Способ определения колебаний водной поверхности

 

СПОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛЕВАНИЙ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ путем регистрации группой приемников колебаний атмосферного давления, о т л и ч ающи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа путем обеспечения прогноза волн цунами, регистрацию проводят на расстоянии от очага цунами не менее 5 длин волн цунами в области частот 0,001-0,5 Гц, после чего проводят осреднение зарегистрированных колебаний атмосферного давления по группе приемников, определяют момент прихода первого экстремума выделенного сигнала и по сопоставлению зарегистрированного и эталонного сигнад лов прогнозируют возможность цунами. (Л

,SU„„1 04 ? A

ЗСЮ 0 01 V 1 38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЪМЪФи »Н ABTOPCHOhhY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) СПОСОБ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ KOJIESA"

НИЙ ВОДНОЙ- ПОВЕРХНОСТИ путем регистрации группой приемников колебаний атмосферного давления, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа путем оббспечения прогноза волн цунами, регистрацию проводят на расстояний от очага цунами не

1 менее 5 длин волн цунами в области частот.0,001-0,5 Гц, после чего проводят осреднение зарегистрированных колебаний .атмосферного давления по группе приемников, определяют момент прихода первого экстремума выделенного сигнала и по сопоставлению зарегистрированного и эталонного сигна- Е лов прогнозируют возможность цунами. (21 } 3417889/18-25 (22) 01 ° 04.82 (46) 30.01.84. Бюл. Р 4 (72) Н. С. Лидоренко, Б. И. Ильин, Н. B. Петькин, С. Л. Соловьев, В. А. Гарнов и В. A. Козлов (71) Всесоюзный научно исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт источников тока (53) 550.834(088.8) -(56) 1. Дыхан Б. Д. и др. Первая регистрация цунами в океане,(цунамн

23 .02.80 у Южных Курильских островов}

Доклады АН, т. 257, В 5., 1981, с. 1088-1092.

2.. Патент. CIIIA 9 4126203, кл. 181/109, опублик. 1978 (прототип).

1070497

Изобретение относится к сейсмической и акустической разведке районов, покрытых водой, а именно к способам предупреждения о волнах цунами, возникающих вследствие подъема или опускания значительных водных масс океана.

Известен способ определения воздавления { уровня океана.) преобразуют-15

20 никновения волн цунами, используемый в системе, которая представляет- собой систему датчиков гидростатичес- 0 кого давления, установленных на глубине 113 м в прибрежной зоне и подключенных с помощью глубоководного кабеля к наземной станции. Вариации и регистрируются, в аналоговом виде в нескольких диапазонах береговой станцией. При этом о появлении цунами судят по возникновению первого максимума, амплитуда которого существенно повышает фон Е12.

Недостатком указанного гидроакустического способа является неоднозначность предупреждения о возникновении волн цунами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения колебаний водной поверхности путем регистрации колебаний атмосферного давления, основанный на том, что при прохождении упругой волны водная поверхность начинает .колебаться, создавая избыточное давление воздуха (2 ).

Недостатком известного способа является невозможность использования З5 полученной информации для прогнозирования распространения волн цунами, поскольку изменение атмосферного давления обусловлено смещением поверхности под точкой наблюдения. 40

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа путем обеспечения прогноза волн цунами

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения колебаний водной поверхности путем регистрации группой приемников колебаний атмосферного давления, регистрацию проводят на расстоянии от очага цунами не менее 5 длин волн цунами в области частот 0,001-0,5 Гц, после чего проводят осреднение зарегистрированных колебаний атмосферного давления по группе приемников, определяют момент прихода первого экстремума выделенного сигнала и по сопоставлению зарегистрированного и эталонного сигналов прогнозируют возможность цунами. физическая основа способа проэноза состоит в следующем. оПериод волн цунами заключен в интервале от 2 до 200 мин, длина волны составляет от нескольких десятков до 65

300-400 км при высоте волны 1-2 м.

Начальное возвышение поверхности океана в очаге зарождения волн цунами не превышает нескольких метров, и зарегистрировать их распространение в открытом море практически невозможно. Однако, в момент зарождения цунами, область акватории радиуса а поднимается на высоту h над поверхностью океана с частотами 0,0010,5 Гц, что вызывает изменение атмосферного давления, которое можно зарегистрировать на расстоянии от очага цунами не менее 5 длин волн цунами, что определяется отношением последнего сигнала к шуму.

На: больших по сравнению с радиусом а расстояниях эта система эквивалентна движению. помещенной в жесткий экран мембраны, приводящему на расстоянии r p) a. к изменению атмосферного давления

2pC V Tia 3 {kasin 9 I

2 в 1 в

i (wt+ kr) хД где V - скорость подъема водной масо м сы;

 — угол между вектором точки наблюдения и вертикалью; с — скорость звука в атмосфере;

3 р К вЂ” соответственно длина волны и вектор излученной волньц

3 — функция Бесселя первого по1 р.ядка.

Собственные частоты колебаний системы лежат в пределах 0,001-0,5 Гц.

Подставляя v формулу (1) 9 и 1,29 х х 10 з г/см c = 330 м/с, ш = 0,1 Г, г 1000 км, 0 Т(/2, 3Tot 500 км получим для изменения давления и1010 4бар. Чувствительность современных микробарографов значительно превосходит указанный интервал давлений, а частотный диапазон их позволяет регистрировать изменение давления с частотами собственных колебаний очага цунами.

Скорость распространения колебаний давления в атмосфере в среднем в два раза превышает скорость волн цунами. Поэтому на расстояниях порядка 1000 км разность времени прихода звукового импульса и гидродинамической волны составляет примерно 30 мин и может быть использована для предупреждения о возникновении дальних цунами.

На чертеже показана схема иллюстрирующая,предлагаемый способ.

Схема включает микробарографы 1, расположенные в виде разветвленной системы вдоль береговой линии, схему

«2 сравнения и систему 3 оповещения.

1070497

Составитель И. Маслов

Редактор М. Рачкулиэец Техред М.Надь КорректорA. Зимокосов

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Рауыская наб., д. 4/5

Заказ 11675/43

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3.

Установка разветвленной системы микробарографов позволяет исключить влияние ветровых помех за счет их усреднения. Кроме того, необходимо иметь запись сигнала от достоверного цунами. чтобы сравнить с ним полученный 5 сигнал и по максимуму автокорреляциoHHoR функции судить об истинностй возникшего цунами.

Эффективность предлагаемого способа можно оценить, сравнив резерв вре-Щ мени между цунамигенным процессом и приходом разрушительной волны к побережью. Так, на расстояниях порядка 1000 км от эпицентра время движения волны цунами-порядка 100 мин, сейсмического возмущения 5 мин, звукового возмущения по подводному каналу : 16 мин и по атмосферному каналу 50 ъыи, что достаточно для обеспечения мер по безопасности живой силы и техники.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить достоверность прогноза за счет получения информации о начальном смещении поверхности океана.