Эксπир
Регистрация / Вход

Снижение риска волн цунами: новая технология обработки записей глубоководных гидрофизических станций

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.515.11.5076
Организация
ИМ СО РАН
Руководитель работ
Лаврентьев Михаил Михайлович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Внебюджетные средства
1,5 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
01.08.2007 - 31.10.2007
Краткое описание выполненных работ:
Разработан алгоритм решения одномерной обратной задачи восстановления параметров источника в рамках приближения теории мелкой воды, с учетом особенности искривления волнового фронта, а также отражающего диссипацию энергии.
Выполнен патентный поиск, который показал что различные вопросы, связанные с записью профиля волны, определения и предсказания ее параметров на различных участках береговой зоны, оценки возможных рисков и ущербов, обеспечения безопасности и защиты населения и промышленных объектов привлекают значительное внимание. Прямых аналогов предлагаемого авторами способа не выявлено. На следующем этапе целесообразно продолжить патентный поиск.


1. Алгоритм решения обратной задачи восстановления параметров источника
Разработана методика оценки параметров очага цунами по записям волн глубоководными регистраторами на основе одномерных численных расчётов распространения цунами вдоль волновых лучей. Для этого решена краевая задача для волнового луча в области с переменной глубиной. Предложен метод уточнения местоположения очага и его протяженности с использованием обратных изохрон. Разработан метод восстановления профиля вертикального смещения водной поверхности в очаге, учитывая величину радиального расхождения волновых лучей.

Проведено тестирование алгоритма по определению параметров эллипсовидного очага цунами по записям глубоководных регистраторов волн на синтетических данных. Достигнута возможность эффективного восстановления параметров источника в рамках одномерного приближения теории мелкой воды.


2. Патентный поиск
Исследования позволяют сделать вывод, что различные вопросы, связанные с записью профиля волны, определения и предсказания ее параметров на различных участках береговой зоны, оценки возможных рисков и ущербов, обеспечения безопасности и защиты населения и промышленных объектов привлекают значительное внимание. Это отражается в количестве зарегистрированных в мире патентов, публикациях, совещаниях и конференциях.
Вместе с тем, большинство предложенных методов тем или иным образом обрабатывают сейсмические данные, т.е. судят о параметрах волны по косвенным наблюдениям, требующим интерпретации в терминах волновых параметров.
Прямых аналогов предлагаемого способа решения одномерной обратной задачи восстановления параметров источника в рамках приближения теории мелкой воды, который учитывает особенности искривления волнового фронта при прохождении волны над реальным профилем глубин, а также отражает диссипацию энергии для каждой конкретной пары источник-приемник не выявлено.
На следующем этапе целесообразно продолжить патентный поиск с целью изучения возможности использования сейсмических и других данных для уточнения параметров разрушительных волн цунами в рамках предлагаемого алгоритма одномерного обращения записей глубоководных гидрофизических станций вдоль волновых лучей.
Развернуть
2
01.11.2007 - 07.12.2007
Выполнено описание программного пакета моделирования возникновения и распространения волн цунами MOST и использованного в нем метода численного моделирования путем расщепления по пространственным переменным.

Проведен аналитический анализ технологий технологий распараллеливания OpenMP и MPI применительно к задаче моделирования цунами.

Выполнен анализ эффективности распараллеливания алгоритма распространения ценами на различных архитектурах и с использованием различных технологий распараллеливания.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
Разработана методика оценки местоположения очага цунами на основе регрессионного (нейросетевого) моделирования данных гидрофизического мониторинга и результатов вычислительного эксперимента.
Выполнена адаптация программного комплекса «Модели» для решения задач оперативного прогноза опасности цунами. Получены оценки времени работы адаптированного программного комплекса «Модели» на ряде приложений.
Исследованы различные способы оптимизации по быстродействию алгоритма подбора параметров источника по расчетной базе данных.
Выполнено тестирование оптимизированного комплекса «Модели» на задаче определения эпицентра Андриановского цунами.
Произведена проверка согласованности восстановления параметров источника тремя методами: прямым решением обратной задачи в одномерном приближении, алгоритмом подбора параметров источника по расчетной базе данных, нелинейным регрессионным анализом на основе использования нейросетей.
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.10.2008
1. Создана новая реализация алгоритма подбора параметров источника по расчетной базе данных, оптимизированную по производительности. Было достигнуто повышение быстродействия в 12-15 раз.
2. Произведена проверка согласованности восстановления параметров источника тремя методами: прямым решением обратной задачи в одномерном приближении, алгоритмом подбора параметров источника по расчетной базе данных, нелинейным регрессионным анализом на основе использования нейросетей.
3.Созданы параллельные версии программы расчета распространения волны цунами, используемой в Объединенном институте изучения атмосферы и океана (Университет штата Вашингтон, США) на основе технологий OpenMP и MPI.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.5 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области рационального природопользования
Тема
Создание автономного океанологического комплекса для ресурсного и экологического мониторинга акваторий, в том числе покрытых льдом, на основе высокоразрешающих методов гидрофизического и геохимического зондирования.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 18 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка и техническая реализация электронной базы данных с переводом многолетних рядов наблюдений (с 1936 по настоящее время) за ионосферой с бумажных носителей (журналы наблюдений) с последующей модернизацией методик обработки первичных данных, допускающих удаленный доступ и управление ионосферными измерениями через Интернет на установке: "Томская ионосферная станция (ИОНОЗОНД) (рег. № 06-22)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
0,7 млн
Количество заявок
1
Тема
Функциональные элементы энергонезависимой магнитной памяти на основе нанопаттернированной упорядоченной магнитной среды с высокой плотностью записи.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2
Тема
«Разработка архивной мультигигабайтной голографической памяти на основе наноструктурированных фоточувствительных материалов и микроэлектромеханических устройств записи-считывания».
Продолжительность работ
2011 - 2012, 19 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
Тема
Глубоководные исследования океана с применением глубоководных обитаемых аппаратов "Мир" на установке: "Научно-исследовательское судно "Академик Мстислав Келдыш" с двумя подводными аппаратами "Мир". (рег. № 2-1.4)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
0,9 млн
Количество заявок
1