Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
55
Собрать с различных станций данные по Г-фазе и надежно установить местоположение ее излучателей совершенно невозможно за то короткое время, которое необходимо для прогноза цунами. Для преодоления этой трудности Джонсон [294] предложил использовать систему гидрофонов на одной станции и рассчитывать азимут приходящего сигнала с помощью взаимного корреляционного анализа.
При наличии афтершока могут возникнуть некоторые затруднения в точном определении длительности Г-фазы (время между приходом Г-фазы от первого и последнего излучателя, возбужденных главным толчком). Джонсон предложил выделять ее по кореллограмме, на которой видны монотонные изменения азимута пиков.
Для определения механизма очага землетрясения могут быть использованы записи волн Рэлея, порожденных землетрясениями в ионосфере (например, Йен и другие [717]). Этот метод будет иметь особенные преимущества для прогноза цунами в реальном масштабе времени, так как другие сейсмические методы определения механизма очага с помощью анализа P- или S-волн могут не иметь практического значения из-за недостаточной заблаговременности.
Фуромото [171] предположил, что волны Рэлея, записанные путем применения доплеровского эффекта в ионосфере, могут использоваться для получения информации о механизме очага с помощью методики анализа поверхностных волн, разработанной Брюном и другими [94]. Успех применения этого метода зависит от наличия предварительной информации о диспергирующих свойствах среды между эпицентром и местом нахождения регистрирующей сейсмической станции. Детали метода анализа поверхностных волн изложены в работе Брюна и других [94].
2.2. Возбуждение цунами землетрясениями
В разделе 1.2 были рассмотрены классическая задача Коши— Пуассона, а также теории Кранцера — Келлера и Кадзиуры. В этом разделе будет обсуждено применение задачи Коши — Пуассона к возникновению цунами после землетрясения. Особое внимание будет уделено численным методам, которые моделируют зарождение цунами гораздо более реалистично, чем аналитические модели.
Аналитические модели
Модификации классической задачи Коши — Пуассона. Кэр-риер [108] разработал аналитическую теорию возбуждения и распространения цунами и применил ее к цунами аляскин-
56
ского землетрясения 1964 г. Им было получено два важных результата: 1) для очагов цунами, имеющих значительные горизонтальные размеры, дисперсия несущественна, в то же время для узких очагов она крайне важна; 2) если справедливо утверждение, что второй или третий гребень выше, чем первый, то смещение дна должно состоять из подъема и опускания, а не только из подъема.
Подъяпольский [522] разработал теорию зарождения цунами, рассматривая земную кору как упругое твердое полупространство, а океан как упругую жидкость в однородном поле тяжести. Смещение океанского дна при землетрясении считается малым по сравнению с однородной глубиной океана. Он сделал вывод, что различия между его теорией и относительно более простой классической теорией несущественны для периодов порядка 104 с, но для цунами с периодами до 103 с справедлива классическая теория.
Черкесов [19, 20, 22] и Федосенко и Черкесов [17] исследовали влияние неоднородности океана на волны цунами. Они показали, что влияние стратификации на цунами невелико. Одним из интересных выводов Черкесова [19] является то> что вторичные цунами могут вызываться неоднородностью типа разрывов глубины, при этом должны наблюдаться также скачки плотности. Черкесов [23] исследовал влияние вязкости на зарождение и распространение цунами и показал, что в некоторой точке вдали от источника цунами вязкость уменьшает амплитуду максимальной волн. Степень уменьшения зависит от глубин вод в открытом море и у берега. Вязкость влияет также на понижение уровня моря после подхода основного гребня цунами.
Численные модели зарождения цунами
По сравнению с аналитическими теориями зарождения цунами количество численных моделей невелико. Иида [36, 37] использовал численное моделирование для изучения цунами, вызванных землетрясениями 1964 г. в Ниигате и 1968 г. в To-кати-Оки. На обеих станциях вычисленный ход уровня достаточно хорошо согласуется с наблюденным (рис. 2.4). Иида [36] предположил мгновенную деформацию дна, в то время как в статье [37] он рассматривает деформацию, растянутую во времени. Эти численные эксперименты проливают некоторый свет на важный вопрос о коэффициенте направленности, определяемом как отношение высот волн, распространяющихся в противоположных направлениях. Коэффициент направленности зависит от скорости деформации дна в горизонтальной плоскости. Если глубина в направлении распространения
57
деформации дна уменьшается, коэффициент направленности в этом направлении увеличивается.
Хзанг и Дивоки [252—254] численно промоделировали зарождение и распространение цунами от аляскинского землетрясения 1964 г. Хванг и другие [256] выполнили численные эксперименты моделирования зарождения цунами, вызванного
Л
А I \ I \ л ;.\
ІЗ \ 4 ч
V ' \
\/
/ \ / / \ /
V/
