Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Тэйт [617] использовал концепцию радиационных напряжений для определения волнового нагона на коралловых рифах, типа атолла Бикини. Манк и Сарджент [449] наблюдали более высокие уровни на рифах атолла Бикини по сравнению с окружающими водами. Инман и другие [273] сообщили об аналогичном явлении на рифах, окружающих о. Кауаи. Модели Лон-ге-Хиггинса и Стюарта [373—375], Уизема [686] и Лундгрена [384] предсказывают сгон (понижение уровня воды) с мористой стороны прибрежных бурунов и нагон между бурунами и берегом.
Йонссон и другие [298] дали математические выражения для определения волнового нагона при взаимодействии волн с течением. Эта статья важна с практической точки зрения, так как авторы представили эти выражения в удобной форме, а также в виде графиков и таблиц. Для определения сгона, вызванного указанным взаимодействием волн и течений, они использовали понятие «среднего уровня энергии для безвихревого периодического потока». Хуанг и другие [250] обобщили исследование взаимодействий между стационарными неоднородными течениями и гравитационными волнами, включив в рассмотрение случайное поле гравитационных волн.
Луке [379] применил концепцию взаимодействия волн и течений, разработанную Лонге-Хиггинсом и Стюартом, для объяснения распространения цунами к мысу Джонсон через прол. Слингсби на западном побережье Канады. Во время
13*
195
чилийского землетрясения 1960 г. было замечено, что цунами прошло через узкости, проливы и пороги и достигло мыса Джонсон, сохранив значительную амплитуду. Луке объясняет это тем, что с помощью рейнольдсовых напряжений волны могли извлекать энергию из встречных течений, отдавая ее попутным. На подходе к мысу Джонсон рейнольдсовы напряжения увеличивают энергию волны. Луке указывает, что при отсутствии этого эффекта волна пришла бы к мысу Джонсон существенно ослабленной.
Предвестники цунами *
Накамура и Ватанабе [476] определяют «предвестники цунами» как колебания уровня воды, которые предшествуют при-
м
Ji-1-П-"-і--I-П " І І
Рис. 4.8. Предвестники цунами в Ханасаки для цунами чилийского землетрясения в мае 1960 г. [476].
ходу основных волн цунами (рис. 4.8). Предвестник, если он существует, легко отличим и имеет намного меньшие амплитуды и периоды, чем у основной волны цунами. На побережьях Северной Америки или Южной не отмечалось четких признаков предвестников цунами.
Накамура и Ватанабе объясняют отсутствие предвестника на побережьях Америки косым подходом к побережьям первичной волны. Они указывают, что наличие предвестников в других местах (например, в Японии) связано с резонансом в заливах и на шельфах, который может произойти до прихода основного цунами.
196
Если это объяснение существования предвестника верно, возникает вопрос, почему же предвестники не наблюдаются в тех местах на побережьях Северной Америки и Южной Америки, где резонанс безусловно имеет место (см. Генри и Мурти [226]; Мурти и Виген [460]). На этот вопрос ответа пока нет.
Накамура и Ватанабе [477] изучили предвестники чилийского цунами в мае 1960 г. Они отметили, что ни одно из предыдущих цунами на побережье Японии не имело предвестников и что чилийское цунами не вызвало предвестников нигде, кроме Японии. Эти два заявления вызывают недоумение, и я отношусь к ним довольно скептически.
На рис. 4.8 показан предвестник чилийского цунами в мае 1960 г. в Ханасаки. Авторы отождествляют предвестник с движением воды в заливах и вдоль побережья до прихода больших волн цунами. Если это действительно так, то трудно объяснить следующие наблюдения: 1) цунами на Камчатке в ноябре 1952 г. имело предвестник на о-вах Мидуэй; 2) ни цунами чилийского землетрясения в мае 1960 г., ни цунами аляскинского землетрясения в марте 1964 г. не имели предвестников на станциях западного побережья Канады (рис. 4.9).
Накамура и Ватанабе разработали простую теорию для объяснения появления предвестника и показали, что для больших углов подхода первичной волны предвестник не может быть четко выявлен.
Кроме того, для генерации предвестника необходимо, чтобы период цунами был значительно больше, чем период сейши залива, в котором установлен самописец уровня моря.
Накамура и Ватанабе [477] объяснили, что отсутствие предвестника на побережье Японии при камчатском и алеутском цунами связано с косым подходом волны. Они дали то же объяснение отсутствию всюду, кроме Японии, предвестника чилийского цунами 1960 г.
Манк [443] рассмотрел проблему увеличения периода волн, проходящих большие расстояния, и применил общие выводы к цунами, зыби и сейсмическим поверхностным волнам. Хотя его работа не относится, строго говоря, к содержанию настоящего раздела, она включена в него, так как теория Манка в качестве побочного рассматривает и явление предвестника. Предвестники, которые рассматривает Манк, наблюдались в Пендине (Англия) и Вудс-Холе (США). Однако его теория достаточно общая и может быть применена к проблеме предвестника цунами. Он применил свою теорию к трем цунами: цунами чилийского землетрясения 10/XI 1922 г., цунами камчатского землетрясения 13/IV 1923 г. и цунами алеутского землетрясения 1/IV 1946 г. Он нашел хорошее согласие между вычисленным и наблюденным увеличением периода цунами при его распространении. Результаты показали, что период цунами
