Бейзель С.А.   Гусяков В.К.   Рычков А.Д.   Чубаров Л.Б.  

Численное моделирование заплесков волн цунами на побережье в окрестностях г. Северо-Курильска и бухты Малокурильской

Докладчик: Бейзель С.А.

Выполнение работ по совершенствованию методов оценки проявления волн цунами у побережья, выполняемых авторами в рамках Федеральной целевой программы «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2015 года», потребовало создания методик, алгоритмов и программного обеспечения для моделирования наката волн цунами на береговую зону с целью определения зон затопления, распределения скоростей течения, распределения максимальных глубин и длительности затопления.
Одним из ключевых требований к этому инструментарию является возможность его использования в условиях реальных акваторий с резкоменяющейся батиметрией, сильно изменчивой крутизной рельефа прилегающей к линии уреза суши, изрезанностью границы «вода-суша».
Авторами были рассмотрены различные подходы, включая методики, основанные на применении аналитически заданных граничных условий, методов экстраполяции, алгоритмов сквозного счета. По результатам тестовых испытаний в качестве базового алгоритма был выбран метод крупных частиц, предложенный О.М.Белоцерковским и Ю.М.Давыдовым [1].
Представленные в докладе результаты связаны с исследованием поведения волн цунами вблизи двух участков побережья Дальнего востока России – в окрестностях г. Северо-Курильска и бухты Малокурильская. Прилегающие к этим участкам акватории неоднократно подвергались воздействию катастрофических волн цунами, из которых достаточно упомянуть событие в ноябре 1952 г.
Авторами рассматриваются модельные цунами, порожденные гипотетическими цунамигенными землетрясениями, источники которых рассчитывались с использованием дислокационной модели Подъяпольского-Гусякова-Окады. Процессы распространения по океану и наката волн на берег моделируются в рамках уравнений мелкой воды. Границы заплеска рассчитываются с помощью специализированного расчетного модуля, выполняющего моделирование наката цунами на детальных расчетных сетках, покрывающих заранее выбранные фрагменты области моделирования, связанные с «защищаемыми» участками побережья. При этом через границы осуществляется обмен информации с областью моделирования распространения волны от источника до прибрежной зоны.
Полученные результаты сопоставляются с известными данными натурных наблюдений, определяются их зависимости от точности использованных батиметрии и топографии, величины трения на поверхности суши, а также от способов задания краевых условий.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (12-07-00406, 12-05-00894), Программы интеграционных фундаментальных исследований СО РАН (37б, 117а), Программы поддержки ведущих научных школ России (НШ-6293.2012.9).

Литература
1. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.; Наука, 1982. 392 с.