Цунами под контролем: российские ученые создали устройство, которое может спасти тысячи жизней

Цунами под контролем? Российские ученые создали устройство, которое может спасти жизни

Ученые из Сибирского отделения РАН разработали уникальный инструмент, позволяющий в считанные минуты рассчитать распространение волны цунами после землетрясения.

Разработка, представленная в журнале Ocean Modelling, может стать прорывом в системах раннего предупреждения о катастрофических волнах, особенно в прибрежных зонах Дальнего Востока и Японии.

Суперкомпьютерная мощность в обычном ПК

Специалисты Института автоматики и электрометрии СО РАН (ИАиЭ СО РАН) совместно с коллегами из Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (ИВМиМГ СО РАН) создали сопроцессор на базе программируемой логической матрицы (FPGA), который превращает обычный персональный компьютер в мощный вычислительный инструмент.

По словам исследователей, их решение по скорости сопоставимо с суперкомпьютерными расчетами, но при этом гораздо доступнее и энергоэффективнее.

Как это работает?

При землетрясении геофизические службы фиксируют два ключевых параметра: координаты эпицентра и магнитуду. Однако даже при одинаковой магнитуде одни подземные толчки вызывают разрушительные цунами, а другие — нет.

Все зависит от рельефа морского дна и характера возмущения воды. Для точного прогнозирования ученые используют данные с глубоководных датчиков, измеряющих высоту водного столба с точностью до 1 сантиметра.

Большая часть таких датчиков установлена у берегов Японии, где уже накоплена обширная база исторических данных.

"Мы научились по профилю волны приблизительно определять форму возмущения в источнике цунами. Погрешность в 10% допустима — разница между волной в 2 метра и 2,2 метра не критична, а волны в 20 и 22 метра одинаково опасны", — отмечает Николай Лаврентьев.

Экономия времени и ресурсов

Одна из главных проблем — задержка данных. Волны цунами движутся медленнее, чем сейсмические волны в земной коре (волны Рэлея). Однако при правильном расположении датчиков уже через 10 минут после землетрясения можно зафиксировать цунами и начать расчеты.

Разработанный сибирскими учеными аппаратный ускоритель позволяет на обычном ПК за 25 минут просчитать движение волны через весь Тихий океан с шагом сетки в 1 географическую минуту.

Это означает, что большинство расчетов можно проводить на персональных компьютерах, задействуя суперкомпьютеры только для уточнения угрожающих сценариев.

"После землетрясения в Японии в 2011 году, которое привело к аварии на "Фукусиме-1”, электроснабжение было частично нарушено. Суперкомпьютеры стали недоступны, а ПК с нашим сопроцессором мог бы работать от источника бесперебойного питания", — подчеркивает Лаврентьев.

Интересные факты о цунами:

• Цунами — это гигантские волны, вызванные подводными землетрясениями, извержениями вулканов или оползнями.
• Цунами могут достигать огромной высоты и наносить значительный ущерб прибрежным районам.
• Системы предупреждения о цунами используют данные с сейсмографов и глубоководных датчиков для прогнозирования распространения волн и оповещения населения.