Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Зайченко Михаил Юрьевич

Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений
<
Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Зайченко Михаил Юрьевич. Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 25.00.28 Москва, 2006 90 с. РГБ ОД, 61:06-1/472

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 8

1.1 Дистанционные методы исследования океана 8

1.2 Обнаружение цунами в открытом океане по данным спутникового альтиметра 11

1.3 Возникновение аномалий температуры поверхности океана вызванных подводными землетрясениями 13

Глава 2. Анализ спутниковых данных по регистрации фронта цунами, вызванного цунамигенным землетрясением 17

2.1 Современное состояние спутниковых альтиметрических программ и перспективы их развития 17

2.1.1 Базы данных спутниковой альтиметрии 21

2.2 Характеристика данных и методика обработки 22

2.3 Задача обнаружения очага цунами со спутника 25

2.4 Анализ данных по уровню для нескольких цунами 28

2.4.1 Цунами 17 февраля 1996 г. (о. Ириан Джая) 28

2.4.2 Цунами 4 октября 1994 г. (о. Шикотан) 31

2.4.3 Статистическая обработка результатов 34

2.4.4 Цунами 12 июля 1993 г. (о. Окушири) 49

Глава 3. Исследование аномалий температуры поверхности океана, вызванных землетрясениями с М > 7 с использованием спутниковых данных 52

3.1 Источники и характеристики используемых данных 52

3.2 Методика обработки данных 53

3.3 Анализ данных по температурным аномалиям для нескольких событий 55

3.3.1 Ириан Джая, Индонезия (2002 г.) 55

3.3.2 Соломоновы острова (2003 г.) 58

3.3.3 о. Суматра (2004 г.) 61

3.3.4 о. Суматра (2005 г.) 65

Глава 4. Регистрация охлаждения деятельного слоя Чёрного моря после землетрясения 68

4.1 Источники и характеристики используемых данных 68

4.2 Обработка материалов и результаты 69

4.3 Теория переноса глубинных вод к поверхности в результате сейсмического колебания дна 74

Выводы 76

Приложение 78

Литература

Введение к работе

В данной диссертационной работе представлена методика обнаружения цунами и температурных аномалий, вызванных подводным землетрясением при помощи аппаратуры ДЗЗ, установленной на борту полярно-орбитальных ИСЗ. Известно, что по способу получения информации, методы дистанционного зондирования подразделяются на пассивные и активные. В первом случае, источником информации является электромагнитное излучение, испускаемое исследуемой средой. Во втором случае, со спутника периодически посылаются зондирующие импульсы, а полезную информацию получают путем сравнения излученного прибором и отраженного от среды сигналов.

Наблюдения, оценка и прогноз состояния Мирового океана при помощи ИСЗ получили наименование космического мониторинга океана. Бортовая аппаратура спутников мониторинга океана предназначена для непрерывного измерения ряда характеристик, связанных с ТПО, океаническими течениями, приповерхностными ветрами и высотой океанских волн.

Диссертационная работа состоит из двух основных частей. В первой части описана и испытана на практике методика регистрации цунами при помощи активного метода радиолокационной альтиметрии.

В настоящее время цунами регистрируются главным образом прямыми методами с помощью береговых самописцев уровня и датчиков придонного гидростатического давления. Однако, показания береговых самописцев содержат колебания, сильно искажающие исходную форму волны, которую она имеет в открытом океане. Такие явления, как выход на мелководье и отражение от берегов заметно увеличивают амплитуду волны. При этом форма записи трансформируется за счет резонансных свойств прибрежной области: шельфа, бухт, проливов и других особенностей берегов. Датчики придонного гидростатического давления лишены этого недостатка, но дороги в эксплуатации и не могут обеспечить полного покрытия вероятных районов

6 возникновения и проявления цунами. Результаты данной работы дают возможность не только обойти эти два недостатка используемых методик, но регистрировать подобные колебания уровня океана на значительном удалении от берегов с точной привязкой к единой геодезической системе отсчета, используя данные спутниковой альтиметрии и, в частности, высокоточных радиовысотомерных измерений с ИСЗ Geosat, Т/Р, ERS-1, ERS-2, Jason-1 и Envisat. Точность привязки к единой системе высот, данных об уровне моря, полученных в результате этих работ, обеспечивается установленными на борту приемниками какой либо из навигационных систем: GLONASS, GPS или DORIS. Характеристики землетрясений выбирались из электронной базы данных для тихоокеанских цунами, разработанной в СО РАН. В исследовании были использованы данные спутникового альтиметра, предварительно обработанные в Геофизическом Центре РАН.

Во второй части работы анализируются массивы данных о температурном поле поверхности океана в эпицентральной области подводного землетрясения, полученные пассивным методом с бортового радиометра высокого разрешения.

Известно, что турбулентность в океане играет определяющую роль в формировании гидрологических полей. Изучение влияния сейсмических движений на океанскую турбулентность началось в последние десятилетия прошлого века при обнаружении аномалий ТПО в районах сильных подводных землетрясений [8]. В работе [7] впервые были приведены аналитические выкладки, подтверждающие возможность переноса холодных придонных водных масс в приповерхностный слой океана за счет вертикальных движений в зоне действия подводных землетрясений. Возникновение температурных аномалий на поверхности океана после землетрясения впоследствии было названо "сейсмическим апвеллингом". Ниже, автором дается краткое описание выполненных ранее работ по этой тематике.

Для анализа изменений ТПО, вызванных сильными землетрясениями, были использованы следующие массивы данных:

  1. каталог землетрясений NEIC;

  2. данные по ТПО, находящиеся в открытом доступе (Naval Oceanographic Office Open Data Access Server).

Данные поступали с AVHRR, установленных на полярно-орбитальных спутниках NOAA-14 и NOAA-15. В этом проекте достигнуто рекордно-высокое пространственное разрешение - 0,1 градуса. В данной работе описывается методика обработки данных, выбранных с сервера с помощью ряда программ, написанных автором. Визуализация обработанных данных произведена средствами графического пакета GrADS.

Затем приводится аналогичный анализ данных по ТПО, полученных прямыми измерениями, на примере региона Черного моря. Из приводимых рисунков распределения температур ХПС следует, что глубина изотермы минимальной температуры ХПС на вторые сутки после землетрясения резко уменьшилась. Иначе говоря, эффект "сейсмического апвеллинга" имел место и здесь, но не на поверхности, а на некоторой глубине.

В заключение работы приводятся аналитические выкладки. Их целью является попытка теоретического обоснования процесса переноса глубинных вод к поверхности в результате сейсмических колебаний дна.

Результаты проведенных исследований проявления сейсмических эффектов в океанологических полях и возможное их практическое применение выносятся на защиту данной диссертационной работы.

Обнаружение цунами в открытом океане по данным спутникового альтиметра

В настоящее время цунами регистрируется в основном прямыми методами с помощью береговых самописцев уровня и датчиков придонного гидростатического давления.

Прямые измерения цунами, получаемые береговыми самописцами уровня, содержат колебания, сильно искажающие исходную форму волны, которую она имеет в открытом океане. Её выход на мелководье и отражение от берегов приводят к увеличению амплитуды, но при этом и спектр сигнала трансформируется за счет резонансных свойств прибрежной области шельфа, бухт, проливов. Наиболее качественные записи цунами в открытом океане осуществляются датчиками придонного гидростатического давления [1]. Однако такие системы весьма дороги и не могут обеспечить полного покрытия вероятных районов возникновения цунами.

Кардинальным решением проблемы изучения уровня моря не только вблизи побережья, но и на значительном удалении от берега с точной привязкой к единой геодезической системе отсчета в настоящее время является использование спутниковой альтиметрии и, в частности, высокоточных радиовысотомерных измерений с ИСЗ Geosat, Т/Р, ERS-1, ERS-2, Jason-1 и Envisat. В перспективе с этой целью могут быть использованы измерения российского геодезического ИСЗ "Муссон-2", а также других спутников с высотомерами, разрабатываемыми за рубежом. Таким образом точность привязки к единой системе высот, данных об уровне моря, полученных в этих работах, обеспечивается установленными на борту приемниками какой-либо из навигационных систем: Глонасс, GPS или Doris. В настоящее время данные спутниковой альтиметрии широко используются в задачах изучения мезомасштабной изменчивости течений, приливов и т.п. По-видимому, впервые данные спутникового альтиметра в целях обнаружения цунами в открытом океане использовали американские специалисты [2]. Ими были проанализированы спутниковые записи, полученные в ходе экспериментов Topex-Poseidon, относящиеся к трём сильнейшим цунами Окуширскому, имевшему место 12 июля 1993 года, цунами на о. Ява 2 июня 1994 года и Шикотанскому, произошедшему 4 октября 1994 года. Записи уровня сделанные после землетрясения, подвергались корреляционному анализу. Авторы утверждали, что таким способом могут быть выделены крупномасштабные смещения уровня океана высотой 3-5 см. Однако им не удалось обнаружить следов цунами на всех записях, относящихся к этим событиям.

Следующая попытка обнаружить цунами в открытом океане по данным со спутника была сделана в 1999 году. Авторами были проанализированы записи, совпадающие по времени с несколькими цунамигенными землетрясениями [3]. Методами спектрального анализа специалистам удалось идентифицировать только Никарагуанское цунами 2 сентября 1992 года. Анализ всех остальных событий (в том числе таких значительных, как Шикотанское 4 октября 1994 года и Индонезийское 17 февраля 1996 года) не дали положительного результата.

В настоящем пункте изложены представления о вертикальном обмене в океане, существующие на сегодняшний день. Интерес к исследованию океанской турбулентности обусловлен ее определяющей ролью в формировании гидрологических полей. Весьма важны исследования закономерностей турбулентности и для актуальной в настоящее время проблемы борьбы с загрязнением океана. Благодаря турбулентности океан способен "перерабатывать" определенные количества посторонних веществ, поступающих в него, так как турбулентная диффузия достаточно быстро снижает концентрацию примеси. До недавнего времени влияние сейсмических движений дна на океанскую турбулентность не исследовалось. Изучение этого вопроса началось в последние годы при обнаружении явления образования аномалий ТПО в районах сильных подводных землетрясений.

Сведения о неоднократном появлении пятен воды желтоватых и коричневатых оттенков на поверхности океана в зоне действия подводного землетрясения приведены в [4] со ссылкой на свидетельства очевидцев. Такое изменение цвета воды обычно связывают с появлением в ней значительного количества взвешенных частиц. Они могут переноситься от дна к поверхности восходящими турбулентными потоками. В работе [5] показано, что на процесс вертикального перемешивания вод океана сейсмическими движениями дна может затрачиваться порядка 0.01 % энергии землетрясения. В работе [6] описаны обнаруженные в Чёрном море аномалии в распределении сероводорода по глубине в период повышенной сейсмической активности в июне 1984 г., что также подтверждает обоснованность наших предположений о сложных процессах в море после сейсмических событий.

Базы данных спутниковой альтиметрии

Данные по землетрясениям (дата события, положение очага, глубина и магнитуда) для настоящего исследования выбирались из электронной базы данных для тихоокеанских цунами, разработанной в СО РАН [17]. С 1993 по 2001 гг. в Тихоокеанском регионе произошло более шестидесяти землетрясений, сопровождавшихся цунами. Для исследования были выбраны наиболее крупные из них. L табл. 2 приведены параметры исследуемых событий. В работе были использованы записи альтиметров, установленных на спутниках ERS-2 и Т/Р. Первичные данные, получаемые со спутника, включают в себя как измерения геофизических полей, так и техническую информацию о функционировании бортовой аппаратуры и содержат около 120 измеряемых параметров. Поэтому для исследования были использованы записи спутникового альтиметра, предварительно обработанные в Геофизическом Центре РАН с помощью САО, описанной выше.

Выше, в табл. 1, были представлены интервалы времени, в течение которых спутники давали информацию. Параметры орбит спутников несколько различаются, соответственно различается и пространственное покрытие Земли. На рисунке 2.1 представлен район Земли, покрываемый трассами спутника Т/Р. Через одинаковые интервалы времени, называемые циклами (9.916 суток для Т/Р и 35 суток для ERS-2), трасса спутника проходит над одним и тем же районом Земли. За этот период Т/Р и ERS-2 успевают сделать 127 и 501 витков соответственно.

Методика анализа спутниковой информации с целью выявления сигнала от цунами была предложена автором и состояла из нескольких этапов [18, 19]. На первом этапе определялся цикл спутника, на который приходилось цунамигенное землетрясение. После этого из базы данных ГЦ РАН выбирались все трассы этого цикла, покрывающие Тихий океан. Затем отсекались витки, предшествовавшие моменту землетрясения. Параллельно для каждого очага цунами по модели расчёта времён добегания волн1 определялось положение волнового фронта. Для расчета времён добегания использовались батиметрические данные с пространственным разрешением 2 минуты [20]. Соответственно этому расчетная сетка для Тихого океана имела 2001 и 1001 точку по долготе и широте соответственно. После этого за начало отсчёта времени в спутниковых записях брался момент землетрясения, и для каждой

1 Программа любезно представлена И.В.Файном, Институт тепло-масс переноса, БАН, Минск, Беларусь точки трассы спутника сравнивалось время пролёта спутника и рассчитанное время положения волнового фронта. Тем самым определялось положение точки пересечения трассы спутника с фронтом цунами. Положение фронта волны является в определенной степени условным. Предполагается, что скорость распространения фронта цунами равна скорости распространения длинной гравитационной волны c = JlH, (2.1) где g - ускорение свободного падения, Н - глубина океана. В реальности скорость волны зависит также и от ее длины c = gth(kH)/k, (2.2) где к = 2л/Л, Я - длина волны. Чем короче волна, тем медленнее она распространяется. Из-за этого дисперсионного эффекта реальный фронт, как правило, отстает от этой теоретической оценки. Чем длиннее путь распространения волны, тем сильнее эффект дисперсии. Еще сильней волновой фронт может искажаться на мелководье и при прохождении проливов. Тем не менее, оценка положения фронта волны цунами, рассчитанная по формуле (2.1), является достаточно точной и ошибка не превышает размер источника цунами, то есть составляет 50-100 км. 2.3 Задача обнаружения очага цунами со спутника

Оценим вероятность пересечения спутником очага цунами. Пусть очаг расположен на экваторе и имеет характерный размер равный 500 км. В первом приближении можно допустить, что очаг цунами имеет лишь линейные размеры (вдоль экватора). В качестве примера возьмём спутник Т/Р. Как было указано выше, период повторяемости составляет для него 9.916 суток. За это время спутник успевает совершить 127 оборотов. Вычислим период обращения спутника по орбите: Г = 9.916 х —«1.874- (2.3) 127 v Т/Р относится к полярно-орбитальным спутникам. Если бы Земля не вращалась, то долгота пересечения трассы спутника и экватора оставалась бы постоянной. Но из-за суточного вращения за время полного оборота спутника Земля успеет повернуться на угол ф в восточном направлении. Y 24 v Это означает, что с каждым оборотом спутника долгота подспутниковой точки на экваторе будет смещаться в западном направлении на величину (р. Движение спутника в северном направлении принято называть восходящим витком, соответственно движение в южном направлении - нисходящим витком. При пересечении экватора на восходящем витке количество оборотов увеличивается на единицу. Условимся далее под витком понимать восходящий виток.

Анализ данных по температурным аномалиям для нескольких событий

Для анализа изменений ТПО, вызванных сильными землетрясениями были использованы следующие массивы данных: 1. Каталог землетрясений NEIC {http://gld.ss 7. cr. usgs.gov/neis/). 2. Данные по ТПО, находящиеся в открытом доступе (Naval Oceanographic Office Open Data Access Server, http://pdas. novo.navy.mil/cgi-bin/nph-nc/data/MCSST/).

Параметр MCSST (аббревиатура от английского Multi-Channel Sea Surface Temperature) — дистанционно определяется с ИСЗ по радиационной температуре поверхности океана. Данные поступают с радиометров высокого разрешения AVHRR, установленных на полярно-орбитальных спутниках NOAA-14 и NOAA-15. Радиационная температура поверхности может быть определена только при отсутствии облачности. Поэтому, чтобы обеспечить глобальное покрытие этим параметром всего Мирового океана, в районах с большим баллом облачности проводится интерполяция с применением различных моделей. За счёт этой процедуры в данном проекте достигнуто рекордно-высокое пространственное разрешение - 0.1 градуса. Дискретность по времени составляет 24 часа. Данные доступны начиная с 2002 г.

Исследовались сильные землетрясения с магнитудой равной или превышающей семь, произошедшие за 2002 - 2005 гг., эпицентры которых находились под водой либо в непосредственной близости от моря. В таблице 4 приведены рассматриваемые события.

Методика обработки данных была предложена автором [24] и заключалась в следующем. На первом этапе выбирались временные и пространственные интервалы для рассматриваемого события. Характеризующие их величины были приведены в главе 1. Исходя из этого, в целях автоматизации обработки накапливаемого архива данных, была сделана следующая унификация: для анализа изменений ТПО выбирался район в форме квадрата со стороной 6 градусов, в центре которого находился эпицентр землетрясения, а временной интервал полагался равным 11 суткам (т.е. 5 суток до и после сейсмического события). Затем с помощью системы доступа к данным (Naval Oceanographic Office Open Data Access Server) на удалённом узле

выбирались и скачивались данные для рассматриваемого региона и за интересующий период времени. После этого с помощью ряда прикладных программ (написанных автором) производилось чтение и обработка данных из накопленного архива. Визуализация данных осуществлялось средствами графического пакета GrADS.

Как видно из приведённых рисунков, ТПО с 7 по 10 октября постепенно расширяется по площади, и возрастает по величине. Так, если 7 октября в зоне будущего землетрясения отчетливо прослеживаются очаги тёплой воды с температурой 30 С, то к 10 октября (т.е. к моменту землетрясения) площадь, занятая ядрами воды с ТПО выше 31 С достигает максимальной величины. Затем сразу после землетрясения площадь, занятая очагами тёплой воды, резко сокращается. В последующие дни продолжается процесс выхолаживания поверхности океана, и к 17 октября исчезает изотерма 31 С.

Его эпицентр находился в точке с координатами 3.3 с.ш., 96.0 в.д. Положение эпицентра землетрясения показано на рис. 3.5. Возникшее вслед за подземным толчком цунами отмечалось на о-ве Шри-Ланка, Мальдивских и Андаманских о-вах, на побережье Таиланда, а так же на африканском побережье. Число человеческих жертв превысило 200 тыс., а материальный ущерб от цунами превысил 100 млрд. долларов США. В эпицентральной области был зафиксирован выход вулканических газов на поверхность.

С целью обнаружения изменения ТПО под влиянием произошедшего землетрясения рассматривались данные по ТПО с 21 декабря по 31 декабря. На рис.3.6 представлена ТПО в эпицентральной области 21, 26 и 31 декабря.

В результате землетрясения возникла сильнейшая аномалия ТПО, развитие которой демонстрируют рисунки 3.6 (а-в). На рисунке 3.6 (а) показано поле распределения температуры поверхности океана 21 декабря. Его общие черты оставались практически без изменений вплоть до 26 декабря.

Как демонстрирует рисунок 3.6 (б), 26 декабря (что соответствует дню землетрясения), в северной части пролива Ментавай, падение температуры поверхности океана достигло 1, полностью исчез с поверхности океана очаг теплой воды с изотермой превышающей 30. К северо-востоку от о. Суматра, также заметно снижение температуры поверхностных вод, но не столь интенсивное, как в проливе Ментавай. Стоит, однако, отметить, что здесь сейсмический апвеллинг был сильнее выражен в резком увеличении по площади участка поверхности океана с температурой воды ниже 28.4.

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что аномалия возникла не над эпицентром, как в предыдущих двух случаях, а более, чем в сотне километров от него к юго-востоку. Интересен, тот факт, что к 30 декабря, то есть спустя четверо суток, после основного по интенсивности подземного толчка, над его эпицентром, примерно в пятидесяти километрах севернее о. Ниас, как демонстрирует рисунок 3.6 (в), возникла новая, ярко выраженная аномалия ТПО, температура поверхности воды, в центре которой снизилась на 0.8. В обоих рассматриваемых эпизодах, (пролив Ментавай и о. Ниас) можно говорить о яркой выраженности аномалии ТПО, а по снимкам, имеющим высокое пространственно-временное разрешение, оценить динамику процесса.. Наблюдаемые эффекты в аномалиях ТПО, по видимому явились следствием не только особенностей геоморфологического строения дна и сложной береговой зоны рассматриваемого района, но и того факта, что в отличие от рассмотренных ранее единичных случаев землетрясений, здесь, на сравнительно небольшой территории с 26 по 31 декабря 2004 года произошла целая серия подземных толчков, магнитуда которых, так же, как и первого подземного толчка, превышала 7.

Землетрясение с магнитудой 8.7 произошло 28 марта 2005 г. Его эпицентр находился в точке с координатами 2.1 с.ш., 97.0 в.д. Положение эпицентра землетрясения показано на рис. 3.5 звездой желтого цвета. Землетрясение не было столь разрушительным, как в вышеописанном случае, однако, по данным сайта геологической службы США погибло около тысячи человек, высота возникшей волны цунами достигала трех метров. Как и во всех ранее описанных случаях анализу подвергся временной интервал в 11 суток с центром, приходящимся на день землетрясения. На рис. 3.7 представлена ТПО в эпицентральной области 23, 28 марта и 2 апреля.

Как видно на рис. 3.7 (а), поле ТПО у западного побережья о. Суматра было достаточно однородным, с преобладающими температурами 30.2. Без заметных изменений, температурный фон сохранялся до 28 марта, момента начала серии землетрясений, продолжавшихся с различной интенсивностью до 16 апреля 2005 г.

Теория переноса глубинных вод к поверхности в результате сейсмического колебания дна

Сделаем несколько замечаний по поводу механизма выхолаживания поверхностного слоя вследствие подводного землетрясения. Подвижки неровного дна вызывают многочисленные турбулентные пульсации (которые накладываются на подводное течение, если оно есть). Выхолаживание в такой ситуации - результат турбулентного перемешивания. В свою очередь, перемешивание может идти только при наличии вязкости (и диссипации энергии): если бы ее не было, жидкие "частицы" не "застревали" бы в сдвинутых позициях (или не меняли бы своего среднего положения в подводном потоке).

Воспользуемся для интерпретации этого круга явлений теорией подобия Колмогорова-Обухова [35]. Назовем масштабом X турбулентной пульсации характерное расстояние, на котором существенно меняется скорость турбулентного движения v ,. Определим число Рейнольдса для данной турбулентной пульсации R%= v A/v (v - кинематическая вязкость). Мы считаем, что для крупномасштабных пульсаций X - порядка глубины океана /г ЮЗ м, а скорость v - порядка скорости сейсмических колебаний дна и 10-2 м/с. тогда число Рейнольдса для них порядка 10$ .

Поскольку большие числа Рейнольдса эквивалентны малой вязкости, в крупномасштабных пульсациях диссипация энергии пренебрежимо мала и становится существенной только для самых мелкомасштабных. Именно они и ответственны за турбулентное перемешивание: крупномасштабные пульсации передают энергию мелкомасштабным, в которых она диссипирует.

Пусть є - средняя энергия, диссипируемая в единицу времени в единице массы жидкости. Из соображений размерности и подобия для нее следует закон Колмогорова-Обухова v , (zX) . Оценим с его помощью время расхождения жидких "частиц" в мелкомасштабном движении. Если X теперь - расстояние между частицами, то v - скорость его изменения, а закон Колмогорова-Обухова - дифференциальное уравнение для A.(t): dXldt = (sXf\

Интегрируя это уравнение, получаем для времени расхождения на расстояние L за счет повторяющихся мелкомасштабных пульсаций HL2/e)l/3.

Однако, ту же энергию диссипации можно оценить и по параметрам крупномасштабного движения: є гг$ h "1. Взяв в качестве L глубину океана, получим оценку времени, необходимого для перемещения холодной придонной жидкости к поверхности: t h I и 10 с, то есть порядка одних суток.

1. По данным спутникового радиовысотомера выполнен анализ возмущений уровня океана, вызванных сильными цунами в Тихом океана за 1993-2002 гг. Показана принципиальная возможность регистрации спутниковым альтиметром волновых возмущений уровня океана, связанных с прохождением цунами. Идентификация цунами возможна как прямым выделением фронта волны в профиле уровня, так и по изменению спектрального состава волновой структуры.

2. Впервые проведена оценка вероятности пересечения спутником фронта цунами.

3. В ряде случаев в местах пересечения смоделированного фронта цунами и спутниковой трассы, были обнаружены аномально-высокие выбросы значений (по модулю) уровня океана, отсутствующие для предшествующего и последующего циклов работы спутника (что примерно соответствует 10 суткам). Наиболее ярко такие возмущения из всех рассмотренных случаев, проявляются для записей, полученных только во время цунами 17 февраля 1996 г. (о. Ириан Джая) [18, 19]. Для отобранных точек были построены длительные временные ряды, на которых так же присутствовали аномалии уровня, совпадающие с датой цунамигенного землетрясения. Дальнейшая статистическая обработка отобранных данных с применением цифрового фильтра убедительно показала, что во время 126 и 75 циклов работы спутника Т/Р в различных точках Тихого океана синхронно было зафиксировано аномально высокое значение уровня моря.

4. Выполнен анализ данных измерений ТПО с ИСЗ за 2002-2005 гг. на предмет выявления связи между возникновением аномалии ТПО и предшествующим этому сильным сейсмическим событием с М 7.

Похожие диссертации на Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом океане по данным спутниковых наблюдений