Оценка амплитуды сейш, возбуждаемых удаленными землетрясениями в малых водоемах суши

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проанализирован процесс формирования сейшевых колебаний уровня, инициируемых удаленными землетрясениями в малых водоемах суши, и предложен метод оценки амплитуды таких колебаний. Показано, что для оценки амплитуды водоем может быть описан двумя параметрами: горизонтальной протяженностью и максимальным периодом собственных колебаний. Метод основан на точном аналитическом решении одномерной задачи в рамках линейной теории длинных волн. Метод предполагает знание горизонтальных компонент сейсмических колебаний грунта. Для численных расчетов в работе использована запись катастрофического землетрясения в Турции 6 февраля 2023 г., полученная сейсмометром кафедры физики Земли физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва) на расстоянии 2050 км от эпицентра. Работоспособность метода подтверждена путем сопоставления аналитических оценок с результатами двумерного численного моделирования, проведенного для набора модельных бассейнов цилиндрической формы и постоянной глубины, а также для водоемов с батиметрией, соответствующей реальным озерам. Показано, что означенное землетрясение в водоемах московского региона могло возбудить колебания уровня с размахом до 0.5 м.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Н. Валеева

МГУ им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: dilaravn@mail.ru

Физический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, стр. 2, Москва, 119991

М. А. Носов

МГУ им. М.В. Ломоносова; Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН

Email: m.a.nosov@mail.ru

Физический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, стр. 2, Москва, 119991; ул. Науки, 1Б, Южно-Сахалинск, 693022

Список литературы

  1. Аракава А., Мезингер Ф. Численные методы, используемые в атмосферных моделях. Л.: Гидрометео-издат, 1979. С. 93.
  2. Доброхотов С.Ю., Калиниченко В.А., Миненков Д.С., Назайкинский В. Е. Асимптотики длинных стоячих волн в одномерных бассейнах с пологими берегами: теория и эксперимент // Прикладная математика и механика. 2023. T. 87. № 2. С. 157–175.
  3. Елизарова Т.Г., Сабурин Д.С. Численное моделирование колебаний жидкости в топливных баках // Матем. моделирование. 2013. Т. 25. № 3. С. 75.
  4. Зильберштейн О.И, Сафронов Г.Ф., Семенов А.Ю. Природные катастрофы и стихийные бедствия в Дальневосточном регионе Владивосток: ДВО АН СССР. 1990. Т. 2. С. 277.
  5. Кочин Н.Е., Кибель И.А. и др. Теоретическая гидродинамика ч. 1. М.: Физматгиз, 1963. С. 518.
  6. Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами и родственных явлений в океане. М.: Янус-К, 2005. С. 322.
  7. Лэмб Г. Гидродинамика. Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1947. С. 358.
  8. Моисеев Н.Н., Петров А.А. Численные методы расчета собственных частот колебаний ограниченного объема жидкости. М.: ВЦ АН СССР, 1966. 268 с.
  9. Носов М.А., Колесов С.В., Нурисламова Г.Н., Большакова А.В. Влияние вращения Земли на волны цунами, вызванные глубокофокусным Охотоморским землетрясением 2013 г. // ВМУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2018. № 6. С. 117–123.
  10. Полянин А.Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. М.: Издательская фирма «Физико-математическая литература», 2001. С. 260.
  11. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984. С. 432.
  12. Смирнов С.В., Кучер К.М., Гранин Н.Г., Стурова И.В. Сейшевые колебания Байкала // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 1. С. 105–116.
  13. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. М.: Наука, 1977. 816 с.
  14. Bondevik S., Gjevik B., Sørensen M.B. Norwegian seiches from the giant 2011 Tohoku earthquake // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. № 13. P. 3374–3378.
  15. Forel F.-A. Le Léman (monographie limnologique), tome second. Lausanne: Librairie de l’Université de Lausanne, 1895. P. 59.
  16. Ichinose G.A., Anderson J.G. The potential hazard from tsunami and seiche waves generated by large earthquakes within Lake Tahoe, California-Nevada // Geophys. Res. Lett., 2000. V. 27. № 8. P. 1203.
  17. Iwaki M., Toda T. Seismic seiche-related oscillations in Lake Biwa, Japan, after the 2011 Tohoku earthquake // Scientific Reports. 2022. V. 12. № 1. P. 19357.
  18. Kant I. Geschichte und Naturbeschriebung der merkwrdigsten Vorfalle des Erdbebens? Welches an dem Ende des MDCCLV Jahres einen grossen Theil der Erde erschtert hat. 1756 // Samtlliche Werke. 1839. V. 6. P. 227–280.
  19. Kvale A. Seismic seiches in Norway and England during the Assam earthquake of August 15 // Bull. Seismol. Soc. Am. 1955. V. 45. № 2. P. 93–113.
  20. Levin B.W. Nonlinear oscillating structures in the earthquake and seaquake dynamics // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 1996. V. 6. № 3. P. 405–413.
  21. Levin B.W., Nosov M.A. Physics of Tsunamis, Second Edition. Cham–Heidelberg-New York–Dordrecht–London: Springer, 2016.
  22. McGarr A. Seismic Seiches // Encyclopedia of Solid Earth Geophysics. Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, 2011.
  23. McGarr A., Vorhis R.C. Seismic seiches from the March 1964 Alaska Earthquake // U. S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1965. 544E. E1–E43.
  24. Merian J.R. Ueber die Bewegung tropfbarer Flüssigkeiten in Gef ssen. Basel: Schweighauser, 1828.
  25. Rabinovich A.B. Seiches and harbor oscillations // Handbook of Coastal and Ocean Engineering. Los Angeles: California State Univ., 2009. P. 193–236.
  26. Soomro R.A., Weidle C., Cristiano L., Lebedev S., Meier T., & PASSEQ Working Group. Phase velocities of Rayleigh and Love waves in central and northern Europe from automated, broad-band, interstation measurements // Geophysical Journal International. 2016. V. 204. № 1. P. 517–534.
  27. https://www.youtube.com/watch?v=S5dKWNA6CLU&ab_channel=%D0%A1%D0%BA%D0%B0%D0%B9%D0%A2%D0%BE%D0%BF
  28. https://lakemaps.org/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Оригинальные и фильтрованные акселерограммы землетрясения в Турции 6 февраля 2023 г.

Скачать (69KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Нормированные на максимальное значение спектральные оценки акселерограмм землетрясения в Турции 6 февраля 2023 г. Оригинальный сигнал – черная кривая, фильтрованный – красная. Частота отсечки фильтра «0.25 Гц» отмечена на рисунке

Скачать (61KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение максимальных амплитуд (размах) сейшевых колебаний в цилиндрических бассейнах постоянной глубины. Параметры бассейнов, а также значения максимумов по зеркалу бассейна и на урезе указаны на рисунке

Скачать (88KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение максимальных амплитуд (размах) сейшевых колебаний в водоемах (озерах) с естественной батиметрией. Названия озер и значения максимумов указаны на рисунке. Черными изолиниями показаны изобаты, цифры – глубина в метрах

Скачать (87KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Максимальная амплитуда (размах) сейшевых колебаний, нормированная на горизонтальную протяженность водоема L, как функция максимального собственного периода стоячих волн T0. Цветные кривые – расчет по аналитической одномерной модели (канал). Цвет кривых варьируется в зависимости от азимутального угла ориентации канала в соответствии с легендой, показанной на рисунке (цифры – угол в градусах). Результаты двумерных численных расчетов показаны черными кружками для цилиндрических бассейнов и треугольниками для озер с естественной батиметрией. Параметры бассейнов и названия озер указаны над точками. Кружки с черной заливкой соответствуют случаям, когда максимум на урезе совпадает с максимумом по зеркалу. Кружки без заливки показывают величину максимума, достигнутого на урезе

Скачать (51KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.