MIPT-forskarna Leopold Lobkovsky och Raissa Mazova, och deras unga kollegor från Nizhny Novgorod State Technical University har skapat en modell av jordskred-inducerade tsunamier som står för den ursprungliga platsen för jordskredkroppen. Anmäld i Jordskred , modellen avslöjar att tsunamins höjd påverkas av kustsluttningen och landmassans läge innan halkan. De högsta och mest förödande vågorna är resultatet av jordskredmassor på land. Denna insikt kommer att göra framtida förutsägelser om tsunamier mer exakta, samt ge djupare insikter i tidigare händelser.

De senaste decennierna har sett ovanligt stora tsunamier som hade källor på hyllan och som inte alltid åtföljdes av seismiska händelser. Istället, den bakomliggande orsaken kan vara ett helt eller delvis undervattensskred.

Forskare kommer med modeller för att förutsäga vågupploppet mot stranden efter ett jordskred på en undervattenssluttning. Den utmanande delen är att redogöra för den olinjära karaktären hos våguppgång och nedgång, såväl som den komplexa hyllzonsgeometrin. En annan viktig faktor i hjärtat av modellerna är den teknik som används för att beräkna massrörelser av jordskred.

Ett antal jordskred-inducerade tsunamimodeller har utvecklats, med två av dem som används mest. De så kallade rigid-block-modellerna antar ett fast tillståndsperspektiv på skredets rörelse, med gruntvattenekvationer som styr genereringen av ytvattenvågor. Modeller av den andra typen - kallade viskoplastiska - förlitar sig på gruntvattenekvationer för att beskriva både ytvågsgenerering och jordskredrörelse.

Trots ett antal förbättringar som står för vissa särdrag i massrörelser av jordskred, modellerna har hittills förblivit hydrodynamiska till sin natur. Detta betyder att de inte är till hjälp för att analysera den detaljerade strukturen hos skredkroppen eller egenskaperna hos dess beståndsdelar under glidningen. Men om inte de faktiska fysiska egenskaperna hos skredmassan beaktas, modellering av dess rörelse är problematiskt.

Studien som rapporteras i denna berättelse använder en elastoplastisk modell som presenterades 2000 av Igor Garagash och Leopold Lobkovsky. Den tar hänsyn till den detaljerade strukturen av skredkroppen och de mekaniska egenskaperna hos landmassans beståndsdelar under glidningen, samt införliva de processer som sker i skredkroppen. Modellimplementeringen i studien förlitade sig på programmeringskoden som heter FLAC 3-D, som möjliggör beräkningar under ett explicit ändlig differensschema för att lösa tredimensionella problem med kontinuummekanik.

Forskarna fann att vågupploppet mot stranden varierade avsevärt beroende på utgångsläget för skredkroppen på hyllsluttningen, även när de andra parametrarna var fasta.

"I motsats till andra modeller, där tsunamivågen klättrar den ursprungliga kustsluttningen, här omvandlas sluttningsytan kontinuerligt under skredrörelsen, ", förklarade studiens medförfattare Raissa Mazova från MIPT. "Med andra ord, vid varje tidpunkt, tsunaminloppet inträffar på en ny yta av kustsluttningen, vilket leder till en komplex förskjutning av strandlinjen. En sådan effekt har inte erhållits tidigare, och det är omöjligt att erhålla inom ramen för rörelsen av ett jordskred som en fast kropp eller inom ramen för en viskös modell."

Sedimentlagrets roll på sluttningen visade sig också vara betydande. Den numeriska simuleringen förutsäger maximal upplopp på sluttningen för tsunamier som orsakats av jordskredmassor som initialt låg på en torr strand.

"Istället för att försöka implementera en ny metodik för att beräkna en jordskredmodell, vi använde en bekant modell, införa ytterligare gränsvillkor, " kommenterade Leopold Lobkovsky, en medlem av Ryska vetenskapsakademin och chef för MIPT Laboratory of Geophysical Research of the Arctic and Continental Margins of the World Ocean. "Våra fynd visar att kustlinjedynamiken i hög grad beror på den ursprungliga platsen för jordskredkroppen, med strandlinjepunkten potentiellt förskjuten. Den här funktionen kan göra det möjligt för oss att sluta oss till viss information om platsen för ubåtskredet genom att lösa det omvända problemet efter att en tsunami har ägt rum."

"Dock, det omvända problemet är ganska svårt att lösa, även när man bestämmer platsen för den seismiska källan till en tsunami, och det är inte alltid möjligt att uppnå tillräckliga resultat. Som sagt, vi har redan påbörjat en studie i detta syfte, och hoppas kunna uppskatta var jordskreden befinner sig och få insikter om deras natur, ", tillade forskaren.