Forskere forbedrer modellen for tsunami forårsaget af jordskred

MIPT -forskere Leopold Lobkovsky og Raissa Mazova, og deres unge kolleger fra Nizhny Novgorod State Technical University har skabt en model for skredinducerede tsunamier, der tegner sig for den oprindelige placering af jordskredskroppen. Rapporteret i Jordskred , modellen afslører, at tsunamihøjden påvirkes af kysthældningen og landmassens position, før den glider. De højeste og mest ødelæggende bølger skyldes jordskredsmasser. Denne erkendelse vil gøre fremtidige forudsigelser af tsunamier mere præcise, samt give dybere indsigt i tidligere begivenheder.

De seneste årtier har oplevet usædvanligt store tsunamier, der havde kilder på hylden og ikke altid blev ledsaget af seismiske begivenheder. I stedet, den underliggende årsag kan være et helt eller delvist undersøisk jordskred.

Forskere kommer med modeller til at forudsige bølgeopløb til kysten efter et jordskred på en undersøisk skråning. Den udfordrende del er at redegøre for den ikke -lineære karakter af bølgeopløb og nedtur, samt den komplekse hyldezonegeometri. En anden vigtig faktor i modellernes kerne er den teknik, der bruges til at beregne massebevægelse af jordskred.

En række tsunamimodeller, der er forårsaget af jordskred, er blevet udviklet, med to af dem brugt mest. De såkaldte rigid-block-modeller antager et solidt perspektiv på jordskredets bevægelse, med lavvandsligninger, der styrer dannelsen af ​​overfladevandbølger. Modeller af den anden type-omtalt som viskoplastisk-er afhængige af lavvandede ligninger for at beskrive både overfladebølgeproduktion og jordskredsbevægelse.

På trods af en række forbedringer, der tegner sig for nogle træk ved jordskredsmassebevægelser, modellerne har hidtil været hydrodynamiske i deres natur. Det betyder, at de ikke er nyttige til at analysere den detaljerede struktur af skredlegemet eller egenskaberne ved dets bestanddele under glidningen. Men medmindre de faktiske fysiske egenskaber ved jordskredsmassen betragtes, modellering af dens bevægelse er problematisk.

Undersøgelsen beskrevet i denne historie anvender en elastoplastisk model præsenteret i 2000 af Igor Garagash og Leopold Lobkovsky. Det tegner sig for den detaljerede struktur af skredlegemet og de mekaniske egenskaber ved landmassekomponenterne under skridningen, samt indarbejde de processer, der forekommer i skredlegemet. Modelimplementeringen i undersøgelsen baserede sig på programmeringskoden kaldet FLAC 3-D, som muliggør beregninger under en eksplicit endelig-forskelsordning til løsning af tredimensionelle problemer med kontinuummekanik.

Forskerne fandt ud af, at bølgeopløbet til kysten varierede betydeligt afhængigt af den oprindelige position af skredlegemet på hyldehældningen, selv når de andre parametre blev rettet.

"I modsætning til andre modeller, hvor tsunamibølgen bestiger den oprindelige kystskråning, her transformeres hældningsoverfladen kontinuerligt under jordskredets bevægelse, "forklarede medforfatter Raissa Mazova fra MIPT." Med andre ord, på hvert tidspunkt, tsunamien opstod på en ny overflade af kystskråningen, hvilket fører til en kompleks forskydning af kystlinjen. En sådan effekt er ikke opnået før, og det er umuligt at opnå inden for rammerne af bevægelsen af ​​et jordskred som et fast legeme eller inden for rammerne af en tyktflydende model. "

Sedimentlagets rolle på skråningen viste sig også at være betydelig. Den numeriske simulering forudsiger maksimal opstart på skråningen for tsunamier forårsaget af jordskredsmasser, der oprindeligt var placeret på en tør kyst.

"I stedet for at forsøge at implementere en ny metode til beregning af en jordskredsmodel, vi brugte en velkendt model, indførelse af yderligere randbetingelser, "kommenterede Leopold Lobkovsky, medlem af det russiske videnskabsakademi og leder af MIPT Laboratory of Geophysical Research of the Arctic and Continental Margins of the World Ocean. "Vores resultater viser, at kystdynamikken i væsentlig grad afhænger af den oprindelige placering af skredlegemet, med kystlinjepunktet, der muligvis skifter. Denne funktion kan gøre det muligt for os at udlede nogle oplysninger om placeringen af ​​ubådsskredet ved at løse det omvendte problem efter en tsunami har fundet sted. "

"Imidlertid, det omvendte problem er ret vanskeligt at løse, selv når man bestemmer placeringen af ​​den seismiske kilde til en tsunami, og det er ikke altid muligt at opnå tilstrækkelige resultater. Det sagt, vi har allerede påbegyndt en undersøgelse med det formål, og håber at estimere placeringen af ​​jordskredene og få indsigt i deres natur, "tilføjede forskeren.