Avtäcka noggrannheten i Tsunami förutsägelser
invånare i kuststäder i Chile kommer ihåg de katastrofala jordbävningar som drabbade deras land 1960 och 2010, inte alltid för jordbävningarna själva utan för tsunamierna som följde.
de som överlevde jordbävningen 9,5-magnituden 1960 berättade för intervjuare om mannen i Maullin, Chile som efter tsunamiens första våg rusade in i sitt lager för att hämta ägodelar precis som den andra vågen slog. Den andra vågen svepte lagret ut till havs och mannen sågs aldrig igen. På samma sätt gjorde vågor efter den första, känd som efterföljande vågor, räddningsinsatser efter tsunamin 2010 livshotande.
2010 hade samhället bättre tsunamivarningsteknik än 1960, men svagheter fanns fortfarande. Ny forskning av geofysiker vid Scripps Institution of Oceanography vid UC San Diego avslöjar styrkorna och bristerna i tsunami-tidiga varningssystem som upplevdes i avsnittet 2010. Studien är representativ för mycket av vetenskaplig forskning genom att den inte skapar nya prediktionsverktyg utan bidrar till att bedöma tillförlitligheten hos befintliga metoder. Forskarna hoppas att arbetet kan förbättra förutsägelser om efterföljande tsunamivågor.
Ignacio Sepulveda Oyarzun, en postdoktor vid Scripps Oceanography som själv överlevde jordbävningen i Chile 2010, och kollegor fann en svaghet baserad på felaktiga uppskattningar av batymetri, vilket är havsbottens topografi eller djup. Den felaktigheten spelar ingen roll så mycket när en initial eller ledande tsunamivåg träffar på grund av sin stora storlek, men efterföljande vågor har tillräckligt korta våglängder att de påverkas betydligt mer av formen på havsbotten över vilken de reser på väg till kustlinjer. Efterföljande vågprognoser påverkas allvarligt av batymetrifel, säger studieförfattare, med vågamplitudosäkerhet av så mycket som 35 procent.
Sepulveda sa att det finns goda nyheter i detta arbete genom att det validerar noggrannheten i ledande tsunamivågvarningar men ger också förbehållet att människor behöver hålla sig borta från kustområden i flera timmar efter den första vågen på grund av oförutsägbarheten för vad som händer nästa.
“vi har länge undrat hur batymetrifel påverkar tsunami-modeller eftersom batymetridata är en kritisk inmatning av modellerna”, säger Sepulveda. “Med den här nya studien kan vi nu svara på värdefulla frågor om tillförlitligheten av tsunamivarningar och riskbedömningar.”
vetenskapens bästa gissningar om placeringen av havsbotten funktioner som seamounts eller raviner eller rev och deras dimensioner kommer från ljud, som är fysiska mätningar av avståndet mellan ytan och havsbotten på en given plats. Ljud görs av fartyg, men processen är dyr. Delvis på grund av den höga prislappen har endast cirka 11 procent av havsbatymetri uppmätts på detta sätt.
uppskattningar av hur de andra 89 procenten av havsbotten ser ut är härledda från höjdmätningar gjorda av satelliter av havsytans höjd. Satelliter drar slutsatsen vad gravitationen är vid vilken tidpunkt som helst; ju större tyngdkraften är, desto högre ubåtsbåtar måste vara.
denna metod har använts genom åren av forskare vid Scripps Oceanography som levererar havsdata till Google Maps, bland andra användare, för att fylla i tomrummen. Bathymetry-data matas in i vad forskare kallar numeriska modeller, eller simuleringar som också är beroende av matematik och hypotetiska” för att uppskatta sannolikt tsunamibeteende. Fel i höjdmätningsdata kan orsaka satellitbaserade uppskattningar av höjden att vara avstängd med flera hundra meter.
“medan satellithöjdmätare ger detta globala perspektiv på havsbotten djup, saknar de noggrannheten och upplösningen som erhålls av multibeam echosounders ombord på stora forskningsfartyg som Sally Ride”, säger Scripps Oceanography geofysiker David Sandwell.
Sepulvedas team skapade en ny modell genom att analysera batymetridata som samlats in från flera platser runt om i världen och beräkna hur långt dessa data är från verkligheten. Modellen de skapade genererar sedan en felmarginal som kan användas för att informera en rad andra oceanografiska modeller, inklusive tsunamiutbredningsmodeller.
de använde modellen för att titta på tidigare tsunamier och fann att den ledande vågen i allmänhet har en våglängd så stor att alla batymetrifel gör lite för att påverka den. Efterföljande vågor, som kommer några minuter eller timmar senare, har kortare våglängder och placerar dem på en skala som är mer jämförbar med storleken på batymetrifel. Dessa batymetriska funktioner kan förstora eller dämpa vågorna på många sätt, liksom deras interaktion med normala brytande vågor.
i Chile är många kuststäder byggda runt vikar, som ger naturligt skydd mot stormar för det mesta. Men när efterföljande tsunamivågor slår, kan samma geografiska egenskaper fokusera vågornas energi, skapa vågor som är större än de första och mer lokaliserade. Så var fallet 2010, där invånarna i fiskebyn Dichato, Chile erinrade om att det var den tredje tsunamivågen som svepte staden bort, flera timmar efter jordbävningen 3:30.
“den systematiska studien som jämför detaljerade havsbalkundersökningar av batymetri och satellitbaserad batymetri belyser skillnaderna som kan ha stor inverkan för att mildra faror från sekundära och efterföljande vågor från tsunamier”, säger studie medförfattare Jennifer Haase, en geofysiker vid Scripps Oceanography. “Det kan också vara användbart för många andra sätt att Satellit härledd batymetri används, till exempel förstå havsströmmar.”
studien visas i Journal of Geophysical Research Solid Earth. John Miles Fellowship och Cecil och Ida Green Foundation stödde Sepulvedas forskning. Förutom Sepulveda och Haase inkluderar medförfattare av studien Brook Tozer från Scripps Oceanography, Mircea Grigoriu från Cornell University och Philip Liu, som är associerad med National University of Singapore, Cornell och National Central University i Taiwan. Ytterligare stöd kom från Office of Naval Research, National Science Foundation och National Research Foundation i Singapore.
