Версия для печати
Вернуться к списку

РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ ПЫТАЮТСЯ ОПЕРЕДИТЬ ЦУНАМИ

Однако российские специалисты пошли другим путем. Группа ученых из Новосибирска, Красноярска и Ханты-Мансийска способна заранее точно рассчитать места на побережье, куда могут обрушиться самые опасные волны. Под эту работу получен грант Фонда гражданских исследований и разработок США и Минобрнауки РФ. Суть метода обозревателю "МН" объяснил декан факультета информационных технологий Новосибирского государственного университета Михаил ЛАВРЕНТЬЕВ.

- Михаил Михайлович, правда, что на заре научных экспериментов модель цунами изучали в ванне?

- Такие исследования были. Американский профессор Костас Синолакис опускал в заполненную ванну разнообразные железные предметы и получал разную форму волн, снимал их на пленку. В ванне имитировалось и мелководье, и выход волны на берег... Подобные эксперименты проводились и в Новосибирске. Они были очень важными: до сих пор многие вычислительные модели проверяются на этих данных. Если ваша система неправильно посчитает "лабораторную" волну, то в океане она тоже не будет работать.

- Почему так трудно предсказать цунами?

- Здесь есть два ключевых момента. Первый - предсказать подводные землетрясения, которые в 90% случаев являются виновниками этой страшной стихии. А второй - просчитать, куда именно обрушится вызванная землетрясением волна. Вспомним трагические события конца 2004 года в Индийском океане: волна разрушительной силы пришла на остров Пхукет, а соседние острова практически не пострадали. В Тихом океане в 90-х годах от цунами пострадало побережье Индонезии - на участке протяженностью примерно 20 км, именно там располагался небольшой городок. Если бы волна прошла чуть-чуть в стороне, все было бы нормально. В этом-то и состоит основная трудность - предупредить, где именно волна будет опасной. Это мы и пытаемся сделать.

- Каким образом?

- Нужно знать, как изменилась форма морского дна в источнике волны над эпицентром землетрясения, тогда можно достаточно точно рассчитать, как волна проходит над глубокой океанской водой. Длина волны цунами может достигать 20, 30, 40, 50 км (это гораздо больше, чем глубина океана). Она длинная, но, как правило, маленькая, ее высота может достигать 50 см, метр. Если плыть в океане на корабле, ее можно просто не заметить. Но когда эта длинная волна подходит к побережью, передняя ее часть замедляет скорость, задняя часть догоняет переднюю и вместо очень длинной и низкой волны образуется короткая и высокая: 10, 20, 30 метров.

Как узнать, в каком месте побережья это произойдет? К сожалению, сейсмические данные дают нам всего два показателя подводного землетрясения - координаты его эпицентра и силу (количество баллов). Но нет информации о том, как деформировалось морское дно. А это очень важно: ведь форма волны эту деформацию почти полностью повторяет и практически мгновенно над поверхностью воды образуется подобный профиль. Наш метод позволяет рассчитать возмущение водной поверхности сразу после подводного землетрясения.

- Что это дает?

- Несколько лет назад американцы предложили ставить глубоководные датчики, которые позволяют фиксировать и записывать эту волну, когда она движется в океане. Датчики лежат на дне на глубине 4 - 6 км и передают информацию на плавающий на поверхности буй, который, в свою очередь, посылает эти данные на спутник. И мы предложили методику, которая по этим данным позволяет рассчитать, что же было в эпицентре в самом начале. И тогда уже можно сказать, в каком месте побережья волна будет особенно сильной - на Гавайях, на Камчатке или в Индонезии.

Сложность в том, что таких станций очень мало. Стоимость одной - несколько сотен тысяч долларов, кроме того, датчику нужен источник питания, для этого используются обычные бытовые батарейки в пакете, но, когда они садятся, приходится посылать корабль, который должен найти на дне станцию, поднять ее, сменить батарейки и опустить обратно... В общем, сложностей масса, поэтому мы предложили одновременно использовать три разных метода расчетов. Один -когда на основании многолетних данных определяется типичная деформация морского дна и затем рассчитывается, как волна распространяется по океану. Для этого подхода мы разработали специальные программы.

Второй - теория "обратных задач", которая активно используется для поиска полезных ископаемых, нефтеразведки. В Новосибирске в этой области работает очень много хороших специалистов, и мы предложили применить эти знания для прогноза цунами.

Третий подход - модные сегодня нейросети. Еще один метод вычислений, с помощью которого можно моделировать различные ситуации и, в частности, прогнозировать движение цунами. Так возник проект, в рамках которого мы вместе с американскими коллегами должны доработать и объединить эти три метода, дополняющих друг друга.

- Как это можно использовать?

- Если через час после землетрясения мы увидим, куда направляется большая волна, то можно объявить предупреждение людям, живущим в опасном районе, и успеть эвакуировать их. Ведь на океанские побережья постоянно обрушиваются тысячи разных волн, но не в каждом же случае необходима эвакуация. Может быть, со временем все удастся наблюдать со спутников. Пока современные спутники "не видят" в океане такую мелкую волну. Кроме того, нужна постоянная система мониторинга всей поверхности океана - это колоссальный поток информации, который спутники сейчас передавать не в состоянии.

- Какое финансирование вы получили на эту работу?

- 1,7 млн. рублей (две третьих средств) от Федерального агентства по науке и инновациям Министерства образования и науки РФ и еще около 700 тыс. рублей - от Фонда гражданских исследований и разработок США. В проекте участвует такой крупный американский партнер, как Тихоокеанская лаборатория охраны окружающей среды. А российская группа сосредоточена сразу в трех сибирских городах. Ядро - в Институте математики в Новосибирске, где как раз и развивается теория обратных задач. Коллеги в Институте вычислительного моделирования в Красноярске занимаются технологиями, связанными с нейросетями. И один наш сотрудник переехал в Ханты-Мансийск, где недавно создан Институт информационных технологий. Так, мы, находясь вдали друг от друга (и в тысячах километрах от океана), обмениваемся по интернету расчетами и программами. Хотим попробовать работать не только с данными глубоководных, но и отечественных, мелководных станций, расположенных вблизи берега. Для Сахалина и Камчатки, находящихся в зоне риска, это особенно актуально.