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:

1. тип разлома и характер его разрыва;

2. состав грунтов — твёрдые породы передают энергию дальше;

3. 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:

1. На кусте не останется «живого» места от сорта этих помидор — компактный томат устроит на грядках высший пилотаж урожайности