценки опасности цунами и в этом районе.

При втором варианте источника интенсивность цунами на побережье о. Итуруп уменьшается, максимальные высоты отмечены на океанском побережье о. Шикотан (16 - 20 м). Данные оценки также несколько завышены, хотя и в меньшей степени, чем в первом варианте для о. Итуруп, так как при Шикотанском цунами 5 октября 1994 года здесь наблюдались близкие значения заплесков [13].

Заключение

Выполненные расчёты показали, что для Северных Курильских островов как по характеру пространственного распределения расчётных высот волн цунами повторяемостью 1 раз в 100 лет, так и по полученным значениям предлагаемая экспресс-методика даёт хорошее согласие с более точной [6]. Самая высокая степень цунами-опасности отмечена на берегах Второго Курильского пролива, где проживает основная часть населения района и где сосредоточены портовые сооружения и промышленные объекты. Ещё один участок с высокими значениями высот цунами расположен на юго-востоке о. Парамушир, между м. Океанский и м. Васильева.

Для тихоокеанского побережья Средних Курил расчётные высоты волн составили 5 - 10 м, что существенно меньше, чем было получено по результатам обследования побережья после сильнейшего в данном районе землетрясения 15 ноября 2006 года (12 - 15 м). Это занижение обусловлено использованием в расчётах так называемой эквивалентной глубины очага землетрясения, равной 36 км [6], в то время как в 2006 году глубина была около 10 км.

Для тихоокеанского побережья о. Итуруп расчётные высоты составили 16 - 18 м, что существенно выше, чем по более точной методике [6] (8 - 10 м). Причина этого завышения связана с тем, что землетрясений с М = 8.3 в районе Южных Курильских островов за анализируемый период времени не отмечалось, к тому же источники наиболее сильных цунами не находились напротив острова, как это закладывалось в качестве начальных условий.

Анализ полученных результатов показал, что, несмотря на определённые расхождения с более точным подходом, предлагаемая методика даёт разумные оценки пространственного распределения и высот волн цунами редкой повторяемости, которые можно использовать в качестве упрощённой, предварительной оценки цунами-опасности побережья, которую можно получить быстро при сравнительно небольших трудозатратах.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Kaistrenko V. M. Probability model of tsunami runup and long - term prediction of tsunami heights / Tsunamis: Treir Science and Hazards Mitigation Proceedings International Tsunami Symposium (July 31 - August 3, 1989). Novosibirsk, 1990. - P. 249 - 253.

2. Кайстренко В.М. Вероятностная модель заплесков цунами применительно к проблеме прогноза / Цунами и сопутствующие явления. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. - С. 80 - 90.

3. Соловьёв С.Л. Повторяемость землетрясений и цунами в Тихом океане // Волны цунами. Тр. СахК-НИИ, Вып. 29. Южно-Сахалинск, 1972. С. 7 - 47.

4. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bul. Seism. Soc. Am. 1985. V. 75. P. 1135-1154.

5. Поплавский А.А., Храмушин В.Н., Непоп К.И., Королев Ю.П. Оперативный прогноз цунами на морских берегах Дальнего Востока России. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. - 273 с.

6. Поплавский А.А., Храмушин В.Н. Методы оперативного прогноза цунами и штормовых наводнений. Владивосток: Дальнаука, 2008. - 176 с.

7. Атлас Курильских островов. / Под ред. Котлякова В.М. Российская академия наук. Институт географии РАН. Тихоокеанский институт географии ДВО РАН. - М.; Владивосток: ИПЦ «ДИК», 2009. - 516 с.

8. Yeh H., Gusyakov V., Kaistrenko V. and others. The 1994 Shikotan earthquake tsunamis // PAGEOPH. -1995. - Vol. 144, No 3 / 4. - P. 856 - 874.

9. Иващенко А.И., Йех Г.и др. Шикотанское цунами 5 октября 1994 года// Докл. РАН. 1996. - Т.348, № 4. - С.532 - 538.

10. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. Пер. с англ. Татарского В.Ю. Под ред. Чибисо-ва Д.М. М.: Мир, 1965. - 450 с.

11. Федотов С.А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе // Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968. С. 121 - 150.

12. Левин Б.В., Кайстренко В.М., Ивельская Т.Н. и др. Проявления цунами 15 ноября 2006 г. на Центральных Курильских островах и результаты моделирования высот заплесков // Доклады РАН. - 2008. -Т. 419, № 1. - С. 118 - 122.

13. Королёв Ю.П., Жукова Л.Д., Золотухина Н.Д.и др. Проявления цунами 4 октября 1994 года на побережье Курильских островов // Проявления конкретных цунами. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. - С. 74 - 92.