Предсказание цунами

Александр Гурьянов

Волны-убийцы рождаются вдали от берега. Там их высота несколько сантиметров, но движутся они со скоростью реактивного самолета. У берега, на мелкой воде, волны замедляются и растут, иногда достигая высоты в десятки метров, и превращаются в цунами, которое разрушает все на своем пути и уносит человеческие жизни. В 2011 году в Японии произошло девятибалльное землетрясение у восточного побережья острова Хонсю, породившее небывалое цунами — волну высотой более 40 метров. Его жертвами стали шестнадцать тысяч человек.

Службы раннего оповещения недооценили силу подземных толчков, поэтому не смогли предсказать мощь явления. Современные системы предупреждения обычно использует данные о сейсмических колебаниях, чтобы по их силе оценить параметры надвигающихся волн. Есть и более прямые и затратные методы, например развертывание в океане сети буев с радиопередатчиками.

Жизнь людей в буквальном смысле требует более надежных предсказаний. Новый принцип для создания систем предупреждения предложили ученые Университетского колледжа Лондона, Института Алана Тьюринга и двух японских университетов. Его суть — применение для прогноза спутников глобального позиционирования (GPS). Работа выполнена группой, руководимой доктором Канаи Рюичи (Ryuichi Kanai) и курируемой профессором Сержем Гилласом (Serge Guillas).

Авторы проанализировали атмосферные явления во время землетрясения 2011 года и выяснили, что порожденные землетрясением океанические волны вызвали появление звуковых волн в атмосфере. Они распространились вверх, через семь минут достигли трехсоткилометровой высоты ионосферы и вызвали перемешивание ее плазмы. Это изменило динамику процессов рождения и рекомбинации в ней ионов. Усиление рекомбинации снизило концентрацию свободных электронов, а значит, модифицировало передачу радиоволн, которые спутники через ионосферу посылают к наземным станциям GPS.  На некоторых частотах радиоволны изменили свою скорость или направление распространения.

Ученые предложили статистический метод, позволяющий по характеристикам радиоволн определять распределение электронной плотности над регионом зарождения цунами. Отклонения в сигналах спутников, даже если они неравномерно распределены в пространстве, можно надежно обработать за десять минут. Метод не требует равномерных по пространству измерений. Данные о распределении электронов и законы физики плазмы дают возможность экстраполировать результаты измерений и оценить электронные концентрации над регионами, где измерений не было.

Геофизики показали, что в 2011 году метод мог бы выдать точное предупреждение за десять минут до прихода волн к побережью Японии. Это спасло бы многие жизни. Метод универсален, его можно применять для предупреждения о цунами, вызванного не только землетрясениями, но и подводными оползнями или извержениями вулканов.

Для работы японской системы GPS предупреждения нет надобности в информации от всех 1200 наземных станций страны, которые принимают и анализируют волны международной спутниковой группировки, искаженные атмосферой. Достаточно лишь данных шести десятков станций. Эта особенность позволит без затрат развернуть системы раннего предупреждения даже в небогатых странах, например островных государствах Тихого океана.

Сейчас ученые работают над увеличением пространственной детализации и амплитудной точности метода. Если, как это бывает, цунами придет очень быстро, то метод все равно полезен для предсказания второго и третьего ударов стихии и определения времени окончания цунами.


(Natural Hazards and Earth System Sciences, 22, 3, 849, 2022 - полный текст)


pic_2022_06_41.jpg

Разные разности
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...
Слезы как оружие
Женщины прекрасно знают, что стоит пустить в ход слезы, как еще секунду назад грозный, орущий и злобный мужчина вдруг обмякает, теряется и становится похожим на кроткую овечку. Откуда такая обезоруживающая сила женских слез? В чем здесь дело?