Связь параметров очага цунами с характеристиками землетрясения (1104798), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Дляэнергии цунами вклад горизонтальных составляющих ( E xy / ETS ) варьируется от 0.18% до26%, среднее значение 7.5%. Например, для землетрясения в Японии 11.03.2011 вкладгоризонтальных компонент в энергию цунами составил от 19% до 26%, а в вытесненныйобъем от 20% до 34%, в зависимости от источника данных (Caltech, UCSB, USGS).Рис. 8.Зависимостьмеждувытесненным объѐмом воды в источникецунами, вычисленным с учѐтом тольковертикальныхкомпонентVz,ивытесненным объѐмом, вычисленным сучѐтомтолькогоризонтальныхкомпонент Vxy. На вставке детальнопоказана область около нуля.Рис.
9.Зависимостьмеждукомпонентами энергии цунами Ez и Exy,вычисленными по формулам (35) и (36)соответственно. На вставке детальнопоказана область около нуля.Видно, что вклад горизонтальных компонент не является пренебрежимо малым и егонеобходимо учитывать при моделировании цунами.На Рис.
8 представлена зависимость между вытесненным объѐмом, вычисленнымтолько с учѐтом вертикальных компонент Vz (формула (32)), и вытесненным объѐмом,вычисленным с учѐтом только горизонтальных компонент Vxy (формула (33)). На Рис. 9представлена зависимость между компонентами энергии цунами Ez и Exy, вычисленнымипо формулам (35) и (36). Из представленных рисунков видно, что для большинства17случаев горизонтальные компоненты деформации дна обеспечивает дополнительныйвклад в вытесненный объем и энергию начального возвышения. Следовательно,пренебрежение горизонтальными компонентами деформации дна, как правило, ведѐт кнедооценке волны цунами.Рис. 10.
Зависимость вытесненногообъѐма в источнике цунами отмоментной магнитуды землетрясения.Фиолетовойлиниейпоказаназависимость в соответствии с формулой(19).Синийлиниейпоказанарегрессионная зависимость.Рис. 11. Зависимость потенциальнойэнергии начального возвышения в очагецунами от магнитуды землетрясения.Фиолетовойлиниейпоказаназависимость в соответствии с формулой(18).Синийлиниейпоказанарегрессионная зависимость.Зависимость полного значения вытесненного объѐма и энергии цунами отмоментной магнитуды представлена на Рис. 10 и Рис. 11. Видно, что все (в отличие отамплитуды деформации дна) полученные значения лежат ниже теоретическихмаксимумов, полученных в Главе 3 для модели равномерного распределения подвижкивдоль прямоугольной площадки разрыва (соотношения (19) и (18) соответственно), имогут отличаться от него в 5‒7 раз для объѐма и более, чем в 10 раз для энергии.Вытесненный объѐм воды может составлять несколько кубических километров, длясобытий с магнитудой около 7.
А для сильных событий (Япония 2011, Чили 2010, Суматра2004) может достигать значений, близких к 100 кубическим километрам. Энергия цунамиможет достигать значений более 1015 Дж (например, 9.66·1015 Дж для цунамигенногоземлетрясения в Японии 2011 г.).Для вытесненного объѐма и потенциальной энергии начального возвышения былиполучены регрессионные уравнения, представленные на Рис. 10 и 11. Зависимость дляэнергии позволяет уточнить долю энергии землетрясения, переходящую к цунами: от0.0026% (Mw=7) до 0.12% (Mw=9).В разделе 4.5 рассматривается связь интенсивности цунами с параметрами егоисточника – амплитудой деформации дна, вытесненным объѐмом и потенциальнойэнергией начального возвышения.
Для данного анализа использовались значениявытесненного объѐма и энергии цунами, вычисленные с учѐтом всех компонентдеформации дна.На Рис. 12(А) показана зависимость между интенсивностью цунами по шкалеСоловьѐва-Имамуры и магнитудой землетрясения. Зависимость между интенсивностью18цунами и параметрами очага показана на Рис. 12(B,C,D). Видно, что для амплитудысмещения в очаге цунами разброс данных несколько меньше, чем для магнитудыземлетрясения. А для вытесненного объѐма и потенциальной энергии начальноговозвышения разброс данных ещѐ меньше.АBCDРис. 12.
Зависимость интенсивности цунами от магнитуды землетрясения (А) ипараметров очага цунами: В ‒ амплитуды деформации, С ‒ вытесненного объѐма, D ‒потенциальной энергии начального возвышения. Регрессионные уравнения икоэффициенты корреляции показаны на рисунках. Регрессионные зависимости показанысплошной черной линией.Для всех параметров были получены уравнения регрессии, представленные наРис. 12. Коэффициент корреляции между интенсивностью цунами и параметрами очагавыше коэффициента корреляции между интенсивностью цунами и магнитудойземлетрясения ‒ Corr=0.86. Для амплитуды деформации коэффициент корреляцииравняется Corr=0.89.
Для вытесненного объѐма Corr=0.91. Для потенциальной энергииначального возвышения коэффициент корреляции оказывается самым высоким Corr=0.93.Это неудивительно, т.к. при вычислении данных параметров, учитывается не толькомоментная магнитуда землетрясения, но и его механизм, а также глубина.Все рассматриваемые параметры реальных очагов цунами лучше коррелируют синтенсивностью цунами, чем моментная магнитуда.
Наилучшим образом синтенсивностью цунами коррелирует энергия начального возвышения, следовательно,19именно этот параметр целесообразно рассматривать в качестве меры цунамигенностиподводного землетрясения.В Приложении приводятся модели распределения подвижки (71) рассматриваемых45 сейсмических событий и вычисленные по ним с использованием формул Окада [Okada,1985] векторные поля остаточной деформации дна для реальных очагов цунами.1.2.3.4.5.6.Основные результаты диссертацииАнализ первых прямых измерений в очаге цунами позволил установить, что генерацияцунами землетрясением может быть описана линейными уравнениями. Показано, чтогидроакустическиеигравитационныеволны,возбуждаемыеподводнымземлетрясением, сосуществуют в водном слое независимо.
Для расчета высоты волнцунами на побережье целесообразно использовать теорию несжимаемой жидкости, апроцесс генерации рассматривать как мгновенный.Для модели равномерного распределения подвижки вдоль прямоугольной площадкиразрыва получены соотношения, описывающие максимальные, минимальные инаиболее вероятные значения параметров источника цунами (амплитуды деформациидна, потенциальной энергии начального возвышения, вытесненного объема) взависимости от моментной магнитуды и глубины землетрясения.По данным о структуре подвижки в очагах 45 подводных землетрясений рассчитанывекторные поля деформации дна, по которым определены параметры реальных очаговцунами (амплитуда деформации дна, вытесненный объѐм, потенциальная энергияначального возвышения).Получены регрессионные зависимости, связывающие параметры реальных очаговцунами с моментной магнитудой землетрясения. Оценена доля энергии, переходящаяот землетрясения к цунами: от 0.0026% (Mw=7) до 0.12% (Mw=9).Впервые установлено, что горизонтальные компоненты деформации дна, как правило,обеспечивают существенный дополнительный вклад в вытесненный объем и энергиюначального возвышения.
Вклад в вытесненный объем достигает 55% (среднее значение– 14%), вклад в энергию – 26% (среднее значение – 7.5%).Проведен сравнительный анализ зависимостей интенсивности цунами по шкалеСоловьева-Имамуры от моментной магнитуды землетрясения и параметров реальныхочагов цунами: амплитуды деформации дна, вытесненного объѐма и потенциальнойэнергии начального возвышения. Показано, что все рассматриваемые параметрыреальных очагов цунами коррелируют с интенсивностью цунами лучше, чеммоментная магнитуда. Установлено, что наилучшим образом с интенсивностьюцунами коррелирует энергия начального возвышения, следовательно, именно этотпараметр целесообразно рассматривать в качестве меры цунамигенности подводногоземлетрясения.Работы автора по теме диссертацииСтатьи в реферируемых журналах1.
Носов М.А., Колесов С.В., Остроухова (Большакова) А.В., Алексеев А.Б., Левин Б.В.Упругие колебания водного слоя в очаге цунами // ДАН, 2005, Т. 404, №2. С. 255-258.202. Носов М.А., Колесов С.В., Денисова (Большакова) А.В., Алексеев А.Б., Левин Б.В. Овариациях придонного давления в районе очага цунами Токачи-оки 2003 //Океанология, 2007, Т.41, №1, С.31-38.3.
Nosov M. A., Kolesov S. V., and Denisova (Bolshakova) A.V. Contribution of nonlinearityin tsunami generated by submarine earthquake // Advances in Geosciences, 2008, 14, P. 141146.4. Bolshakova A.V., Nosov M.A. Parameters of tsunami source versus earthquake magnitude //Pure and Applied Geophysics, 2011, 168, P. 2023–2031, DOI 10.1007/s00024-011-0285-3.5. Bolshakova A., Inoue S., Kolesov S., Matsumoto H., Nosov M., and Ohmachi T.,Hydroacoustic effects in the 2003 Tokachi-oki tsunami source // Russ. J. Earth. Sci., 2011,12, ES2005, DOI:10.2205/2011ES000509.Статьи в сборниках и трудах конференций1.
Носов М.А., Колесов С.В., Остроухова (Большакова) А.В., Алексеев А.Б. Об упругихколебаниях водного слоя в очаге цунами // Физические проблемы экологии(экологическая физика): Сборник научных трудов – М.: МАКС Пресс, 2004. №12.С.44-55.2. Носов М.А., Колесов С.В., Денисова (Большакова) А.В. О захвате низкочастотныхсейсмогенных упругих колебаний водного слоя формами рельефа дна // Физическиепроблемы экологии (Экологическая физика): Сборник научных трудов – М.: МАКСПресс, 2008. №15.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
