Разработка инструмента для мониторинга цунами
Сотрудники Института автоматики и электрометрии СО РАН совместно с коллегами из Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН разработали инновационный инструмент для оперативного моделирования распространения волн цунами.
Их технология основана на специализированном сопроцессоре для персонального компьютера, обеспечивающем производительность, сопоставимую с суперкомпьютерными вычислениями. Это позволяет в течение нескольких минут после землетрясения оценить ожидаемое распределение высоты волны вдоль побережья, что особенно критично для регионов, где волна достигает суши за 25–30 минут, таких как Камчатка, Сахалин, Курильские острова и Япония.
Основой моделирования служит система уравнений мелкой воды, учитывающая зависимость скорости распространения волны от глубины океана. В отличие от традиционных подходов, требующих значительных вычислительных ресурсов, новая технология использует аппаратный ускоритель на базе программируемой логической матрицы (FPGA), что обеспечивает высокую скорость расчетов при низком энергопотреблении.
Разработанная плата изготавливается в Новосибирске и может быть интегрирована в обычные ПК, что делает систему доступной для удаленных населенных пунктов и промышленных объектов.
Важным элементом системы являются глубоководные датчики, измеряющие высоту волны с точностью до сантиметра. На основе этих данных ученые научились приближенно восстанавливать форму начального возмущения, вызванного землетрясением. При этом допустимая погрешность в 10% не критична для оперативного прогнозирования, так как даже небольшие неточности не влияют на оценку опасности.
Технология также применима для расчета трансокеанских цунами, например, для оценки угрозы побережью Камчатки от землетрясений у берегов Чили. В перспективе система может быть доработана для автономной работы, включая мониторинг сейсмической активности, анализ данных с датчиков и автоматическое прогнозирование зон затопления. Это позволит оперативно предупреждать население и минимизировать последствия катастроф.
Конечная цель разработки — создание надежной системы, способной точно определять наиболее уязвимые участки побережья и своевременно предупреждать о надвигающейся угрозе, что особенно важно для регионов с высокой сейсмической активностью.