Новости

Математики НГУ представили метод максимально быстрого определения источника 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 выявлять источник цунами. По словам сотрудницы лаборатории, старшего преподавателя ММФ НГУ Ольги Криворотько, система поможет властям и профильным ведомствам с меньшей погрешностью прогнозировать ситуацию с цунами, не углубляясь в детали математических моделей.
Криворотько отмечает, что цунами чаще всего возникают в результате подводного землетрясения, информация о котором становится известной в течение нескольких минут, так как звук в земле распространяется в десятки раз быстрее, чем в воде. При этом в подавляющем большинстве случаев прогнозы распространения цунами оказываются неверными.

"По информации о магнитуде землетрясения, углам сдвига литосферных плит и примерных координат эпицентра можно с некоторой погрешностью вычислить амплитуду источника возникшего цунами. В 80% случаев такие прогнозы бывают ложными, что влечёт за собой колоссальные расходы на эвакуацию населения и стратегических объектов. Ложные данные об источнике цунами сильно отражаются на расчёте высоты волны, набегающей на берег: каждый метр может оказаться губительным, как, например, произошло во время цунами в Японии в 2011 году", — говорит математик НГУ.

Для уточнения амплитуды источника цунами применяются методы математического моделирования. Сотрудники совместной лаборатории используют методы численного решения обратных и некорректных задач.

"Мы подбираем такие параметры источника, чтобы модельная волна цунами как можно меньше отклонялась от высоты проходящей реальной волны в океане. Реальные данные могут быть получены со спутниковых снимков или наводных станций. Измерения обрабатываются фильтрами от шумов, затем создаётся алгоритм численного решения задачи определения источника, разрабатывается программный комплекс, и алгоритм отрабатывается на тестовых задачах", — рассказывает Ольга.

Однако для предупреждения события цунами, подчёркивает математик, необходимо максимально быстро определить его источник. В этом направлении новосибирскими специалистами разработан и тестируется аналитический метод определения амплитуды переднего фронта волны, который по вычислительной скорости превосходит конечно-разностные методы в десятки раз.
Ольга Криворотько указывает на интересный факт: результаты, полученные аналитическим методом, совпадают с расчётами Джорджа Бидделя Эйри 1841 года, которые в свою очередь выведены из физических законов сохранения.
Разработанные алгоритмы в настоящее время активно тестируются на исторических данных. В лаборатории математических задач геофизики РАН есть крупная база по цунами, которые произошли с 1628 года до нашей эры 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. Она встроена в программный трёхмерный комплекс визуализации моделирования цунами, который также создали в лаборатории.
Назначение разработанной системы — поддержка и сопровождение исследований события цунами и порождающих их землетрясений, а также прогнозирование чрезвычайных ситуаций. Система сможет прогнозировать последствия и даже оценивать материальный ущерб и повреждения стратегически важных объектов.
Криворотько отмечает, что с помощью такой системы специализированные подразделения и органы власти смогут осуществлять мониторинг и прогнозирование цунами, не углубляясь в детали математических моделей. С другой стороны, учёные могут использовать продукт как удобную платформу для ведения исследовательской работы.
Отметим, что буквально на днях математик из Великобритании предложил способ остановки разрушительных волн цунами.
Читайте также
Если бы парни заполучили машину времени: подборка научных мемов
Если бы парни заполучили машину времени: подборка научных мемов
Подборка новых и вечных научных мемов.
Как человек отключает естественный отбор?
Как человек отключает естественный отбор?
Обратная сторона современной гуманистической медицины — порча генофонда
История шестиногого монстра, созданного для армии США
История шестиногого монстра, созданного для армии США
Вооруженные силы США потратили миллионы долларов на разработку гигантских шестиногих шагающих грузовиков в 1980-х годах.