Сахалинские ученые совместно с коллегами из Москвы определили особенности распространения цунами в Японском море после землетрясения в 2024 году. Им удалось определить ключевые факторы, влияющие на силу волн при цунами и тайфунах и характер их распространения. По данным береговых наблюдений и результатам математического моделирования авторы оценили, как менялись характеристики волн, возникших в Японском море в результате землетрясения 1 января 2024 года и во время тайфунов в сентябре 2020 года. Оказалось, что сильнее всего на высоту и частоту волн, достигающих берегов, влияет характер прибрежного и донного рельефов, а также природа самих волн, сообщает ИА SakhalinMedia со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда.
Как известно, Японское море расположено в сейсмически активной зоне, поэтому сильные землетрясения способные вызвать цунами, случаются здесь довольно часто. Так, 1 января 2024 года в Японском море в районе полуострова Ното на западном побережье острова Хонсю произошло землетрясение магнитудой 7,6. Землетрясение вызвало сильнейшее цунами с высотой волн до 7 метров, которое распространилось по всей акватории Японского моря и побережья России.
Исследователи отметили, что цунами представляют собой длинные океанические волны, которые охватывают всю толщу воды и могут распространяться на тысячи км. Однако в открытом океане их высота обычно не превышает десятки см, но когда они достигают мелководья, то могут резко вырастить до нескольких метров и формировать разрушительные потоки, которые приводят к гибели людей и экономическому ущербу. Именно поэтому очень важно знать принципы распространения сейсмических и океанических волн, чтобы заблаговременно определить территории, подвергающиеся наибольшей опасности.
Ученые Южно-Сахалинска из Института морской геологии и геофизики ДВО РАН совместно с коллегами из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН Москвы и университета Бат в Великобритании провели серию исследований, посвященных цунами в Японском море.
Участники исследовательского коллектива. Фото: пресс-служба Российского научного фонда
В первой работе авторы исследовали, как распространялись и трансформировались волны цунами в северной части Японского моря. Для этого они использовали данные береговых российских и японских станций, а также датчиков придонного давления, установленных в порту Холмска. Как показал анализ, характеристики волн цунами меняли по мере их распространения к побережьям России и Японии. Так, например, высота волн, достигших северного побережья Японского моря, отличалась в зависимости от местной топографии, а в порту Холмска, из-за усиления, волны достигали 65 см, тогда как в открытом море их высота едва достигала 15 см.
Прежде всего такой эффект связан с несколькими факторами. В первую очередь это связано с тем, что Татарский пролив, отделяющий Сахалин от материка, имеет V-образную форму. Именно поэтому в проливе "захватываются" длинные волны цунами, а их энергия увеличивается. Кроме того, важную роль сыграли резонансные эффекты, свойственные отдельным бухтам и заливам, например, наложение колебаний приходящих волн на уже имеющиеся в акватории.
Татарский пролив. Фото: ИА SakhalinMedia
Далее ученые смоделировали причину возникновения и распространения цунами после землетрясения в январе 2024 года. При создании модели также использовались данные береговых измерений, и если в прошлый раз внимание уделили северному побережью, то в этот раз акцент сделали на южную центральную части моря, а также побережья Приморья. Как оказалось, особенности донного рельефа, в частности, подводная возвышенность Ямато, играет роль естественного барьера, защищающего побережье Приморского края от волн и уменьшающего их величину.
В следующем исследовании авторы проследили колебания уровня моря на побережье Корейского полуострова, вызванные цунами 1 января 2024 года и тайфунами Майсак и Хайшен в сентябре 2020 года. Как выяснилось, Японское море подвержено не только землетрясениям и цунами, но и тайфунами, способные вызвать сильные штормовые нагоны на побережье, что в итоге приводит к затоплению прибрежных территорий и повреждению инфраструктуры. Так, в отдельных местах уровень моря при тайфуне может подниматься до 2 метров. В этой ситуации существенно страдает восточное побережье Корейского полуострова.
Береговые станции (желтые точки), траектории тайфунов Майсак (зеленые линия и точки) и Хайшен (розовые линия и точки). Фото: пресс-служба Российского научного фонда
Для анализа ученые использовали данные шести станций для измерения уровня моря. Три из них расположены на западном побережье Японского моря, две — на южном побережье Корейского полуострова, и одна на острове Уллындо в 120 км к востоку от Корейского полуострова. Эти станции записывают колебания уровня моря с точностью до одного см, при этом приборы снимают измерения ежеминутно, что позволяет получить частоты и амплитуды колебаний волн.
Исследователи также определили волны, возникающие при обычных метеорологических условиях. Затем с помощью математического моделирования проанализировали экстремальные волны, образующие при штормах, тайфунах и цунами. Оказалось, что спектральные особенности длинных волн при тайфунах и цунами принципиально различаются: циклоны формируют сильные длинные волны с малыми периодами — менее 10 минут. В то время как для цунами в Японском море характерен куполообразный спектр, с основным периодом волн в диапазоне от 6 от 40 минут.
Численное моделирование максимальных высот волн и диаграммы сравнения результатов моделирования (серый) с данными наблюдений. Фото: пресс-служба Российского научного фонда
Руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Медведев, кандидат физико-математических наук, руководитель лаборатории цунами имени С.Л. Соловьева Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН отметил, что полученные результаты позволяют лучше понять особенности местности, например, как рельеф побережья и дна влияют на распространение и силу волн, возникающих в море в результате землетрясения. Эта информация поможет выделить населенные пункты на российском побережье Японского моря, наиболее подверженные угрозе цунами.
Мощные землетрясения потрясли Камчатку: серия афтершоков продолжается Ученые зафиксировали уже более 400 небольших сотрясений
