Предметом настоящего доклада является технология создания локальных систем (ЛС) для раннего обнаружения цунами, основанная на результатах математического моделирования. Этот подход предусматривает выполнение специальным образом организованной серии вычислительных экспериментов, по результатам которых для конкретного защищаемого пункта определяется рациональная сеть гидрофизических датчиков и рассчитываются номограммы для оценки параметров воздействия волны по данным оперативной регистрации цунами на датчиках. С помощью этих номограмм оказывается возможным в реальном режиме времени, с необходимой заблаговременностью, высокой надежностью и достоверностью осуществить оперативный прогноз степени цунамиопасности для заданного пункта.

Конкретная реализация предлагаемой методики выполнена для одной из бухт побережья Камчатки, на примере этой работы ниже будут продемонстрированы основные идеи такого подхода к построению локальных систем.

Предлагаемая технология проектирования локальных систем на основе результатов вычислительных экспериментов позволяет разработать основные компоненты таких систем, в том числе: схему рациональной сети гидрофизических датчиков, таблицы коэффициентов усиления волн от цунамигенных зон до датчиков обнаружения цунами и далее до защищаемых пунктов, необходимые номограммы для оценки воздействия цунами.

Преимуществом этой технологии являются возможность учета характерных особенностей батиметрии, привязка к защищаемому пункту натурных сведений об исторических землетрясениях и цунами, автономность процесса наблюдения и обработки данных, надежность средств регистрации события и передачи информации, гарантированная заблаговременность принятия решения о тревоге.

Практическая работоспособность ЛС определяется качеством расстановки гидрофизических датчиков и достоверностью расчетных номограмм, для чего необходим максимальный учет доступных исторических натурных данных об особенностях волнового режима в исследуемой акватории и возможность эффективного и адекватного воспроизведения явления с помощью гибких и настраиваемых численных моделей.

Структура разрабатываемой ЛС предусматривает наличие гидрофизических датчиков для оценки параметров волн цунами и диспетчерского центра для сбора и анализа данных, передачи информации и выполнения процедур принятия решений.

Локальная система может работать в двух режимах: в режиме ожидания события и в оперативном режиме. В режиме ожидания неблагоприятного события ведется контроль за уровнем моря с помощью гидрофизических станций в ближней и дальней зонах акватории. При обнаружении на одном из датчиков аномального изменения стационарного состояния уровня моря система переходит в оперативный режим. После этого выполняется оценка параметров ожидаемой волны в районе объекта.

На основе анализа полученных данных принимается решение о вероятных максимальных границах зон затопления защищаемого участка побережья и осушения дна прилегающей акватории с помощью рассчитанных таблиц и номограмм, выдаются сообщение о тревоге цунами и прогноз вероятной силы и длительности воздействия волн цунами на сооружения и берега.

Расчет параметров конкретной ЛС включает несколько этапов, каждый из которых осуществляется в своей расчетной области, которые оказываются как бы телескопически вложенными друг в друга и по глубине вложенности повышается степень их детализации.

На первом этапе рассчитываются карты времен добегания от удаленных источников. На основе анализа этих карт определяются основные направления подхода волны цунами к следующей по вложенности области.

Работа по второму этапу заключается в уточнении времен добегания до защищаемого пункта с использованием более подробной батиметрии; в определении оптимальной схемы расстановки гидрофизических датчиков предупреждения о цунами; в сборе, систематизации и анализе исторических натурных данных о подводных землетрясениях и цунами в рассматриваемой области для оценки параметров "проектных" волн цунами; в моделировании волновых режимов, порожденных выявленными источниками. По результатам выполненных на этом этапе расчетов оказывается возможным оценить максимальные амплитуды и преобладающие периоды, сравнить расчетные и натурные данные и, наконец, определить наиболее опасные очаги вероятных подводных землетрясений (их расположение и структуру).

Целью третьего этапа является расчет коэффициентов усиления волн при их распространении от датчиков наблюдения Локальной системы до защищаемого пункта. Исходным материалом для выполнения этой работы являются результаты расчетов трансформации волн, обладающих гидрофизическими характеристиками (амплитуда, частота, форма), определенными на предыдущем этапе и непосредственно связанными с исследуемой акваторией и с ее вероятными цунамигенными зонами.

Четвертый заключительный этап выполняется для конкретного участка береговой зоны и включает расчет границ зон затопления от "проектных" волн цунами; оценку инженерного риска для объектов, расположенных в береговой зоне; составление результирующих номограмм для принятия решений.