Ученые Беркли создали инструмент для прогноза последствий сильных землетрясений
Учёные отработали алгоритмы прогнозирования землетрясений новой точности — модель пока не указывает точное время будущего события, но уже показывает, как именно будет развиваться землетрясение и какие разрушения оно способно вызвать. Такой результат стал возможен благодаря вычислительным возможностям экзафлопсных суперкомпьютеров, сообщает Newswise.
Исследователь Дэвид МакКаллен из Лаборатории Беркли вместе с коллегами из Ок-Риджской национальной лаборатории создаёт самые детализированные на сегодня симуляции землетрясений. Их задача — построить модель полного цикла: от момента разрыва по разлому до воздействия сейсмических волн на здания и критическую инфраструктуру.
EQSIM: модель, которая меняет сейсмологию
Работа над новым подходом началась в 2017 году в рамках Exascale Computing Project — крупнейшей софтверной инициативы Минэнерго США. Команда создала программу EQSIM, которая моделирует распространение сейсмических волн с учётом локальных условий: состава грунтов, геологии, рельефа, долин и горных массивов. Модели позволяют заранее увидеть, какие районы будут подвержены усилению волн, где возможны разрушения и какие конструкции наиболее уязвимы.
Ранее такие расчёты были невозможны — не хватало мощности. Теперь Frontier, самый быстрый суперкомпьютер для открытой науки, позволяет моделировать регионы с детализацией до сотен миллиардов точек сетки. Одна 90-секундная симуляция создаёт более 3 петабайт данных.
Почему маленькие землетрясения иногда опаснее крупных
Модели подтвердили, что разрушительность зависит не только от магнитуды. На интенсивность влияют:
тип разлома и характер его разрыва;
состав грунтов — твёрдые породы передают энергию дальше;
рельеф и городская застройка, усиливающие или ослабляющие волны.
Например, в восточной части США твёрдые породы усиливают дальность распространения волн. Поэтому в зонах вроде Нью-Мадрида потенциальный ущерб может оказаться выше, чем на Западе.
Какие здания страдают сильнее
Симуляции показывают:
низкие, жёсткие здания в один-два этажа уязвимы к высокочастотным вибрациям;
высокие гибкие конструкции страдают от медленных, долгих колебаний в районах мягких грунтов.
Пример — землетрясение 1980 года у Ливерморской лаборатории, где осадочная котловина многократно усилила колебания.
Что это даёт инженерам и спасателям
Данные EQSIM передаются сейсмологам, проектировщикам и службам ЧС. В сотрудничестве с Pacific Earthquake Engineering Research Center создаётся веб-инструмент, позволяющий проверять устойчивость зданий к моделируемым землетрясениям в тысячах точек.
По словам специалистов, такие симуляции помогают проектировать более устойчивую инфраструктуру и значительно улучшать систему раннего предупреждения.
Зачем это важно
Работа позволяет:
совершенствовать стандарты сейсмической безопасности;
планировать устойчивость электросетей, водоканалов и других систем;
«увидеть» последствия гипотетического землетрясения заранее.
МакКаллен подчеркнул, что теперь учёные могут предоставить информацию о сценарии землетрясения магнитудой 7,5 для любой критической зоны, не дожидаясь реального события.
Рекомендуем также: