Journal of Volcanology and SeismologyJournal of Volcanology and SeismologyВулканология и сейсмология0203-03063034-5138The Russian Academy of Sciences68971010.31857/S0203030625030061PZJGPZArticlesСтатьиResearch ArticleAssessment of tsunami hazard for the coast of the Bay of Korf (Bering Sea) according to the results of numerical modelingОценка опасности цунами для побережья залива Корфа (Берингово море) по результатам численного моделированияGusiakovV. K.ГусяковВ. К.
Russian Federation
gvk@sscc.ruBeizelS. A.БейзельС. А.
Russian Federation
beisels@gmail.comGusevO. I.ГусевО. И.
Russian Federation
gusev_oleg_igor@mail.ruLanderA. V.ЛандерА. В.
Russian Federation
land@mitp.ruChebrovD. V.ЧебровД. В.
Russian Federation
danila@emsd.ruChubarovL. B.ЧубаровЛ. Б.
Russian Federation
chubarov@ict.nsc.ruInstitute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RASИнститут вычислительной математики и математической геофизики СО РАНFederal Research Center for Information and Computational TechnologiesФедеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологийInstitute of Earthquake Forecast Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of SciencesИнститут теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАНKamchatka Branch of the Federal Research Center “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”Камчатский филиал ФИЦ “Единая геофизическая служба РАН”150520253801042108202521082025Copyright ©; 2025, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0203-0306/article/view/689710

The paper discusses the results of solving the problem of assessing the tsunami hazard of a section of the north-eastern coast of Kamchatka in the area of the Korf village, located on a sandy spit in the northern part of the Korf bay of the same name. To obtain these estimates, the “worst case” methodology was used. Based on the results of an analysis of seismicity and historical data on tsunami manifestations in the western part of the Bering Sea, three tsunamigenic zones were identified – near-field (Bering Sea), regional (Western Aleutians) and far-filed (Southern Chile), which create the greatest tsunami threat for the study area (north-eastern coast of Kamchatka) Based on the results of the analysis of seismicity and tectonic features of the source zones, sets of model tsunamigenic earthquakes typical for each of them were determined. For this set of models, numerical modeling of tsunami generation and propagation was performed and the most dangerous model sources were identified. The maximum elevations created by these sources for the Korf village area were 1.3 m for sources in the near (Bering Sea) zone, 2.4 m for the regional (Aleutian) zone, and 2.5 m for the far (Chilean) zone. At the next stage, for these sources, more detailed calculations were carried out on sequences of nested computational grids, which determined the characteristics of the tsunami impact on the coast. The main results of the work are the identification of the most dangerous tsunamigenic zones in relation to the Korf Spit, the selection of model sources for them and assessments of extreme impacts of tsunami waves that threaten this section of the coast.

В работе обсуждаются результаты решения задачи об оценке цунамиопасности участка северо-восточного побережья Камчатки в районе поселка Корф, расположенного на песчаной косе в северо-западной части одноименного залива. Для получения этих оценок использовалась методика “наихудшего случая” (worst case). По результатам анализа сейсмичности и исторических данных о проявлениях цунами в западной части Берингова моря были выделены три цунамигенные зоны – ближняя (беринговоморская), региональная (алеутская) и дальняя (чилийская), создающие наибольшую угрозу цунами для исследуемого участка северо-восточного побережья Камчатки. По результатам анализа сейсмичности и тектонических особенностей очаговых зон были определены наборы модельных цунамигенных землетрясений, типичных для каждой из них. Для этих наборов было выполнено численное моделирование возбуждения и распространения цунами, по результатам которого определены наиболее опасные модельные источники. Создаваемые этими источниками максимальные превышения уровня моря для района пос. Корф составили 1.3 м для очагов из ближней (беринговоморской) зоны, 2.4 м для региональной (алеутской) и 2.5 м для дальней (чилийской) зоны. На следующем этапе для таких источников были проведены уточняющие расчеты на последовательностях вложенных расчетных сеток, определившие характеристики воздействия цунами на побережье. Основными результатами работы являются выявление наиболее опасных по отношению к Корфской косе цунамигенных зон, выбор для них модельных источников и оценки экстремальных высот волн цунами, угрожающих этому участку побережья.

tsunami wavesprotected coasttsunami hazard assessmentseismicitytsunamigenic earthquakemathematical modelingволны цунамизащищаемое побережьеоценка цунамиопасностисейсмичностьцунамигенное землетрясениематематическое моделированиеМинистерство природных ресурсов и экологии Камчатского краяMinistry of Natural Resources and Environment of Kamchatka Krai29/22Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-00605-24-00Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-00604-25The studies presented in the paper were carried out within the framework of the State Contract of the Ministry of Natural Resources and Environment of Kamchatka Krai No. 29/22 dated May 17, 2022, as well as within the framework of state assignments of the Ministry of Education and Science of Russia for the Institute of Computational Mathematics and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences No. FWNM-2022-0004 (regarding the collection and analysis of data on historical tsunamis in the Far Eastern region), Institute of Predictive Geophysics of the Russian Academy of Sciences No. 124020900029-7 (regarding the analysis of seismicity in the Far Eastern region and assessments of the recurrence of the strongest earthquakes), Federal Research Center of High Temperatures (regarding the development of programs for calculating the propagation and runup of tsunamis) and Federal Research Center of Geophysical Surveys of the Russian Academy of Sciences No. 075-00604-25 (regarding the collection of information on the seismicity of Kamchatka).Представленные в работе исследования выполнялись в рамках Государственного контракта Министерства природных ресурсов и экологии Камчатского края № 29/22 от 17 мая 2022 г., а также в рамках государственных заданий Минобрнауки России для ИВМиМГ СО РАН № FWNM-2022-0004 (в части, касающейся сбора и анализа данных о исторических цунами Дальневосточного региона), ИТПЗ РАН № 124020900029-7 (в части, касающейся анализа сейсмичности дальневосточного региона и оценок повторяемостей сильнейших землетрясений), ФИЦ ИВТ (в части, касающейся разработки программ расчета распространения и набегания цунами) и ФИЦ ЕГС РАН № 075-00604-25 (в части сбора информации о сейсмичности Камчатки).Атлас максимальных заплесков цунами / Отв. ред. С.Л. Соловьев. Владивосток: МГИ АН УССР, ДВНИГМИ, 1978. 61 c.Баранов Б.В. Тектоника плит Охотоморского региона и окраинных морей северо-западной части Тихого океана / Автореф. дисс. … доктора геол.-мин. наук. М., 1982. 24 с.Бейзель С.А., Гусяков В.К., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Оценка воздействия удаленных цунами на Дальневосточное побережье России на основе результатов математического моделирования // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2014а. Т. 90. № 5. C. 578–590.Бейзель С.А., Гусяков В.К., Рычков А.Д., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Алгоритмы и методики численного моделирования наката волн цунами на берег в приложении к оценке характеристик заплеска волн на Дальневосточное побережье России // Труды XII Всероссийской конференции “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики” (Санкт-Петербург, 27–29 мая 2014 г.). СПб.: Нестор-История, 2014б. C. 228–230.Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 392 с.Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. X. Берингово море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1999. 302 с.Гордеев Е.И., Пинегина Т.К., Ландер А.В., Кожурин А.И. Берингия: сейсмическая опасность и фундаментальные вопросы геотектоники // Физика Земли. 2015. № 4. C. 58–67.Гусев О.И., Чубаров Л.Б. Об использовании телескопически вложенных сеток в расчетах распространения волн цунами // Труды XIV Всероссийской конференции “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики” (Санкт-Петербург, 23–25 мая 2018 г.). СПб.: ЛЕМА, 2018. C. 224–226.Гусяков В.К. Остаточные смещения на поверхности упругого полупространства // Условно-корректные задачи математической физики в интерпретации геофизических наблюдений. Новосибирск: ВЦ СО РАН, 1978. C. 23–51.Гусяков В.К. Цунами на Дальневосточном побережье России: историческая перспектива и современная проблематика // Геология и геофизика. 2016. № 9. С. 1601–1615.Заякин Ю.А. Цунами 23 ноября 1969 г. на Камчатке и особенности его возникновения // Метеорология и гидрология. 1981. № 12. С. 77–83.Заякин Ю.А. Цунами на Дальнем Востоке России. Петропавловск-Камчатский: Камшат, 1996. 88 c.Иванова Е.И., Митюшкина С.В., Левина В.И. Макросейсмическая оценка последствий Олюторского землетрясения и его сильнейших афтершоков // Вулканология и сейсмология. 2010. № 2. С. 71–80.Каталог землетрясений Камчатки и Командорских островов, 1962–2024. URL: http://sdis.emsd.ru/info/earthquakes/catalogue.phpКомплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации – ОСР-97. Масштаб: 1:8 000 000 / Главные редакторы: В.Н. Страхов, В.И. Уломов. М.: Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, 1999. 4 л. URL: http://neotec.ginras.ru/neomaps/M080_Russia_1997_Seism-region_Komplekt-kart-osr-97-territorii-rossiyskoy-federacii.htmlЛандер А.В., Букчин Б.Г., Дрознин Д.В., Кирюшин А.В. Тектоническая позиция и очаговые параметры Хаилинского (Корякского) землетрясения 8 марта 1991 года: существует ли плита Берингия? // Геодинамика и прогноз землетрясений (Вычислительная сейсмология. Вып. 26). М.: Наука, 1994. С. 104–122.Ландер А.В., Левина В.И., Иванова Е.И. Сейсмическая история Корякского нагорья и афтершоковый процесс Олюторского землетрясения 20(21) апреля 2006 г. MW = 7.6 // Вулканология и сейсмология. 2010. № 2. C. 16–30.Левина В.И., Ландер А.В., Митюшкина С.В., Чеброва А.Ю. Сейсмичность Камчатского региона 1962–2011 гг. // Вулканология и сейсмология. 2013. № 1. C. 41–64.Лобковский Л.И., Баранов Б.В., Дозорова К.А., Мазова Р.Х., Кисельман Б.А., Баранова Н.А. Командорская сейсмическая брешь: прогноз землетрясения и расчет цунами // Океанология. 2014. Т. 54. № 4. С. 561–573.Мелекесцев И.В., Курбатов А.В. Частота крупнейших палеосейсмических событий на северо-западном побережье и в Командорской котловине Берингова моря в позднем плейстоцене–голоцене // Вулканология и сейсмология. 1997. № 3. С. 3–11.Пелиновский Е.Н., Плинк Н.Л. Предварительная схема цунамирайонирования побережья Курило-Камчатской зоны на основе одномерных расчетов (модельный очаг) // Препринт ИПФ АН СССР, Горький. 1980. № 5. 18 c.Подъяпольский Г.С. Возбуждение длинной гравитационной волны в океане сейсмическим источником в коре // Физика Земли. 1968. № 1. C. 7–24.Петухин А.Г., Пинегина Е.К., Ландер А.В. Моделирование возможных источников отложений цунами на Камчатском побережье Берингова моря // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России / Труды Пятой научно-технической конференции: к 100-летию организации инструментальных сейсмологических наблюдений на Камчатке. Петропавловск-Камчатский, 2015. С. 368–372.Рычков А.Д., Бейзель С.А., Чубаров Л.Б. Программа для ЭВМ: Модуль расчета наката волн цунами на берег RunUp-LP // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам № 2013617980. 2013.Соловьев С.Л. Основные данные о цунами на Тихоокеанском побережье СССР, I937‒I976 гг. // Изучение цунами в открытом океане. М.: Наука, 1978. C. 61–136.Соловьев С.Л. Санах-Кадъякское цунами 1788 г. // Проблема цунами. М.: Наука, 1968. С. 232–237.Соловьев С.Л., Го Ч.Н. Каталог цунами на восточном побережье Тихого океана. М.: Наука, 1975. 203 c.Соловьев С.Л., Го Ч.Н., Ким Х.С. Каталог цунами в Тихом океане, 1969‒1982. М.: МГК АН СССР, 1986. 163 c.Федотов С.А., Гусев А.А., Зобин В.М., Кондратенко А.М., Чепкунас К.Е. Озерновское землетрясение и цунами 22(23) ноября 1969 г. // Землетрясения в СССР в 1969 году. М.: Наука, 1973. С. 195–208.Чубаров Л.Б., Бабайлов В.В., Бейзель С.А. Программа расчета характеристик волн цунами сейсмического происхождения MGC // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службой по интеллектуальной собственности № 2011614598. 2011.Шокин Ю.И., Бейзель С.А., Рычков А.Д., Чубаров Л.Б. Численное моделирование наката волн цунами на побережье с использованием метода крупных частиц // Математическое моделирование. 2015. Т. 27. № 1. С. 99–112.ANSS (USGS) catalog. 2024. URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/Argus D.F., Gordon R.G., DeMets C. Geologically current motion of 56 plates relative to the no-net-rotation reference frame // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2011. V. 12. № 11. 13 p. https://doi.org/10.1029/2011GC003751Bird P. An updated digital model of plate boundaries // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2003. V. 4. № 3. P. 1027. https://doi.org/10.1029/2001GC000252Cisternas M., Atwater B., Torrejón F., Sawai Y., Machuca G., Lagos N., Eipert A., Youlton C., Salgado I., Kamataki T., Shishikura M., Rajendran C., Malik J., Rizal Y., Husni M. Predecessors of the giant 1960 Chile earthquake // Nature. 2005. V. 437. P. 404–407. https://doi.org/10.1038/nature03943Global CMT Catalog. 2024. URL: https://www.globalcmt.org/CMTsearch.htmlGusiakov V.K., Dunbar P., Arcos N. Twenty five years (1992‒2016) of global tsunamis: statistical and analytical overview // Pure and Applied Geophysics, Topical Issue “Twenty five years of modern tsunami science”. 2019. V. 176. P. 2795–2807. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02113-7Gutenberg B. Tsunamis and earthquakes // Bull. Seis. Soc. Am. 1939. V. 29. № 4. P. 517–526.International Seismological Centre. On-line Bulletin // Internatl. Seismol. Cent., Thatcham, United Kingdom, 2015. URL: http://www.isc.ac.ukISC-isf catalog. 2020. URL: ftp://ftp.isc.ac.uk/pub/isf/Kanamori H. Mechanism of tsunami earthquakes // Phys. Earth Planet. Inter. 1972. V. 6. P. 346–359.MacCormack R.W. The Effect of viscosity in hypervelocity impact cratering // AIAA Paper. 1969. P. 69–354.Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. Seism. Soc. Am. 1985. V. 75. Iss. 4. P. 1135–1154.Medvedeva A., Medvedev I., Fine I., Kulikov E., Yakovenko O. Local and Trans-oceanic Tsunamis in the Bering and Chukchi Seas Based on Numerical Modeling // Pure Appl. Geophys. 2023. V. 180. P. 1639–1659. https://doi.org/10.1007/s00024-023-03251-9NTL/GHTB Novosibirsk Tsunami Laboratory Global Historical Tsunami Database, 2000 BC to Present. URL: https://tsun.sscc.ru/nh/tsunami.php (date of application: January 31, 2025)Papazachos B.C., Scordilis E.M., Panagiotopoulos D.G., Papazachos C.B., Karakaisis G.F. Global Relations Between Seismic Fault Parameters and Moment Magnitude of Earthquakes // Bulletin of the Geological Society of Greece. 2004. V. XXXVI. P. 1482–1489.Pinegina T.K., Bourgeois J. Historical and paleotsunami deposits on Kamchatka, Russia: Long-term chronologies and long-distance correlations // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2001. V. 1. P. 177–185.Seno T., Sakurai T., Stein S. Can the Okhotsk plate be discriminated from the North American plate? // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 11305–11315.Shokin Yu.I., Babailov V.V., Beisel S.A., Chubarov L.B., Eletsky S.V., Fedotova Z.I., Gusyakov V.K. Mathematical modeling in application to regional tsunami warning systems operations / Eds. E. Krause et al. // Comp. Science & High Perf. Computing III, Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2008. V. 101. P. 52–68.Sykes L.R. Aftershock zones of great earthquakes, seismicity gaps, and earthquake prediction for Alaska and Aleutians // J. Geoph. Res. 1971. V. 76. P. 8021–8041.The ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue, 1904‒2019. Version 10.0. March 21, 2023. URL: http://www.isc.ac.uk/iscgem/download.phpWesson R.L, Boyd O.S., Mueller C.S., Frankel A.D. Challenges in making a seismic hazard map for Alaska and the Aleutians / Eds. J.T. Freymueller, P.J. Haeussler, R. Wesson, G. Ekstrom // Active Tectonics and Seismic Potential of Alaska. Washington: DC AGU, 2008. P. 385–397.