Автореферат (1102892), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Получено аналитическое решение задачи о расчете начального возвышения вочаге цунами над плоским наклонным дном.2. На основе сравнительного анализа записей донных сейсмометров и донных датчиков давления DONET впервые обнаружен эффект генерации свободных гравитационных волн в океане пакетом низкочастотных поверхностных сейсмическихволн.3. На основе анализа записей глубоководных станций DART для различных событийи различных регионов Мирового океана показано широкое распространение указанного эффекта.4. Предложены физические механизмы генерации свободных гравитационных волнв океане пакетом низкочастотных поверхностных сейсмических волн. Впервыеполучены формулы, позволяющие выполнить теоретические оценки амплитудсвободных гравитационных волн, возникающих при прохождении поверхностнойсейсмической волной скачка глубин.5.
Методами численного моделирования установлено, что механизм генерациинаблюдаемых свободных гравитационных волн имеет динамическую природу. Наоснове численных экспериментов выявлена роль вертикальных и горизонтальныхкомпонент движения дна в генерации наблюдаемых свободных гравитационныхволн.Положения, выносимые на защиту:1. Аналитическое решение задачи о расчете начального возвышения в очаге цунами,вызванного деформацией плоского наклонного дна.2. Обнаружение эффекта генерации свободных гравитационных волн в океане пакетом низкочастотных поверхностных сейсмических волн на основе анализа натурных данных.3. Физические механизмы формирования свободных гравитационных волн в океанепакетом низкочастотных поверхностных сейсмических волн.4.
Динамическая природа генерации свободных гравитационных волн в океане пакетом низкочастотных поверхностных сейсмических волн. Роль вертикальных и горизонтальных компонент движений дна в генерации наблюдаемых гравитационных волн.Достоверность и обоснованность результатов диссертации. Обоснованностьрезультатов диссертации определяется опорой на фундаментальные законы физикипри постановке задач и численном моделировании, корректным применением методов математической физики при получении аналитических решений, использованиемизвестных источников натурных данных (GEBCO, NOAA/DART, USGS, JAMSTEC/DONET). Достоверность полученных результатов подтверждается публикациями в ведущих отечественных рецензируемых журналах и представлением их на всероссийских и международных конференциях.Научая и практическая значимость. Научная значимость работы определяетсярасширением и уточнением существующих представлений о процессе генерации гравитационных волн в океане сейсмическими движениями дна.
Аналитическое решениезадачи о начальном возвышении в очаге цунами на плоском наклонном дне можетбыть использовано для тестирования численных моделей генерации цунами. Результаты исследования свободных гравитационных волн, возбуждаемых в океане пробегающими по дну поверхностными сейсмическими волнами, могут найти применение воперативном прогнозе цунами.5Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены автором лично на следующих всероссийских и международных конференциях:конференция молодых специалистов в институте прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (ФГБУ "ИПГ"), Москва, 2012; Генеральная Ассамблея Европейского Геофизического Союза, Вена, 2013, 2015; Международная научная школамолодых ученых "Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах", Москва, Институт Проблем Механики имени А.Ю.
Ишлинского, 2015; XVIIнаучная школа «НЕЛИНЕЙНЫЕ ВОЛНЫ – 2016», Нижний Новгород, 2016; Осенняяконференция Сейсмологического Общества Японии, Нагоя, 2016. Также основныерезультаты диссертации докладывались автором на различных научных семинарах:на кафедре математики Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, в лаборатории цунами ИО РАН имени П.П. Ширшова, в лаборатории цунами ИнститутаИсследования Землетрясений Токийского Университета, в лаборатории сильных сейсмических движений Института Исследования Землетрясений Токийского Университета.Результатыисследованияиспользовалисьвследующихнаучноисследовательских проектах, выполненных при участии автора: «Роль динамикидеформации дна при генерации цунами» (РФФИ, 12-05-31412-мол_а), «Методы раннего обнаружения цунами по данным сети глубоководных станций (РФФИ, 13-0592100-ЯФ), «Генерация цунами землетрясением: основные и вторичные эффекты»(РФФИ, 13-05-00337-А), «Прогноз цунами с использованием густой сети донныхстанций» (РФФИ, 16-55-50018-ЯФ).
Автор является руководителем научноисследовательского проекта «Генерация свободных гравитационных волн в океанеповерхностными сейсмическими волнами» (РФФИ, 16-35-00232-мол_а).Публикации. Список работ автора по теме диссертации насчитывает 13 работ, вчисле которых 3 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК (2 опубликованы,1 принята к печати), 2 статьи в сборниках, 8 тезисов докладов.Личный вклад автора.
Все результаты диссертационной работы получены либолично автором, либо при его непосредственном участии. В частности, автор принимал участие в получении аналитических решений и их анализе, полностью самостоятельно реализовал методику восстановления динамики движения дна на основе густой сети глубоководных станций, готовил входные данные для численных экспериментов, обрабатывал, анализировал и интерпретировал их результаты, а также принимал непосредственное участие в обработке и анализе натурных данных.Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения,пяти глав, раздела «Основные результаты диссертации», списка цитируемой литературы, списка работ автора по теме диссертации и приложения. Основная часть работывключает 49 рисунков и 3 таблицы, приложение – 10 рисунков. Список цитируемойлитературы содержит 92 наименования.
Объем диссертации 127 страниц.Благодарности. Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность научному руководителю, доктору физико-математических наук, профессору РАН МихаилуАлександровичу Носову за чуткое руководство исследованием и помощь в выполнении диссертационной работы. Также автор благодарит сотрудников агентства JAMSTEC профессора Йошиюки Канеда и доктора Хироюки Матсумото за предоставленные данные натурных наблюдений, и профессора Кенджи Сатаке за плодотворныеобсуждения полученных результатов и кандидата физико-математических наук Сергея Владимировича Колесова за оперативное выполнение большого объема численных экспериментов.6Краткое содержание диссертацииВо введении обосновывается актуальность работы, формулируются цели и задачидиссертации, приводятся положения, выносимые на защиту. Обосновывается научнаяновизна работы, показывается ее практическая значимость и приводится информацияоб участии автора в научно-исследовательских проектах, конференциях, количествеопубликованных статей по теме диссертации.В первой главе проводится обзор работ отечественных и зарубежных авторов,посвященных обсуждаемым в диссертации вопросам.
В разделе 1.1 рассматриваютсятрадиционные приближения, использующиеся при описании генерации цунами врамках статической модели. В разделе 1.2 подробно рассматривается постановка ирешение задачи о нахождении начального возвышения водной поверхности, вызванного прямоугольной деформацией плоского горизонтального дна. В разделе 1.3 обсуждаются предпосылки для развития динамических моделей генерации цунами, атакже приводится обзор современного состояния различных сетей донных обсерваторий. В разделе 1.4 описывается комбинированная 2D/3D численная модель, использовавшаяся в настоящей работе [Колесов, Носов, 2016].
В разделе 1.5 описываются общие принципы организации Тихоокеанской системы предупреждения о цунами.Вторая глава посвящена развитию статической модели генерации цунами. Врамках статической модели начальное возвышение поверхности воды, как правило,полагается равным вертикальной компоненте остаточных деформаций дна. Такойподход не позволяет учесть «сглаживающий эффект» водного слоя и вклад горизонтальных компонент вектора деформаций неровного дна.
Пренебрежение этими факторами ведет (а) к значительным ошибкам в расчете начального возвышения в очагецунами, и (б) к насыщению начального возвышения коротковолновыми компонентами, отсутствующими в реальности и существенно затрудняющими дальнейшее численное решение задачи о распространении цунами. Проблема «сглаживающего эффекта» решалась разными авторами по-разному ([Kajiura, 1963; Файн, Куликов, 2011;Nosov, Kolesov, 2011]). Данная работа продолжает исследования, начатые в [Nosov,Kolesov, 2011].(r )Рис.
1. Постановка задачи о расчетеначального возвышения, вызванногодеформацией плоского наклонного дна.Пунктирной линией показан профильсмещения дна, стрелочками – векторное поле остаточных деформаций дна.Рис. 2. Эквивалентность источниковна плоском наклонном дне и плоскомгоризонтальном дне.В разделе 2.1 приводится постановка задачи о нахождении начального возвышения водной поверхности, вызванного малыми деформациями плоского наклонногодна и ее общее решение (для двумерного случая).
Рассмотрим клиновидную область,ограниченную снизу абсолютно твердым плоским наклонным дном и заполненнуюнесжимаемой жидкостью. Дно имеет постоянный угол наклона . Деформация днаимеет произвольную форму и определяется вектором остаточных деформаций (r )7(рис. 1). Деформации дна будем считать малыми ( H , где Н – характерная глубина океана), что соответствует реальным источникам цунами.Для нахождения начального возвышения поверхности океана в области с такойгеометрией удобно пользоваться цилиндрическими координатами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
