Гидрофоны и искусственный интеллект улучшают системы раннего предупреждения о цунами
Группа ученых из Школы математики Кардиффского университета разработала метод, использующий подводные микрофоны для раннего предупреждения о потенциально смертельных цунами.
В результате землетрясений, извержений вулканов, подводных оползней и других причин, цунами являются одними из самых смертоносных стихийных бедствий, способных вызвать широкомасштабные разрушения.
В 2004 году цунами в Индийском океане привело к гибели около 230 000 человек, когда огромные стены вытесненной воды обрушились на Индонезию, Шри-Ланку, Индию, Таиланд, Сомали, Мьянму, Мальдивы, Малайзию, Танзанию, Сейшельские острова, Бангладеш, Южную Африку, Йемен и Кению.
Существуют системы обнаружения и предупреждения о цунами, хотя они оставляют желать лучшего. На основе сейсмографов и датчиков придонного давления, прикрепленных к буям, они могут обнаруживать землетрясения, хотя не все землетрясения приводят к цунами, и буи могут обнаруживать цунами только тогда, когда что-то проходит мимо них, что не оставляет много времени для реагирования.
Эти системы предупреждения полезны, хотя и очень ограничены. Цунами формируются и перемещаются из-за очень сложного взаимодействия факторов.
Вот почему некоторые могут опустошать целые регионы, в то время как другие могут поднять уровень воды только на несколько десятков сантиметров, когда выйдут на берег.
Чтобы улучшить ситуацию, ученые разработали математическую модель, основанную на данных, собранных из сети гидрофонов, созданной для обеспечения соблюдения Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1996 года, путем наведения электронного уха на четкие океанские звуки ядерного взрыва. Во время прослушивания подводные микрофоны смогли зафиксировать четыре землетрясения, связанные с цунами.
Используя эти данные, передовые акустические технологии и искусственный интеллект, команда смогла обнаружить и проанализировать в режиме реального времени звуки, исходящие от 200 землетрясений в Тихом и Индийском океанах.
Ученые смогли определить местонахождение источника землетрясений, описать генерируемое поле давления, продолжительность волны и скорость ее движения. Таким образом, система могла классифицировать тип и магнитуду землетрясения, а также размер цунами.
Такая информация может не только спасти жизни, но и помочь избежать ложных тревог и адаптировать предупреждения в соответствии с прогнозируемой опасностью.
Следующим шагом, предназначенным для использования вместе с существующими системами оповещения, будет разработка удобного для пользователя программного обеспечения, которое можно будет установить в центрах оповещения.
«Наше исследование демонстрирует, как можно быстро и надежно получать информацию о размерах и масштабах цунами путем мониторинга акустико-гравитационных волн, которые распространяются в воде намного быстрее, чем волны цунами, что дает больше времени для эвакуации до выхода волн на сушу», — сказал Усама Кадри, автор работы.
Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids.