Резонанс помог физикам увеличить высоту цунами

Моделирование последовательного накатывания волн. Кадр из видео авторов исследования

Резонанс помог физикам увеличить высоту цунами

Физики нашли причины "избыточной" высоты некоторых волн-цунами. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит Physical Review Focus.

Цунами возникают в результате землетрясений в открытом море. Согласно современным представлениям, пока волна движется в океане, она почти незаметна (у нее малая амплитуда), однако, приближаясь к берегу, волна замедляется с сохранением частоты, что приводит к росту амплитуды. Компьютерное моделирование этого процесса, однако, давало волны меньше наблюдаемых в жизни.

Раньше ученые списывали это расхождение на особенности подводного рельефа в каждом конкретном регионе, однако новое исследование показало, что модели просто игнорировали явление резонанса. В рамках новой модели ученые рассматривали цунами не как одну волну, а как серию последовательно накатывающих на берег волн (именно так и есть в действительности).

Как оказалось, когда, например, первая волна схлынула, то вода опускается ниже обычного уровня. При этом она работает как сжатая пружина, то есть стремится вернуться к обычной высоте. Если следующая волна прибывает в нужный момент, то этот естественный подъем позволяет увеличить ее амплитуду в разы. В частности, на идеализированной гладкой модели пляжа ученым удалось добиться несколькими последовательными резонансами 60-кратного роста высоты цунами.

Далее ученые использовали данные о реальном строении дна островов Ментавай, где в октябре 2010 года произошло цунами. Оказалось, что в случае использования реальных данных эффект резонанса не исчезает (правда не достигает таких больших значений как в случае с идеализированным берегом) и, более того, модель показала хорошее согласование с реальными данными о цунами. Видео симуляции можно посмотреть тут и тут.

В начале августа 2011 года в журнале Journal of Glaciology появилась работа ученых из исследовательского центра Годдарта. Они установили, что землетрясение в марте 2011 года, которое вызвало цунами в Японии привело к отрыву айсбергов от шельфа Зульцбергера в Антарктике.