Введение к работе
Актуальность темы. Проблема эффективной защиты от грозного стихийного бедствия - цунами по-прежнему актуальна для цунамиопасных районов земного шара, в частности для Тихоокеанского побережья России. Среди основных путей борьбы с цунами можно выделить: оперативное их предсказание с последующей эвакуацией населения, постройка защитных сооружений (дамб, насыпей, волноломов) и районирование цунамиопасных районов. Перечисленные способы борьбы с цунами обычно применяются в комплексе и взаимно дополняют друг друга. При этом одной из важнейших проблем в системах предупреждения о цунами является проблема прогноза цунамигенности произошедшего подводного землетрясения.
Общепризнанным способом определения цунамигенности землетрясения во всех действующих оперативных системах предупреждения о цунами является использование корреляции между магнитудой, размером очага произошедшего подводного землетрясения, глубиной источника и цунамигенностью (способностью землетрясения генерировать цунами) (Watanabe, 1970; Geller, 1976; Соловьев, Бурымская, 1981; Бурымская и др. 1981; Okal 1988; Okal, Talandier, 1989а; Talandier, Okal, 1989b). Этот способ позволяет не пропускать цунами, но приводит к появлению большого числа ложных тревог. Так все тревоги, объявленные в СССР с 1960 по 1980 годы для землетрясений, произошедших вблизи Японии {МзП), были ложными (Го и др. 1981). Одна ложная тревога в ценах 1980 года обходится приблизительно в 100 тысяч рублей (Соловьев 1972). Кроме того, большое число ложных тревог приводит к потере доверия населения к тревогам, что может вызвать большие человеческие жертвы в случае прихода реальной большой волны цунами (Eaton et al 1961). Такое большое число ложных тревог происходит из-за того, что при одинаковых значениях магнитуды, размера очага и глубины источника землетрясения параметры порожденной им волны цунами могут сильно различаться в зависимости от свойств пород морского дна над очагом, времени вспарывания разрыва, амплитуды сейсмотектонической подвижки дна и других причин. Поэтому
выявление .надежных и независимых критериев цунамигенности произошедшего подводного землетрясения остается одной из сложных и нерешенных задач физики очага землетрясения.
В качестве таких критериев можно использовать информацию о других типах волн кроме сейсмических, скорости которых значительно превосходят скорость волны цунами. В частности, подводные землетрясения часто сопровождаются генерацией акустических колебаний в водном слое. Звуковые волны, генерируемые землетрясением, при определенных условиях могут быть захвачены в подводный звуковой канал (ПЗК) и обнаруживаются на сейсмических записях в виде "третьего вступления" волн или Г-фазы (Linehan, 1940; Tolstoy, Ewing, 19S0; Соловьев и др., 1968; Кадыков, 1986). Первые предложения использовать Г-фазу для получения дополнительной информации о цунамигенности землетрясений относятся к 50-м годам сразу же после обнаружения и объяснения сверхдальнего распространения звука в океане (Ewing et al., 1950; Бреховских, 1956). Однако сам факт наличия третьего вступления на сейсмических записях не дает дополнительной информации о цунамигенности произошедшего подводного землетрясения (Соловьев и др., 1968). Значительно более перспективным представляется исследование генетической связи между параметрами Т-фазы и способностью землетрясения генерировать цунами.
Цель работы- Определение характеристик акустического поля в водном слое, возбуждаемого подводным землетрясением, перспективных с точки зрения повышения надежности прогноза его цунамигености.
Основные задачи,
1. Исследование структуры акустического поля в
окрестности очага землетрясения во время действия
тектонических процессов на дне океана и после завершения
активной тектонической деятельности;
2. Определение границ частотного диапазона акустического
поля, дающего дополнительную информацию о цунамигенности
произошедшего подводного землетрясения;
-
Изучение процессов рассеяния и распространения излученных акустических сигналов водном слое, в том числе их захвата в ПЗК.
-
Исследование возможности регистрации акустических сигналов указанного диапазона частот в шельфовой зоне.
При решении поставленных задач использовались теоретические расчеты, а также программная система для численных вычислений MathCad.
Научная новизна. Автором
получены уравнения,, описывающие структуру гидроакустического поля в результате сверхзвукового движения подвижки дна океана с вертикальной компонентой смещения, которая эффективно генерирует как звуковые колебания в водном слое, так и волну цунами на поверхности океана;
получены уравнения, описывающие структуру гидроакустического поля после мгновенной остановки подвижки дна;
путем численного моделирования с использованием натурных данных по спектрам сейсмических движений в очаге землетрясений, а также модельных спектров получена оценка частотного диапазона акустического поля, дающего дополнительную информацию о цунамигенности произошедшего подводного землетрясения (от 15-30 до 100-200 Гц и выше). Полученные теоретические оценки подтверждены данными гидрофонных измерений Г-фазы цунамигенных и нецунамигенных землетрясений (Walker, Bernard, 1993);
предложен новый механизм формирования Г-фазы в условиях ровного горизонтального дна, обусловленный прямым захвіїтом излученных слабых ударных волн в ПЗК для подвижек со скоростями вспарывания, не пресыщающими 2.5 км/с.
- показано, что для остальных подвижек доля излученной
акустической энергии в диапазоне частот 10-100 Гц,
захваченной в ПЗК из-за рассеяния на объемных
неоднородностях- в водной толще, на расстоянии 2000
километров от источника превышает средний уровень шумов
океана в этом диапазоне частот;
Перечисленные положения выносятся на защиту.
Практическая ценность. Изученные характеристики акустического поля несут важную дополнительную информацию э цунамигенности произошедшего подводною землетрясения и могут быть использованы в системах предупреждения о цунами с целью повышения надежности оперативного прогноза цунами. Использование этой информации в оперативных системах предупреждения о цунами может уменьшить число ложных тревог, дать выигрыш во времени для принятия решения о цунамигенности произошедшего подводного землетрясения. Предложенный критерий цунамигенности защищен Авт. свил. N 1584585 от 1989 года.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на Всесоюзных совещаниях по цунами (Звенигород, 1983; Горький, 1984, 1990), Всесоюзном конгрессе океанологов (Ленинград, 1986), XII и ХШ Международных симпозиумах по цунами (Новосибирск, 1989; Токио, Япония, 1993), Международной школе-семинаре "Набегание длинных волн на берег" (Лос-Анжелес, США, 1990); XIX заседании Европейского геофизического сообщества (Эдинбург, Великобритания, 1992); Международном конгрессе механиков (Хайфа, Израиль, 1992).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав и заключения, изложенных на страницах
машинописного текста, содержит рисунков, 4 таблицы и список литературы из наименований.
Работа выполнена во время обучения в очной- аспирантуре Института океанологии им. П.П.Ширшова АН СССР и в лаборатории математического моделирования геологических процессов ВНИИ Геосистем.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю работы академику РАН С.Л.Соловьеву за постоянное внимание и поддержку.
Основные результаты получены автором лично и совместно с к.ф.-м.н. С.Л.Лопатниковым и к.ф.-м.н. В.Е.Роком. Автор искренне благодарен им за помощь в постановке задач и интерпретации результатов.
Автор благодарит к.ф.-м.н. Б.Я.Ґуревича, консультациями и дружеской поддержкой которого он пользовался в процессе выполнения работы.
Автор благодарен А. А. Воробьеву, ВЛ.Горштейну, В.Б.Зырянову, Е.Э.Харловой, Г.А.Ивановой, всем сотрудникам лаборатории математического моделирования геопроцессов за помощь в подготовке работы и многочисленные полезные обсуждения.
Автор благодарит к.ф.-м.н. И.А.Береснева, предоставившего в его распоряжение натурные данные по спектрам землетрясений, измеренных на Тайване. Массив данных о сильных сейсмических движениях SMART 1 получен в результате регистрации группой сейсмических станций Калифорнийского университета в Беркли и Института наук о Земле Академии наук Тайваня.
![Диагностические возможности регистрации спонтанной биоэлектрической активности и механизмы изменения функционального состояния спинного мозга при повреждении [Электронный ресурс]](/i/i/4363/209701.png "Диагностические возможности регистрации спонтанной биоэлектрической активности и механизмы изменения функционального состояния спинного мозга при повреждении [Электронный ресурс] Шапкин Андрей Григорьевич")
