Assessment of tsunami hazard for the coast of the bay of Korf (Bering Sea) according to the results of numerical modeling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper discusses the results of solving the problem of assessing the tsunami hazard of a section of the north-eastern coast of Kamchatka in the area of the Korf village, located on a sandy spit in the northern part of the Korf bay of the same name. To obtain these estimates, the “worst case” methodology was used. Based on the results of an analysis of seismicity and historical data on tsunami manifestations in the western part of the Bering Sea, three tsunamigenic zones were identified – near-field (Bering Sea), regional (Western Aleutians) and far-filed (Southern Chile), which create the greatest tsunami threat for the study area (north-eastern coast of Kamchatka) Based on the results of the analysis of seismicity and tectonic features of the source zones, sets of model tsunamigenic earthquakes typical for each of them were determined. For this set of models, numerical modeling of tsunami generation and propagation was performed and the most dangerous model sources were identified. The maximum elevations created by these sources for the Korf village area were 1.3 m for sources in the near (Bering Sea) zone, 2.4 m for the regional (Aleutian) zone, and 2.5 m for the far (Chilean) zone. At the next stage, for these sources, more detailed calculations were carried out on sequences of nested computational grids, which determined the characteristics of the tsunami impact on the coast. The main results of the work are the identification of the most dangerous tsunamigenic zones in relation to the Korf Spit, the selection of model sources for them and assessments of extreme impacts of tsunami waves that threaten this section of the coast.

About the authors

V. K. Gusiakov

Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS

Author for correspondence.
Email: gvk@sscc.ru
Lavrentyeva ave., 6, Novosibirsk, 630090 Russia

S. A. Beizel

Federal Research Center for Information and Computational Technologies

Email: beisels@gmail.com
Lavrentyeva ave., 6, Novosibirsk, 630090 Russia

O. I. Gusev

Federal Research Center for Information and Computational Technologies

Email: gusev_oleg_igor@mail.ru
Lavrentyeva ave., 6, Novosibirsk, 630090 Russia

A. V. Lander

Institute of Earthquake Forecast Theory and Mathematical Geophysics

Email: land@mitp.ru
Profsoyuznaya str., 84/32, Moscow, 117997 Russia

D. V. Chebrov

Kamchatka Branch of the Federal Research Center “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”

Email: danila@emsd.ru
bulvar Piipa, 9, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683006 Russia

L. B. Chubarov

Federal Research Center for Information and Computational Technologies

Email: chubarov@ict.nsc.ru
Lavrentyeva ave., 6, Novosibirsk, 630090 Russia

References

  1. Атлас максимальных заплесков цунами / Отв. ред. С.Л. Соловьев. Владивосток: МГИ АН УССР, ДВНИГМИ, 1978. 61 c.
  2. Баранов Б.В. Тектоника плит Охотоморского региона и окраинных морей северо-западной части Тихого океана / Автореф. дисс. … доктора геол.-мин. наук. М., 1982. 24 с.
  3. Бейзель С.А., Гусяков В.К., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Оценка воздействия удаленных цунами на Дальневосточное побережье России на основе результатов математического моделирования // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2014а. Т. 90. № 5. C. 578–590.
  4. Бейзель С.А., Гусяков В.К., Рычков А.Д., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Алгоритмы и методики численного моделирования наката волн цунами на берег в приложении к оценке характеристик заплеска волн на Дальневосточное побережье России // Труды XII Всероссийской конференции “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики” (Санкт-Петербург, 27–29 мая 2014 г.). СПб.: Нестор-История, 2014б. C. 228–230.
  5. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 392 с.
  6. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. X. Берингово море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1999. 302 с.
  7. Гордеев Е.И., Пинегина Т.К., Ландер А.В., Кожурин А.И. Берингия: сейсмическая опасность и фундаментальные вопросы геотектоники // Физика Земли. 2015. № 4. C. 58–67.
  8. Гусев О.И., Чубаров Л.Б. Об использовании телескопически вложенных сеток в расчетах распространения волн цунами // Труды XIV Всероссийской конференции “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики” (Санкт-Петербург, 23–25 мая 2018 г.). СПб.: ЛЕМА, 2018. C. 224–226.
  9. Гусяков В.К. Остаточные смещения на поверхности упругого полупространства // Условно-корректные задачи математической физики в интерпретации геофизических наблюдений. Новосибирск: ВЦ СО РАН, 1978. C. 23–51.
  10. Гусяков В.К. Цунами на Дальневосточном побережье России: историческая перспектива и современная проблематика // Геология и геофизика. 2016. № 9. С. 1601–1615.
  11. Заякин Ю.А. Цунами 23 ноября 1969 г. на Камчатке и особенности его возникновения // Метеорология и гидрология. 1981. № 12. С. 77–83.
  12. Заякин Ю.А. Цунами на Дальнем Востоке России. Петропавловск-Камчатский: Камшат, 1996. 88 c.
  13. Иванова Е.И., Митюшкина С.В., Левина В.И. Макросейсмическая оценка последствий Олюторского землетрясения и его сильнейших афтершоков // Вулканология и сейсмология. 2010. № 2. С. 71–80.
  14. Каталог землетрясений Камчатки и Командорских островов, 1962–2024. URL: http://sdis.emsd.ru/info/earthquakes/catalogue.php
  15. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации – ОСР-97. Масштаб: 1:8 000 000 / Главные редакторы: В.Н. Страхов, В.И. Уломов. М.: Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, 1999. 4 л. URL: http://neotec.ginras.ru/neomaps/M080_Russia_1997_Seism-region_Komplekt-kart-osr-97-territorii-rossiyskoy-federacii.html
  16. Ландер А.В., Букчин Б.Г., Дрознин Д.В., Кирюшин А.В. Тектоническая позиция и очаговые параметры Хаилинского (Корякского) землетрясения 8 марта 1991 года: существует ли плита Берингия? // Геодинамика и прогноз землетрясений (Вычислительная сейсмология. Вып. 26). М.: Наука, 1994. С. 104–122.
  17. Ландер А.В., Левина В.И., Иванова Е.И. Сейсмическая история Корякского нагорья и афтершоковый процесс Олюторского землетрясения 20(21) апреля 2006 г. MW = 7.6 // Вулканология и сейсмология. 2010. № 2. C. 16–30.
  18. Левина В.И., Ландер А.В., Митюшкина С.В., Чеброва А.Ю. Сейсмичность Камчатского региона 1962–2011 гг. // Вулканология и сейсмология. 2013. № 1. C. 41–64.
  19. Лобковский Л.И., Баранов Б.В., Дозорова К.А., Мазова Р.Х., Кисельман Б.А., Баранова Н.А. Командорская сейсмическая брешь: прогноз землетрясения и расчет цунами // Океанология. 2014. Т. 54. № 4. С. 561–573.
  20. Мелекесцев И.В., Курбатов А.В. Частота крупнейших палеосейсмических событий на северо-западном побережье и в Командорской котловине Берингова моря в позднем плейстоцене–голоцене // Вулканология и сейсмология. 1997. № 3. С. 3–11.
  21. Пелиновский Е.Н., Плинк Н.Л. Предварительная схема цунамирайонирования побережья Курило-Камчатской зоны на основе одномерных расчетов (модельный очаг) // Препринт ИПФ АН СССР, Горький. 1980. № 5. 18 c.
  22. Подъяпольский Г.С. Возбуждение длинной гравитационной волны в океане сейсмическим источником в коре // Физика Земли. 1968. № 1. C. 7–24.
  23. Петухин А.Г., Пинегина Е.К., Ландер А.В. Моделирование возможных источников отложений цунами на Камчатском побережье Берингова моря // Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России / Труды Пятой научно-технической конференции: к 100-летию организации инструментальных сейсмологических наблюдений на Камчатке. Петропавловск-Камчатский, 2015. С. 368–372.
  24. Рычков А.Д., Бейзель С.А., Чубаров Л.Б. Программа для ЭВМ: Модуль расчета наката волн цунами на берег RunUp-LP // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам № 2013617980. 2013.
  25. Соловьев С.Л. Основные данные о цунами на Тихоокеанском побережье СССР, I937‒I976 гг. // Изучение цунами в открытом океане. М.: Наука, 1978. C. 61–136.
  26. Соловьев С.Л. Санах-Кадъякское цунами 1788 г. // Проблема цунами. М.: Наука, 1968. С. 232–237.
  27. Соловьев С.Л., Го Ч.Н. Каталог цунами на восточном побережье Тихого океана. М.: Наука, 1975. 203 c.
  28. Соловьев С.Л., Го Ч.Н., Ким Х.С. Каталог цунами в Тихом океане, 1969‒1982. М.: МГК АН СССР, 1986. 163 c.
  29. Федотов С.А., Гусев А.А., Зобин В.М., Кондратенко А.М., Чепкунас К.Е. Озерновское землетрясение и цунами 22(23) ноября 1969 г. // Землетрясения в СССР в 1969 году. М.: Наука, 1973. С. 195–208.
  30. Чубаров Л.Б., Бабайлов В.В., Бейзель С.А. Программа расчета характеристик волн цунами сейсмического происхождения MGC // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службой по интеллектуальной собственности № 2011614598. 2011.
  31. Шокин Ю.И., Бейзель С.А., Рычков А.Д., Чубаров Л.Б. Численное моделирование наката волн цунами на побережье с использованием метода крупных частиц // Математическое моделирование. 2015. Т. 27. № 1. С. 99–112.
  32. ANSS (USGS) catalog. 2024. URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
  33. Argus D.F., Gordon R.G., DeMets C. Geologically current motion of 56 plates relative to the no-net-rotation reference frame // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2011. V. 12. № 11. 13 p. https://doi.org/10.1029/2011GC003751
  34. Bird P. An updated digital model of plate boundaries // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2003. V. 4. № 3. P. 1027. https://doi.org/10.1029/2001GC000252
  35. Cisternas M., Atwater B., Torrejón F., Sawai Y., Machuca G., Lagos N., Eipert A., Youlton C., Salgado I., Kamataki T., Shishikura M., Rajendran C., Malik J., Rizal Y., Husni M. Predecessors of the giant 1960 Chile earthquake // Nature. 2005. V. 437. P. 404–407. https://doi.org/10.1038/nature03943
  36. Global CMT Catalog. 2024. URL: https://www.globalcmt.org/CMTsearch.html
  37. Gusiakov V.K., Dunbar P., Arcos N. Twenty five years (1992‒2016) of global tsunamis: statistical and analytical overview // Pure and Applied Geophysics, Topical Issue “Twenty five years of modern tsunami science”. 2019. V. 176. P. 2795–2807. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02113-7
  38. Gutenberg B. Tsunamis and earthquakes // Bull. Seis. Soc. Am. 1939. V. 29. № 4. P. 517–526.
  39. International Seismological Centre. On-line Bulletin // Internatl. Seismol. Cent., Thatcham, United Kingdom, 2015. URL: http://www.isc.ac.uk
  40. ISC-isf catalog. 2020. URL: ftp://ftp.isc.ac.uk/pub/isf/
  41. Kanamori H. Mechanism of tsunami earthquakes // Phys. Earth Planet. Inter. 1972. V. 6. P. 346–359.
  42. MacCormack R.W. The Effect of viscosity in hypervelocity impact cratering // AIAA Paper. 1969. P. 69–354.
  43. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. Seism. Soc. Am. 1985. V. 75. Iss. 4. P. 1135–1154.
  44. Medvedeva A., Medvedev I., Fine I., Kulikov E., Yakovenko O. Local and Trans-oceanic Tsunamis in the Bering and Chukchi Seas Based on Numerical Modeling // Pure Appl. Geophys. 2023. V. 180. P. 1639–1659. https://doi.org/10.1007/s00024-023-03251-9
  45. NTL/GHTB Novosibirsk Tsunami Laboratory Global Historical Tsunami Database, 2000 BC to Present. URL: https://tsun.sscc.ru/nh/tsunami.php (date of application: January 31, 2025)
  46. Papazachos B.C., Scordilis E.M., Panagiotopoulos D.G., Papazachos C.B., Karakaisis G.F. Global Relations Between Seismic Fault Parameters and Moment Magnitude of Earthquakes // Bulletin of the Geological Society of Greece. 2004. V. XXXVI. P. 1482–1489.
  47. Pinegina T.K., Bourgeois J. Historical and paleotsunami deposits on Kamchatka, Russia: Long-term chronologies and long-distance correlations // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2001. V. 1. P. 177–185.
  48. Seno T., Sakurai T., Stein S. Can the Okhotsk plate be discriminated from the North American plate? // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 11305–11315.
  49. Shokin Yu.I., Babailov V.V., Beisel S.A., Chubarov L.B., Eletsky S.V., Fedotova Z.I., Gusyakov V.K. Mathematical modeling in application to regional tsunami warning systems operations / Eds. E. Krause et al. // Comp. Science & High Perf. Computing III, Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2008. V. 101. P. 52–68.
  50. Sykes L.R. Aftershock zones of great earthquakes, seismicity gaps, and earthquake prediction for Alaska and Aleutians // J. Geoph. Res. 1971. V. 76. P. 8021–8041.
  51. The ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue, 1904‒2019. Version 10.0. March 21, 2023. URL: http://www.isc.ac.uk/iscgem/download.php
  52. Wesson R.L, Boyd O.S., Mueller C.S., Frankel A.D. Challenges in making a seismic hazard map for Alaska and the Aleutians / Eds. J.T. Freymueller, P.J. Haeussler, R. Wesson, G. Ekstrom // Active Tectonics and Seismic Potential of Alaska. Washington: DC AGU, 2008. P. 385–397.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».