Исследователи из Сибирского отделения РАН создали технологию, которая позволяет за считаные минуты просчитать, как будет распространяться цунами после землетрясения, пишет "Новая Наука". Эта новинка, описанная в журнале Ocean Modelling, может серьёзно изменить системы оповещения о цунами, особенно в районах Дальнего Востока и Японии.
Обычный ПК — как суперкомпьютер
Специалисты из Института автоматики и электрометрии совместно с коллегами из Института вычислительной математики и математической геофизики сделали сопроцессор на основе FPGA — программируемой логической матрицы. Это устройство позволяет обычному компьютеру работать почти как суперкомпьютер. По словам ученых, такой вариант не только дешевле, но и требует меньше энергии.
Михаил Лаврентьев, заведующий лабораторией программных систем в ИАиЭ СО РАН, объяснил, что при дальних землетрясениях можно использовать мощные вычислительные системы, но если эпицентр находится рядом с побережьем, как у Сахалина или Камчатки, у людей есть всего 25–30 минут. В таких ситуациях важна каждая минута.
Как работает система
При землетрясении фиксируются координаты эпицентра и магнитуда. Но этого недостаточно: одни толчки вызывают цунами, другие — нет. Всё зависит от рельефа дна и силы смещения воды. Чтобы точно предсказать волну, ученые используют данные с датчиков, которые замеряют уровень воды с точностью до сантиметра. Большинство таких приборов расположено возле Японии — там уже накоплена обширная база наблюдений.
По словам Лаврентьева, по профилю волны можно понять, каким было возмущение в её источнике. Ошибка до 10% считается допустимой — разницы между волной в 20 или 22 метра почти нет, обе представляют серьёзную угрозу.
Быстрее и экономичнее
Одной из главных проблем остаётся время получения данных. Цунами движется медленнее, чем сейсмические волны, но уже через 10 минут после толчков можно начать расчёты, если датчики расположены правильно. Разработка сибиряков позволяет просчитать движение волны через весь Тихий океан за 25 минут на обычном ПК — с шагом в 1 географическую минуту. Это значит, что не нужно сразу прибегать к суперкомпьютерам — достаточно домашнего компьютера с новым сопроцессором.
Лаврентьев напомнил, что после землетрясения 2011 года в Японии, вызвавшего аварию на АЭС "Фукусима-1", многие суперкомпьютеры оказались недоступны из-за перебоев с электричеством. А их устройство могло бы работать даже от ИБП.
Что дальше?
Учёные продолжают улучшать систему. Сейчас они работают над тем, как точнее определять начальную форму волны, быстрее рассчитывать зоны затопления, а также сделать систему полностью автономной. Она должна сама реагировать на данные сейсмодатчиков и начинать работу без участия человека. Также важно, чтобы система продолжала функционировать, даже если один-два датчика выйдут из строя.
Кроме того, исследователи выяснили: для оценки амплитуды волны достаточно 35 секунд данных, а не двух минут, как считалось раньше.
Главная цель — спасти людей
Самое важное — не просто предсказать цунами, а понять, какие районы окажутся под угрозой. Как отмечает Лаврентьев, если опасная зона не заселена, тревогу можно не поднимать. Но если рядом есть люди или важные объекты — необходимо дать им хотя бы несколько минут на эвакуацию.
Хотя до полноценной системы ещё далеко, уже сейчас видно: быстрые и точные прогнозы возможны. И в будущем эта технология может стать основой глобальной системы предупреждения, которая поможет спасти множество жизней.