Научная статья на тему 'Предвычисление цунами по данным сети глубоководных станций'

Предвычисление цунами по данным сети глубоководных станций Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
84
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОГНОЗ ЦУНАМИ / TSUNAMI FORECASTING / УРОВЕНЬ МОРЯ / SEA LEVEL / DONET / ДЛИННЫЕ ВОЛНЫ / LONG WAVES / ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / NUMERICAL SIMULATION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Носов Михаил Александрович, Григорьева Софья Сергеевна

Предложен подход к оперативному прогнозу цунами, основанный на предвычислении уровня моря по данным густой сети глубоководных станций. Подход применен к расчету волн цунами 11 марта 2011 г. на побережье п-ова Кии (Япония). В качестве входных данных использовались записи вариаций придонного давления, полученные станциями DONET. Результаты расчетов сопоставлены с данными береговых мареографов JMA. Установлено, что хорошо воспроизводятся только две-три первых волны на береговых мареографах, ближайших к системе DONET. Обсуждаются причины рассогласования измеренных и предвычисленных вариаций уровня моря. Предложены принципы оптимального расположения станций для предвычисления цунами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Носов Михаил Александрович, Григорьева Софья Сергеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Предвычисление цунами по данным сети глубоководных станций»

Предвычисление цунами по данным сети глубоководных станций

М. А. Носовa, С. С. Григорьеваb

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, физический факультет, кафедра физики моря и вод суши. Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2.

E-mail: a nosov@phys.msu.ru, b sofi.grigorieva@gmail.com

Статья поступила 26.01.2015, подписана в печать 26.03.2015.

Предложен подход к оперативному прогнозу цунами, основанный на предвычислении уровня моря по данным густой сети глубоководных станций. Подход применен к расчету волн цунами 11 марта 2011 г. на побережье п-ова Кии (Япония). В качестве входных данных использовались записи вариаций придонного давления, полученные станциями DONET. Результаты расчетов сопоставлены с данными береговых мареографов JMA. Установлено, что хорошо воспроизводятся только две-три первых волны на береговых мареографах, ближайших к системе DONET. Обсуждаются причины рассогласования измеренных и предвычисленных вариаций уровня моря. Предложены принципы оптимального расположения станций для предвычисления цунами.

Ключевые слова: прогноз цунами, уровень моря, DONET, длинные волны, численное моделирование.

УДК: 551.466. PACS: 91.30.Nw.

Введение

Сложность и неоднозначность связи между цунами и подводными землетрясениями значительно затрудняют выработку оперативного прогноза высот волн цунами по сейсмическим данным [1-4]. Для уточнения прогноза и повышения его надежности всегда используются фактические данные об эволюции волн цунами, получаемые как с традиционных береговых мареографов, так и со станций уровня моря, установленных в открытом океане. Идея о заблаговременной регистрации волн цунами вдали от побережья донными датчиками давления была предложена еще в 1960-е — 1970-е гг. С. Л. Соловьёвым [5, 6]. Но только в начале XXI в. развитие технологий обеспечило широкую реализацию этой идеи на практике в таких системах, как DART [7], GITEWS [8], NEPTUNE [9], EMSO [10], DONET [11, 12]. Методики прогноза цунами, основанные на использовании данных глубоководных станций, разрабатывались многими исследователями [9, 13-18].

Настоящий прорыв в области глубоководных измерений уровня моря произошел в 2010-2011 гг., когда агентство JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology) установило систему донных обсерваторий DONET (Dense Oceanfloor Network for Earthquakes and Tsunamis), соединенных кабельными линиями с береговым центром обработки данных [11, 12]. DONET выгодно отличается от иных подобных систем тем, что представляет собой «густую сеть» измерителей — своеобразную «антенну» из 20 станций, развернутую на дне океана на глубинах от 1900 до 4400 м. Расстояние между станциями (15-20 км) меньше типичной длины волны цунами, что обеспечивает возможность восстановления движений поверхности океана при прохождении цунами. В текущем году характеристики «антенны» будут существенно улучшены — в рамках проекта DONET2 планируется установка еще 29 станций.

Наличие густой сети измерителей уровня моря открывает новые возможности для оперативного

предвычисления волн цунами. Главная идея предлагаемого нами метода прогноза заключается в том, что для расчета цунами используются только фактические данные об уровне моря, полученные со станций, расположенных на расстояниях, которые обеспечивают необходимую заблаговременность. Данные об уровне моря усваиваются гидродинамической численной моделью, при помощи которой в режиме реального времени и на регулярной основе рассчитываются колебания уровня моря на побережье.

Предлагаемый нами метод прогноза по сравнению с традиционным подходом, основанном на анализе сейсмических данных, обладает следующими важнейшими преимуществами. Во-первых, из рассмотрения исключаются ненадежная первичная сейсмическая информация и неоднозначная связь между цунами и землетрясением. Во-вторых, автоматически учитываются вариации уровня моря, обязанные не только землетрясениям, но и любым иным причинам (приливообразующие силы, подводные оползни, атмосферное воздействие, подводные вулканические извержения и др.). В-третьих, численное моделирование динамики волн выполняется в относительно небольшой расчетной области, включающей в себя только защищаемый участок побережья и ближайшие к нему станции уровня моря. В силу того что отпадает необходимость воспроизведения цунами на обширной акватории — вдали от защищаемого участка побережья, в том числе в области очага, расчеты могут проводиться в режиме реального времени даже без привлечения суперкомпьютеров. В-четвертых, предлагаемый метод прогноза может быть полностью автоматизирован.

Настоящая работа преследует следующие основные цели: 1) создание прототипа системы прогноза; 2) демонстрация возможности предвычисления цунами по данным густой сети глубоководных станций; 3) обсуждение принципов расположения станций для оптимального решения задачи оперативного прогноза цунами.

1. Численная модель

Численное моделирование динамики цунами проводилось в расчетной области, представленной на рис. 1. Расчетная область примыкает к восточному побережью полуострова Кии (о-в Хонсю, Япония), вблизи которого расположены глубоководные станции системы ООЫБТ. К моменту катастрофического землетрясения у побережья Японии (землетрясение Тохоку, 11 марта 2011 г., 05 ч 46 мин 24 с иТС, М¥ = 9.0) функционировало 10 станций ООЫБТ, все они успешно записали как само сейсмическое событие, так и последовавшие за ним волны цунами [12, 19]. Именно эти 10 станций показаны на рис. 1 черными треугольниками. Красными треугольниками отмечено положение береговых стан-

ций уровня моря, принадлежащих агентству JMA (Japan Meteorological Agency).

Эпицентр землетрясения Тохоку, вызвавшего разрушительное цунами на тихоокеанском побережье Японских островов севернее 35° с.ш., находился на весьма значительном расстоянии (~ 800 км) от полуострова Кии. По данным станций JMA амплитуда волн цунами на побережье п-ова Кии была незначительной (~ 1 м). В этой связи для описания динамики волн цунами в рассматриваемой области целесообразно использовать линейную теорию длинных волн [20, 21]. В рамках этой теории уравнения гидродинамики сводятся к волновому уравнению [22]:

0 - gv(H vq=а

(1)

Рис. 1. Расчетная область. Масштаб расстояний 10 км изображен в правом нижнем углу. Изобаты построены с шагом 100 м. Местоположение глубоководных станций ООЫБТ (черные треугольники) и береговых станций JMA (красные треугольники). Изохроны распространения длинных волн из пункта Owase (черные пунктирные линии) построены с шагом 100 с. Расположение гипотетических станций для решения задачи прогноза волн цунами в пункте Owase (фиолетовые квадраты с номерами). Радиус оранжевых окружностей соответствует теоретической оценке (5) максимально возможного расстояния между станциями

где £ — смещение свободной поверхности воды от равновесного положения; g — ускорение силы тяжести; V — дифференциальный оператор, действующий в горизонтальной плоскости; Н — глубина океана. Уравнение (1) решалось с начальными условиями

(4)

«=0 § = 0

(2)

физический смысл которых состоит в отсутствии смещения поверхности и скорости течения в начальный момент времени I = 0. Вдоль линии берега, точнее вдоль изобаты Н = Н0, ставилось условие непротекания:

дп 0

(3)

где n — нормаль к линии берега. На внешних границах области, проходящих по морю, ставилось условие свободного прохода первого порядка.

Задача (1)-(3) решалась в сферической системе координат численно явным конечно-разностным методом на прямоугольной сетке. Прямоугольная расчетная область простиралась по долготе от 135.5 до 138° в.д. и по широте от 32.5 до 35.2° с.ш. (см. рис. 1). Глубины океана в узлах расчетной сетки определялись методом линейной интерполяции по батиметрии Японского центра океанографических данных (JODC — Expert Grid data for Geographic — 500 m). Шаги сетки по долготе и широте составляли ALon = 30 угл. с и ALat = 25 угл. с, что обеспечивало примерно одинаковый шаг в метрах (Д « 770 м) в долготном и широтном направлениях. Шаг по времени определяется критерием Куранта-Фридрихса-Леви (Courant-Friedrichs-Le-wy condition): Д1 < Д/^gHmax, где Hmax — максимальная глубина океана в расчетной области; Д — шаг сетки по пространству, выраженный в метрах. В расчетах шаг по времени составлял Д1« 1.8 c.

Ввод данных об уровне моря осуществлялся следующим образом. В узловых точках расчетной области, соответствующих местоположению станций DONET, на каждом шаге по времени вводились измеренные значения уровня моря (отклонение уровня от среднего за период наблюдений значения), интерполированные на текущее модельное время.

2. Подготовка входных данных

Сигнал, регистрируемый датчиком давления станции DONET, представляет собой суперпозицию проявлений сейсмических, гидроакустических и гравитационных волн, а также гидростатического давления [12, 19, 23, 24]. Для получения физически адекватного результата в длинноволновую модель (1 )-(3) должны быть введены колебания уровня моря, соответствующие именно длинным гравитационным волнам. Следовательно, исходный сигнал должен быть подвергнут фильтрации и пересчету в колебания уровня моря. Обоснуем выбор частоты отсечки фильтра fc.

В теории потенциальных гравитационных волн на воде известна формула, связывающая смещение свободной поверхности £ и вариации придонного

давления p для монохроматической волны [25]

±- = 1

pgi ch(kH)

где р — плотность воды; k — волновое число, связанное с циклической частотой ш дисперсионным соотношением ш2 = gk th(kH). Длинные волны идеально проявляются в вариациях придонного

давления: lim (p/pg£) = 1. При уменьшении длины

kH ^0

волны (увеличении частоты) амплитуда вариаций давления экспоненциально быстро уменьшается. Короткие (высокочастотные) волны не создают колебаний давления на дне: lim (p/pg£) = 0. В качестве

kH

критерия разделения волн на длинные и короткие выберем такую длину волны Ас (частоту fc), при которой происходит 10-процентное ослабление амплитуды вариаций давления: p/pg£ = 0.9. Из формулы (4) получаем Ас « 13.5H (fc « 0.0718VgT#). Длинные (низкочастотные) гравитационные волны диапазона А > Ас (f < fc) регистрируются донным датчиком давления практически без искажений. Короткие (высокочастотные) волны А < Ас (f > fc) ослабляются и искажаются, поэтому их целесообразно исключить из рассмотрения.

Сейсмические и гидроакустические волны также способны вызывать вариации придонного давления [19, 21, 23, 24]. В интересующем нас диапазоне f < fc гидроакустические волны, очевидно, не проявляются, так как они приурочены к заведомо более высокочастотному диапазону f ^ c/4H (fc с c/4H), где c — скорость звука в воде. Но в частотном диапазоне f < c/4H распространяющиеся сейсмические волны порождают вынужденные колебания водного слоя. Амплитуда вариаций давления в режиме вынужденных колебаний оценивается сверху по формуле, вытекающей из второго закона Ньютона: p = pH а, где а — вертикальное ускорение колебаний дна [19, 23]. В силу известной связи ускорения и частоты (а ~ f2) при уменьшении частоты амплитуда вариаций давления квадратично быстро спадает. Следовательно, в низкочастотном диапазоне f < fc вынужденные колебания должны проявляться слабо. Кроме того, далеко не любое землетрясение способно порождать низкочастотные сейсмические волны. Максимальный период сейсмических волн определяется продолжительностью вспарывания разрыва в очаге землетрясения. По данным Геологической службы США (USGS), для землетрясения Тохоку эта величина составляла примерно 150 с.

Большинство из функционировавших во время рассматриваемого события станций DONET расположены на глубинах около 2000 м. Этой глубине соответствует частота отсечки фильтра fc « 0.005 Гц. Для удаления высокочастотной составляющей сигналов применялось вейвлет-преобразование Морле. Для пересчета вариаций давления в смещении свободной поверхности использовались следующие значения плотности воды и ускорения свободного падения: р = 1030 кг/м3, g = 9.8 м/с2. Вариации уровня моря, восстановленные по данным станций DONET, представлены на рис. 2. Видно, что фильтрованный сигнал содержит в себе только волны

М\у 9.0

а о

£

00:00 06:00 12:00 18:00 00:00

Время, ЦТС

Рис. 2. Входные данные численной модели — вариации уровня моря, восстановленные по измерениям давления донными станциями ООЫЕТ за период с 00:00 до 24:00 ОТС 11 марта 2011 г. Вертикальной линией отмечен момент начала землетрясения Тохоку Mw9.0 (05 ч 46 мин 24 с ОТС)

цунами и приливы. Проявления сейсмических волн не наблюдается, хотя в исходных записях их амплитуда превышала сигнал цунами более чем на порядок [12, 19].

Примечательно, что в предлагаемом нами методе нет необходимости избавляться от приливной компоненты сигнала, как это делают авторы работ [9, 17, 18]. Напротив, воспроизведение цунами совместно с приливом имеет важнейшее практическое значение, так как приход волны цунами на высокой фазе прилива может иметь более тяжелые последствия.

3. Результаты и их обсуждение

Для демонстрации возможности предвычисления колебаний уровня у побережья по данным глубоководных станций воспользуемся записями береговых мареографов ЛМЛ, местоположение которых показано на рис. 1 красными треугольниками. Два мареографа ЛМЛ расположены в непосредственной близости от системы ООЫЕТ (Китапо, О'азе), а два — на некотором удалении (ЛкаЬапе, Ога§ат1).

На рис. 3 записи береговых мареографов ЛМЛ показаны черными кривыми. Красные кривые соответствуют численному расчету, выполненному для этих пунктов по данным глубоководных станций ООЫЕТ. Из рисунка видно, что приливные колебания уровня во всех случаях воспроизводятся с точностью, достаточной для практических нужд. Хорошая воспроизводимость приливных колебаний объясняется тем, что длина приливных волн заметно превосходит размеры расчетной области.

Для ближайших к системе ООЫЕТ береговых станций Китапо и О'азе амплитуда лидирующей волны цунами воспроизводится с очень хорошей точностью (несколько процентов). В принципе для станций Китапо и О'азе можно даже говорить о приемлемом качестве предвычисления цунами в течение 1.5-2 ч после вступления лидирующей волны (2-3 первых волны). На больших временах для этих станций «прогноз» амплитуды колебаний оказывается завышенным в 2-5 раз. На возможных причинах этого эффекта мы остановимся ниже.

На удаленных станциях Ога§ат1 и ЛкаЬапе амплитуда первых волн оказывается недооцененной примерно на 50 и 30% соответственно. Кроме того, расчетное время вступления волны на станции ЛкаЬапе заметно запаздывает по сравнению с фактическим. Что касается «прогноза» на больших временах, то в данном случае амплитуда волн оказывается заниженной в несколько раз.

Основная причина расхождения предвычислен-ных и измеренных волновых форм на больших временах связана с тем, что реальные волны цунами достигают береговых станций различными путями, часть которых проходит вне области постановки станций ООЫЕТ. Особенно ярко эта причина проявляется, конечно, для удаленных станций ЛкаЬапе и Ога§ат1, в этих случаях расхождение наблюдается даже на стадии лидирующей волны цунами. Хорошее согласование первых волн для станций Китапо и О'азе объясняется тем, что лидирующие волны на своем пути к побережью проходили область постановки системы ООЫЕТ. На больших временах к пунктам Китапо и О'азе начинают подходить волны с иных направлений — те, которые миновали область постановки глубоководных станций. Переоценка амплитуд предвычисленных волн на этих станциях, по-видимому, объясняется резонансной раскачкой краевых волн (волн, захваченных прибрежными формами рельефа дна) [26].

Для решения проблемы расхождения предвы-численных и фактических колебаний уровня моря существуют по крайней мере два пути. Первый путь сопряжен с изменением принципа расположения донных станций. Принцип, используемый ныне в системе ООЫЕТ, предполагает площадное покрытие станциями некоторой области. Расположение станций, предназначенных для прогноза цунами, должно быть иным — вдоль некоторого контура, охватывающего защищаемый участок побережья. Такой принцип постановки станций позволяет: 1) учесть все возможные пути распространения волн, приходящих к защищаемому участку побережья; 2) математическая постановка задачи о предвычислении волн приобретает вид классической начально-краевой задачи; 3) линейная постановка измерителей по сравнению

М«г 9.0

9.0

Ми 9.0

Ми 9.0

Время, иТС

Рис. 3. Вариации уровня моря в береговых пунктах АкаЬапе, Китапо, 0\уаэе и ига§агш за период с 00:00 до 24:00 иТС 11 марта 2011 г.: зарегистрированные береговыми станциями JMA (сплошная кривая) и предвычисленные с использованием данных сети глубоководных станций ООЫЕТ (пунктирная кривая). Вертикальной линией отмечен момент начала землетрясения Тохоку М\у9.0 (05 ч 46 мин 24 с иТС)

с площадной требует меньшего числа станций и, следовательно, экономически более выгодна.

Точная разработка схемы постановки станций выходит за рамки этой статьи. Здесь мы ограничимся представлением базовых принципов расположения станций, выбрав в качестве защищаемого участка побережья пункт О'азе. На рис. 1 представлены изохроны распространения длинных волн от пункта О'азе, рассчитанные лучевым методом. Для обеспечения прогноза измерители уровня моря должны окружать О'азе, находясь на расстояниях, обеспечивающих заданное время добегания, например 1200 с.

Предлагается следующий алгоритм выбора местоположения станций: 1) выбор защищаемого пункт побережья (О'азе); 2) расчет изохрон распространения длинных волн из защищаемого пункта;

3) выбор заблаговременности прогноза (1200 с);

4) определение максимальной глубины океана на выбранной изохроне (Ятах к 3500 м); 5) расчет критической частоты по формуле ¡с к 0.0718л/^ТНтаХ (\с к 0.0038 Гц), которую далее принимаем единой для всех станций (для станций, расположенных на меньших глубинах, частоты [ < [с будут заведомо соответствовать длинным волнам); 6) определение точек расположения станций вдоль выбранной изо-хроны (или за ее пределами). Для аккуратного воспроизведения волн расстояние между станциями не должно превышать половины минимальной длины волны, которая рассчитывается по критической частоте и скорости длинных волн:

й < Атш/2 = ^ёН/2!с к VН ■ Ятах. (5)

Схема расположения станций, построенная в соответствии с описанным выше алгоритмом, представлена на рис. 1. Станции показаны фиолетовыми квадратами с порядковыми номерами. Радиусы окружностей показывают максимальное расстояние между станциями, вычисленное по формуле (5). Видно, что для прикрытия пункта О'азе достаточно 17 станций.

Коротко остановимся на математической формулировке задачи. Расчетная область ограничена частично сушей, а частично — контуром, проходящим через набор станций уровня моря. Интерполируя уровень моря вдоль этого контура в точках между станциями, мы получаем колебания уровня на внешней границе расчетной области (условие Дирихле). На границе, проходящей вдоль линии берега, ставится условие отражения (3) (условие Неймана). Внутри области решается волновое уравнение с переменным коэффициентом (1). Заметим, что учет нелинейности, в том числе донного трения, требует решения более сложной задачи в переменных «смещение свободной поверхности — вектор скорости течения». Для такой задачи на внешней границе следует задать не только смещение свободной поверхности, но и вектор скорости течения. Следовательно, донные станции должны обеспечивать возможность измерения или расчета скорости течения. В принципе искомый вектор скорости рассчитывается по трем близлежащим (й < АтШ/2) станциям уровня моря, если они не расположены на одной линии. Послед-

нее требование, конечно, увеличивает необходимое число станций.

Для реализации второго пути, по-видимому, будет достаточно информации, получаемой с уже имеющегося набора станций. Однако этот путь характеризуется значительной вычислительной трудоемкостью. Суть подхода состоит в следующем. Защищаемый пункт побережья и система глубоководных станций оконтуриваются некоторой внешней границей, проходящей по морю. На первом этапе решается обратная задача — восстанавливаются колебания уровня моря на этой внешней границе. На втором этапе решается прямая задача по расчету колебаний уровня моря на побережье, вызванных восстановленным возмущением на внешней границе. Близкая методика использовалась, например, в работах [17, 18]. Но авторы этих работ из решения обратной задачи восстанавливали волновое поле в области источника цунами, что, несомненно, представляет большой интерес с научной точки зрения, но усложняет решение практической задачи прогноза. Предложенная нами схема представляется более экономичной.

Заключение

Предложен метод предвычисления колебаний уровня моря на побережье по данным густой сети глубоководных станций. Главная особенность метода состоит в том, что он работает без привлечения ненадежной первичной сейсмической информации и не использует сложную и неоднозначную связь между цунами и землетрясением. Кроме того, метод позволяет совместно воспроизводить цунами и приливы, а также характеризуется экономичной вычислительной схемой.

В качестве входных данных метод использует данные о вариациях уровня моря, полученные с использованием глубоководных датчиков давления. Предложен физически обоснованный способ фильтрации зарегистрированных вариаций давления для восстановления колебаний уровня моря, соответствующих длинным гравитационным волнам (цунами, приливы).

Метод применен к анализу волнового поля вблизи полуострова Кии (Япония) во время цунами Тохоку, произошедшего 11 марта 2011 г. В качестве входных данных использовались записи глубоководных станций ООЫЕТ. Результаты расчетов сопоставлены с данными береговых мареографов ЛМЛ. Установлено, что метод позволяет воспроизводить приливы и начальную стадию волн цунами для береговых станций, расположенных вблизи системы ООЫЕТ. Развитие волнового процесса на больших временах не восстанавливается. Основная причина рассогласования предвычисленных и измеренных колебаний уровня моря состоит в расположении станций ООЫЕТ. Предложена схема расположения станций уровня моря, позволяющая оптимально решать задачу прогноза цунами без привлечения сейсмической информации.

Авторы выражают благодарность профессорам А.Н. Боголюбову и А. А. Быкову за полезные обсуждения, а также признательны ЛЛМБТЕС, ЛМЛ и ЛООС за предоставленные данные.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты 13-05-92100, 13-05-00337).

Список литературы

1. Gusiakov V.K. // Pure and Applied Geophysics. 2011. 168. P. 2033.

2. Bolshakova A.V., Nosov M.A. // Pure and Applied Geophysics. 2011. 168. P. 2023.

3. Носов М.А. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. 50, № 5. С. 540.

4. Nosov M.A., Bolshakova A.V., Kolesov S.V. // Pure and Applied Geophysics. 2014. 171. P. 3515.

5. Соловьёв С.Л. Проблема цунами. М., 1968. С. 7.

6. Жак В.М., Соловьёв С.Л. // Докл. АН СССР. 1971. 198, № 4. С. 816.

7. Bernard E, Meinig C. // Proc. Oceans'11 MTS/IEEE. Kona, IEEE, Piscataway, NJ, 19-22 September 2011. 2011. N 6106894.

8. MUnch U., Rudoloff A., Lauterjung J. // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. 11. P. 765.

9. Thomson R., Fine I., Rabinovich A. et al. // Geophys. Res. Lett. 2011. 38. L11701.

10. Favali P., Beranzoli L. // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. Sec A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2009. 602, N 1. P. 21.

11. Kaneda Y. // Proc. OCEANS Conf. 2010.

12. Matsumoto H., Kaneda Y. // Proc. 11th SEGJ Intern. Symp. Yokohama, Japan. 2013. P. 493.

13. Baba T., Hirata K., Kaneda Y. // Geophys. Res. Lett. 2004. 31. L08303.

14. Titov V.V., Gonz'alez F.I., Bernard E.N. et al. // Nat. Hazards. 2005. 35. P. 35.

15. Takayama H. // Pap. Meteorol. Geophys. 2008. 59. P. 83.

16. Hayashi Y. // Earth Planets Space. 2010. 62. P. 269.

17. Tsushima H., Hino R., Fujimoto H. et al. // J. Geophys. Res. 2009. 114. B06309.

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

18. Tsushima H., Hirata K., Hayashi Y. et al. // Earth Planets Space. 2011. 63. P. 821.

19. Носов М.А., Семенцов К.А., Колесов С.В. и др. // Докл. РАН. 2015. 461, № 5. С. 593.

20. Пелиновский Е.Н. Гидродинамика волн цунами. Н.Новгород, 1996.

21. Levin B.W., Nosov M.A. // Physics of Tsunamis. Dordrecht, 2009.

22. Nosov M.A., Kolesov S.V. // Pure and Applied Geophysics. 2011. 168, N 6-7. P. 1223.

23. Bolshakova A., Inoue S., Kolesov S. et al. // Russ. J. Earth. Sci. 2011. 12. ES2005.

24. Nosov M.A, Kolesov S.V. // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2007. 7. P. 243.

25. Лакомб А. Физическая океанография. М., 1974. (La-combe H. Cours d'oceanographie physique: Théories de la circulation génerale. Houles et vagues. P., 1965.

26. Munk W., Snodgrass F., Carrier G. // Science. 1956. 123, N 3187. P. 127.

Tsunami forecasting based on deepwater-station data M.A. Nosova, S.S. Grigorievab

Department of Marine and Inland Water Physics, Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University, Moscow 119991, Russia.

E-mail: a nosov@phys.msu.ru, b sofi.grigorieva@gmail.com.

Short-term forecasting of tsunamis is proposed by sea-level prediction based on the data of a dense network of deepwater stations. This approach was applied to calculate tsunami waves on March 11, 2011 in the Kii Peninsular coast (Japan). Variations in bottom pressure recorded by DONET stations were used as the input data. The calculation results were compared with the data of JMA coastal tide gauges. Only the two to three first waves that were recorded with coastal tide gauges that were closest to the DONET system were reconstructed with sufficient accuracy. The reasons for the inconsistency between the measured and predicted sea-level variations are discussed. Principles of optimal layout of deep-water stations for tsunami forecasting are suggested.

Keywords: tsunami forecasting, sea level, DONET, long waves, numerical simulation. PACS: 91.30.Nw. Received 26 January 2015.

English version: Moscow University Physics Bulletin 4(2015).

Сведения об авторах

1. Носов Михаил Александрович — докт. физ.-мат. наук, доцент, профессор; тел.: (495) 939-36-98, e-mail: nosov@phys.msu.ru.

2. Григорьева Софья Сергеевна —студентка; тел.: (495) 939-36-98, e-mail: sofi.grigorieva@gmail.com.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.