Взаимодействие геосферы и гидросферы Земли

Взаимодействие геосферы и
гидросферы Земли возможный источник катастроф
Е.А. Куликов
Зав. лабораторией цунами
Д.ф.-м.н
Гидротермальные источники на дне океана
Сегмент Эндевор хребта Хуан де Фука
Р. Томсон
М.М. Субботина
М.В. Анисимов
Разлив нефти в Мексиканском заливе
РАЗЛИЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВОЛН ЦУНАМИ
СЕЙСМИЧЕСКИЕ
82%
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ
5%
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ
ОПОЛЗНЕВЫЕ
6%
3%
Затухание энергии сейсмических волн и цунами
Возраст дна океанов
(красный цвет соответствует молодой коре)
Карта сейсмичности
Зоны максимальной цунамиопасности соответствуют зонам
максимальной сейсмичности: Огненное кольцо Тихого океана,
Зондская дуга, Средиземноморье, Карибский район
География цунами в Мировом океане
Энергия землятрясений
Генерация цунами подводным землетрясением
Самые высокие волны цунами
"Литуя". 9 июля 1958 г. огромный оползень вызвал волну
рекордной высоты (524 м), которая со скоростью 160 км/ч
прокатилась по узкому, похожему на фьорд заливу Литуя на
Аляске, США.
"о. Ланаи". Самая высокая цунами, вызванная сдвигом
участка морского дна, обрушилась на о. Ланаи на Гавайях
примерно 105 000 лет назад. От нее остались осадочные
породы на высоте около 375 м.
"Рюкю". Самая высокая цунами, вызванная землетрясением,
появилась 24 апреля 1771 г. у о. Исигаки, который входит в
архипелаг Рюкю, Япония, имеющий вулканическое
происхождение. Эта волна, высота которой могла достигать 85
м, выворотила огромный обломок кораллового рифа весом
750 т и швырнула его более чем на 2,5 км.
Образование волны в виде бора
Мангровый лес, уничтоженный цунами,
о. Пулау-Панджанг (Pulau Pangang)
Соленая вода уничтожила посевы
Цунами, вызываемые подводными оползнями
18 ноября 1929 г., Ньюфаундленд
M = 7.5
Максимальная высота
Волны ~ 13 м,
28 погибших
Площадь оползня
25,000 км2
Объем оползня
125 км3
Обрушения склона дна и образование подводных оползней
1 км
Цунами, вызываемые оползнями
Цунами, вызываемые оползнями,
частично погруженными в воду
Киттимат
Скагуэй
Моделирование оползневого цунами в бухте Скагуэй, Аляска,
3 ноября 1994 г
Сейсмическое профилирование северного отложения донных осадков
около о. Тексада
Объем
Ширина
Средняя толщина
Средняя глубина80 м
Плотность
Вязкость
1250000 м3
200 м
30 м
2.0 г/см3
0.01 м2/с
Волны цунами, возбуждаемые подводным оползнем
(пролив Маласпина, Британская Колумбия, Канада
Модель жидкого оползня
Пирокластический поток о.Монтсеррат 12-13 июля 2003 г.
Цунами 4 ноября 1952 г.
Полностью разрушен
п. Северокурильск
Погибло около 3000 чел.
Высота волны цунами достигала
18-20 м
Образование тектонического разлома и цунами
в Индийском океане 26 декабря 2004 г.
Анализ цифровых сейсмограмм
Расчет смещений вдоль плоскости
сеймотектонического разлома
Расчет смещений вдоль плоскости
сеймотектонического разлома
Расчет постсейсмических вертикальных смещений
дна океана, образовавшихся в результате
Землетрясения 26 декабря 2004 г
Модель распространения цунами в океане
с переменным рельефом дна h(x,y)
Приближение мелкой воды (линейное):
⎡ ∂ ⎛ ∂ζ
∂ 2ζ
− g⎢ ⎜h
2
∂t
⎣ ∂x ⎝ ∂x
⎞ ∂ ⎛ ∂ζ
⎟+ ⎜h
⎠ ∂y ⎝ ∂y
⎞⎤
⎟⎥ = 0
⎠⎦
h( x, y) - глубина океана
ζ - смещение свободной поверхности океана
Скорость волн c( x, y) = gh( x, y)
ЗАДАЧА КОШИ:
В момент времени t = 0 начальное поднятие уровня ζ 0 ( x, y) над источником
Высота волн цунами достигала 35 м на южном побережье Суматры!
Моделирование цунами на Курильских островах
Показано начальное изменение уровня океана над источником
о. Шиашкотан
пр . Кру
зен ште
йн а
о. Симушир
пр . Бус
с
оль
5м
о. Уруп
Численное моделирование цунами на Курильских о-вах
Чилийское цунами 27 февраля 2010 г.
Расчет потока энергии волны цунами
Отношение высот Чилийских цунами 1960 и 2010 гг
в разных пунктах наблюдения
Глобальная система слежения за уровнем океана в реальном
Масштабе времени DART
Регистрация цунами из Космоса
Орбита
Альтиметр
Высота спутника
над морем
Высота орбиты
Высота моря
Динамическая
топография
Высота
геоида
Отсчетный эллипсоид
Обнаружение сигнала цунами 26 декабря 2004 г.
Jason 1 (Cycle 109, track 129)
Поиск следов цунами
Раскопки геологических следов древних цунами
Отложения современного цунами и палеоцунами, юго-запад о.
Симелу (Busung)
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ