ГРНТИ 551.466.62

 

 

Тихоокеанское побережье России, где сосредоточена большая часть экономики и населения российского Дальнего Востока, подвержена чрезвычайно разрушительному воздействию волн цунами, вызываемых подводными землетрясениями и относящихся к особо опасным стихийным морским явлениям, которые могут вызывать чрезвычайные ситуации.

В последние годы в Тихоокеанском регионе повышается сейсмическая активность и, следовательно, угроза цунами, о чем свидетельствуют выводы российских и зарубежных ученых. Сильные землетрясения (декабрь 1991 г., апрель 1992 г., октябрь 1994 г., декабрь 1997 г., март 1999 г. и др.), сильные цунами 12 июля 1993 г., 4 октября 1994 г., катастрофическое цунами в июле 1998 г. в р-не Папуа-Новая Гвинея, в полной мере свидетельствуют об актуальности проблемы. Только в период с 1992 г. по 1998 г. от цунами погибло более 1800 человек, а прямой ущерб превысил 2 млрд. долларов США.

Наблюдения, прогнозирование и предупреждение об угрозе цунами в настоящее время осуществляется системой предупреждения о цунами (СПЦ), включающей в себя сейсмические станции Геофизической службы (ГС) РАН и гидрометеорологические станции, а также центры службы предупреждения о цунами Росгидромета в гг. Южно-Сахалинске, Петропавловске-Камчатском и Владивостоке, в тесном взаимодействии с территориальными структурами МЧС России и Госкомсвязи России. СПЦ является функциональной подсистемой «Предупреждение о цунами» РСЧС. Центры СПЦ оперативно взаимодействуют с центрами СПЦ зарубежных стран в рамках участия России в Международной системе предупреждения о цунами в Тихом океане, действующей под эгидой ЮНЕСКО.

Для прогнозирования вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС), связанных с цунами и их масштабов, необходимо:

1.       Определять параметры землетрясений оперативно с высокой точностью, а также механизм возмущения в очаге.

2.       Располагать верифицированными моделями, связывающими параметры землетрясений и механизм возмущения в очаге с вероятностью возникновения и интенсивностью волн цунами.

3.       Располагать средствами для дистанционного инструментального обнаружения волн цунами.

4.       Обладать алгоритмами и программными комплексами для предвычисления динамических характеристик цунами (высоты волн, заплески, ударные нагрузки), в режиме, близком к реальному времени, и оценки на этой основе, степени опасности цунами для пунктов побережья.

Для предупреждения ЧС, связанных с цунами и смягчения их последствий, в первую очередь, необходимо:

1.     Своевременно и надежно довести сигналы и сообщения об угрозе цунами в соответствии со схемами оповещения (до территориальных структур МЧС России, Администраций соответствующих уровней, н/х организаций, населения).

2.     Иметь отработанные планы действий при наступлении ЧС.

3.     Вести хозяйственную деятельность с учетом цунамирайонирования регионов.

4.     Проводить разъяснительную работу среди населения и т.п.

 

Современное состояние СПЦ России.

В настоящее время СПЦ России находится на грани возможности функционирования.

Можно выделить следующие основные проблемы в обеспечении прогнозирования и предупреждения ЧС, связанных с цунами:

·       Крайне малое число сейсмостанций, привлекаемых к СПЦ, отсутствие групповой обработки сейсмических данных, что приводит к большим задержкам и ошибкам в определении параметров землетрясений. СПЦ функционирует на базе данных сейсмических станций «Петропавловск», «Южно-Сахалинск» и «Северо-Курильск» (только по своему району). Сейсмические станции «Курильск», «Владивосток» и «Малокурильское» закрыты.

·       Почти полное отсутствие инструментальных дистанционных наблюдений за цунами у российского побережья, что повышает вероятности пропусков цунами и ложных тревог, не позволяет прогнозировать распространение и степень опасности реальных цунами, а также обуславливает неудовлетворительное выполнение Россией обязательств в рамках международной Тихоокеанской СПЦ;

·       Отсутствие надежной оперативной связи с сейсмическими и гидрометеорологическими станциями, между центрами СПЦ Росгидромета, сейсмическими центрами Геофизической службы (ГС) РАН и территориальными структурами МЧС России;

·       Принципиальная ненадежность и недостоверность используемого в настоящее время магнитудно-географического критерия цунамигенности землетрясений и отсутствие в практике работы научно обоснованных комплексных критериев прогнозирования возникновения и степени опасности цунами и, соответственно, ЧС;

·       Отсутствие в центрах СПЦ современных средств вычислительной техники, связи, вспомогательного оборудования ( в центре цунами Камчатского УГМС в составе аппаратно- программного комплекса цунами эксплуатируются ПЭВМ, установленные в 1994-1995 гг.);

·       Отсутствие в центрах СПЦ современных программных комплексов для информационной поддержки принятия решений, в том числе для моделирования распространения цунами, расчета высот волн и оценки степени опасности цунами для конкретных пунктов побережья, что не позволяет оперативно и достоверно прогнозировать возникновение ЧС, связанных с цунами;

·       Отсутствие надежной оперативной связи центров СПЦ с цунамизащищаемыми пунктами на Камчатке и Курильских островах.

Показатели деятельности СПЦ за период 1958-1994 г.г. следующие (по материалам: А.А. Поплавский, В.Н. Храмушин, К.И. Непоп, Ю.П. Королев «Оперативный прогноз цунами на морских берегах Дальнего Востока», Южно-Сахалинск, ИМГиГ, 1997 г.):

 

Подсистема, СПЦ в целом	Оправдываемость предупреждений о цунами			Степень предупрежденности о цунами
	Составлено предупреж-дение	Оправдалось	%	Наблюда-лось	Предусмот-рено	%
Сейсмическая подсистема	51	19	37	31	19	61
Гидрофизическая подсистема	13	8	62	9	8	89
СПЦ в целом	64	27	42	40	27	68

 

Примечание:    1. Оправдываемость предупреждений – отношение количества правильных предупреждений к общему количеству составленных.

                        2. Степень предупрежденности – отношение количества предусмотренных предупреждениями явлений к общему числу наблюдавшихся.

Анализ работы СПЦ за 1986-1995 гг. показал, что оправдываемость снизилась до 22%, поскольку происходила ее деградация, обусловленная разрушением и закрытием сейсмических станций и мареографных постов на Курилах, закрытием станции и центра СПЦ во Владивостоке из-за недостаточного финансирования.

Резюмируя вышеизложенное, можно констатировать, что сохранение существующей ситуации, в первую очередь, по финансированию, неминуемо приведет к потере уже полученных результатов, в том числе, внедренных в СПЦ, распаду имеющихся коллективов специалистов и, в итоге, к деградации системы.

Развитие инфраструктуры Дальневосточного региона (планируемое освоение шельфа Сахалина и др.), сложная социально-психологическая обстановка в регионе подтверждают жизненную необходимость серьезной модернизации национальной СПЦ России.

 

Концепции совершенствования СПЦ России.

СПЦ России включает следующие структурные компоненты:

·       сейсмологическая сеть

·       гидрофизическая (уровенная) сеть

·       локальные системы предупреждения о цунами

·       центры СПЦ

            В рамках ФЦП «Мировой океан» разработаны эскизный и технический проекты и Программа работ по восстановлению, обеспечению устойчивого функционирования СПЦ и ее научно-техническому развитию, в том числе, оснащению СПЦ России современными средствами, технологиями и методами.

            При этом учитывались не только необходимость простого восстановления сейсмологической и уровенной сети, но и использование в практике работы СПЦ новых информационно-вычислительных технологий и современных информационно-измерительных комплексов.

            В 1994-2001 гг. в организациях Росгидромета и РАН, в рамках различных ФЦП, проведен ряд НИОКР, в рамках которых получены важные научно-практические результаты, в том числе:

·     Создана трехкомпонентная цифровая широкополосная сейсмическая станция

·     Создана и введена в эксплуатацию локальная сеть радиотелеметрических станций в районе г. Петропавловска-Камчатского

·     Создан и введен в эксплуатацию в центрах СПЦ программный комплекс для расчета кинематических характеристик цунами (времен добегания и подхода волн цунами к цунамизащищаемым пунктам)

·     Создан и внедрен в центрах СПЦ аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий обработку событий по регламенту службы в оперативном режиме, формирование и передачу в каналы связи сообщений в соответствии со схемами оповещения

·     Разработан дистанционный телеметрический регистратор цунами (ТРЦ) в береговой зоне, изготовлены опытные образцы

·     Разработан программный комплекс для обработки данных ТРЦ, идентификации цунами и расчета их характеристик

·     Разработаны современные научные основы и эффективные математические модели для численного моделирования, предвычисления динамических характеристик и оценки степени опасности цунами для пунктов побережья, на основе чего разработаны соответствующие алгоритмы и элементы программных комплексов, проведена их верификация.

Таким образом, в настоящее время можно с уверенностью утверждать, что имеется серьезный научно-технический и методологический задел для успешного проведения работ по обеспечению стабильного функционирования и научно-технического развития СПЦ России.

 

Сейсмологическая сеть. Сеть сейсмологических наблюдений включает в себя :

·     стационарные сейсмические станции (СС)  ГС РАН

·     телесейсмические сети на базе необслуживаемых цифровых и аналоговых сейсмометров

·     информационно-вычислительные сейсмические центры

Предусматривается привлечение к СПЦ и оснащение современными отечественными цифровыми сейсмостанциями  4-6 СС.

В Камчатской области создаются две группы сетей радиотелеметрических станций (РТС): Петропавловская (12 станций) и Ключевская (8 станций). После регистрации сейсмического события данные с сетей РТС поступают в центры сбора и обработки, где они совместно обрабатываются и, таким образом, параметры землетрясений определяются в режиме, близком к реальному времени по группе сейсмостанций, что обеспечивает своевременное, достоверное и надежное определение параметров землетрясений. Совместная обработка данных Петропавловской и Ключевской сетей РТС позволяет расширить зону уверенного определения параметров землетрясений на всю прилегающую к Камчатке акваторию.

Аналогичные локальные сети радиотелеметрических станций планируется создать и в Сахалинской области. Совместная обработка данных этих сетей позволит своевременно и достоверно определять параметры землетрясений в зоне, прилегающей к побережью Дальневосточного региона.

Программное обеспечение сейсмических центров обеспечивает повышение достоверности оценки параметров землетрясений за счет совместной (групповой) обработки. Обеспечивается возможность оценки магнитуд по нескольким шкалам (MPV, MPH, MSH), а также определение глубины очага.

Результаты обработки будут передаваться по прямым каналам связи в аппаратно-программные комплексы центров СПЦ.

Появляются также возможности приступить к разработке практических методов и критериев для прогнозирования цунамигенности землетрясений, в частности, параметров, характеризующих механизм очага землетрясения и сейсмического момента.

 

Гидрофизические (уровенные) сети.

Сеть уровенных наблюдений крайне необходима для своевременного достоверного предупреждения об угрозе цунами для удаленных пунктов на основе данных о фактически зарегистрированном цунами и для снижения числа ложных тревог, т.е. для достоверного прогнозирования ЧС.

·       дистанционные телеметрические регистраторы цунами (ТРЦ) в прибрежной зоне

·       аппаратно-программные комплексы различных уровней для обработки данных ТРЦ.

Разработана оптимальная с инженерной точки зрения структура уровенной береговой сети, которая включает 14-16 пунктов уровенных наблюдений.

ТРЦ предназначен для измерений уровня и температуры воды, накопления данных, передачи данных в ПЭВМ с целью идентификации цунами, определения времен вступлений, периодов и амплитуд волн цунами.

ТРЦ включает:

·  погружной измерительный блок;

·  береговой блок с устройством обработки и индикации данных.

По своим техническим возможностям ТРЦ может с успехом использоваться не только в СПЦ, но и в других системах уровенных наблюдений. испытания аналогов ТРЦ проводились на побережье Черного и Белого морей, в устье р. Нева с положительными результатами.

В настоящее время в организациях РАН (в частности, в ИО РАН) интенсивно проводятся НИОКР, направленные на создание автономной донной гидрофизической станции с гидроакустическим каналом дистанционного считывания данных. В перспективе, при условии развертывания сети таких станций окажется возможным обнаруживать волны цунами достоверно и с большой заблаговременностью, что позволит значительно более достоверно прогнозировать возникновение ЧС, связанных с цунами.

 

Локальные системы предупреждения о цунами. Региональные системы не могут обеспечить своевременное предупреждение об угрозе цунами от местных землетрясений, так как минимальное время добегания волны цунами в этом случае может не превышать 10-15 минут. Альтернативой региональным системам, позволяющей обеспечить безопасность населения и особо важных объектов, является создание локальных систем. Концепция и методика проектирования таких систем разработана коллективом ученых ИВТ СО РАН под руководством академика Ю.И. Шокина. Ключевым моментом здесь становится защита конкретных участков побережья и акваторий, отдельных объектов. При этом учитываются локальные особенности рельефа суши, точная батиметрия, характерные свойства волновых процессов вблизи конкретного защищаемого объекта. это позволяет существенно повысить оперативность и точность прогноза. Локальная система должна включать в себя автоматические станции, оснащенные сейсмическими датчиками ускорений «триггерного» типа, и гидрофизические (уровенные) станции в определенных точках на шельфе, центр обработки данных и принятия решений о выдаче предупреждений или сигналов на автоматические аварийные системы.

Локальные системы необходимо размещать в наиболее цунамиопасных пунктах (Северо-Курильск, Усть-Камчатск, Малокурильское) и для защиты особо важных объектов.

 

Центры СПЦ. В состав аппаратно-программных комплексов центров СПЦ входят следующие программные комплексы:

·       для определения цунамигенности землетрясений на базе комплексных критериев

·       для прогнозирования вероятности возникновения и возможных характеристик волн цунами с использованием экспертных баз данных на базе геоинформационных технологий

·      для предвычисления кинематических характеристик цунами (времен подхода волн цунами к пунктам побережья), ведения баз данных

·      для моделирования распространения, трансформации, расчета динамических характеристик  волн цунами, оценки степени опасности цунами для пунктов

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

---

---

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2001, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2001, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск

---