Морской гидрофизический журнал. 2020; 36: 123-138
Цунамиопасность Крымского побережья Черного моря и Керченского пролива при катастрофических цунамигенных землетрясениях, близких по локализации к историческому Ялтинскому землетрясению 12 сентября 1927 года
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-2-123-138Аннотация
Цель. Основной целью данной работы является получение оценки цунамиопасности для района расположения недавно построенного Крымского моста в Керченском проливе, поскольку до настоящего времени при численном моделировании цунамигенных землетрясений в акватории Черного моря фактически не рассматривалась цунамиопасность для Керченского пролива, если не считать часть акватории на входе в него.
Методы и результаты. Для оценок цунамиопасности Керченского пролива и особенно района расположения построенного Крымского моста в представленной работе рассматривается как историческое цунамигенное катастрофическое землетрясение на юго-востоке Крымского п-ова, произошедшее 12 сентября 1927 г., так и возможные сильные землетрясения с близкими к указанному магнитудами и локализациями очага. Используя имеющиеся данные по локализации землетрясения 12 сентября 1927 г. и его интенсивности, был смоделирован источник этого землетрясения и проведено, в рамках нелинейных уравнений мелкой воды, численное моделирование генерации и распространения волн цунами от одноблочного и двублочного сейсмических источников по акватории Черного моря вдоль Крымского п-ова, на входе в Керченский пролив и в его акватории. Аналогично были смоделированы сейсмические источники близкой локализации для двух возможных цунамигенных землетрясений на юго-востоке Крымского п-ова.
Выводы. Для всех рассмотренных сценариев проведено численное моделирование генерации и распространения волн цунами по рассматриваемым участкам акватории, построены гистограммы распределения максимальных высот заплесков волн вдоль побережий Крымского полуострова и Керченского пролива. Показано, что в районе западных опор Крымского моста высоты волн цунами для всех сценариев не превышают 0,3–0,5 м, а в районе восточных опор размах возможных высот волн лежит в диапазоне 0,6–1,95 м. Проведено сравнение с данными, полученными другими авторами, по высотам волн в ряде пунктов Черноморского побережья вблизи Крымского п-ова и на входе в Керченский пролив.
Список литературы
1. Никонов А. А. Крымские землетрясения 1927 года: неизвестные явления на море // Природа. 2002. № 9. С. 13–20. https://priroda.ras.ru/pdf/2002-09.pdf. (дата обращения: 13.10.19).
2. Неделькин Е. В. К вопросу о последствиях Крымского землетрясения 11 сентября 1927 года на территории Севастопольского района автономной Крымской ССР // Причерноморье. История, политика, культура. 2019. Вып. 28. С. 57–66. doi:10.5281/zenodo.3476029
3. Опасные природные явления в Крыму / Л. А. Багрова [и др.] // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2013. Т. 9, вып. 2, ч. 1. С. 115–126. http://geopolitika.cfuv.ru/wpcontent/uploads/2016/11/013bagr2.pdf. (дата обращения: 13.10.19).
4. Ким А. Ю., Рассада А. А. Строительство сейсмостойких домов в Крыму после Крымского землетрясения // Student Research: сборник статей Международного научнопрактического конкурса в 2 ч. Ч. 1. Пенза : Наука и Просвещение, 2018. С. 52–55.
5. Nikonov A. A., Gusiakov V. K., Fleifel L. D. Assessment of the Tsunami Hazard on the Russian Coast based on a New Catalogue of Tsunamis in the Black Sea and the Sea of Azov // Russian Geology and Geophysics. 2018. Vol. 59, iss. 2. P. 193–205. http://dx.doi.org/10.1016/jrgg.2018.01.016
6. Tsunami Hazard in the Black Sea and the Azov Sea: A New Tsunami Catalogue / G. A. Papadopoulos [et al.] // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2011. V. 11, iss. 3. P. 945–963. doi:10.5194/nhess-11-945-2011
7. Григораш З. К. Распространение цунами 1927 года в Черном море // Труды Морского гидрофизического института. М. : АН СССР, 1959. Т. XVIII. С. 113–116.
8. Доценко С. Ф., Ингеров А. В. Численное моделирование распространения и усиления волн цунами у Крымского полуострова и северо-восточного побережья Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 1. C. 3–15.
9. Доценко С. Ф., Ингеров А. В. Численный анализ распространения и усиления волн цунами на северо-западном шельфе Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 5. С. 11–20.
10. Доценко С. Ф. Численное моделирование цунами в Черном, Азовском и Каспийском морях как необходимый элемент региональных систем раннего предупреждения о цунами // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. Вып. 26, т. 2. С. 287–300.
11. Базыкина А. Ю., Михайличенко С. Ю., Фомин В. В. Численное моделирование цунами в Черном море, вызванного землетрясением 12 сентября 1927 г. // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 4. С. 318–328. doi:10.22449/0233-7584-2018-4-318-328
12. Зайцев А. И., Пелиновский Е. Н. Прогноз высот волн цунами на Российском побережье Черного моря // Океанология. 2011. Т. 51, № 6. С. 965–973.
13. Численное моделирование распространения черноморских и азовоморских цунами через Керченский пролив / Л. И. Лобковский [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 2. С. 111–122. doi:10.22449/0233-7584-2018-2-111-122
14. Isvoranu D., Badescu V. Hydrodynamics of Tsunamis Generated by Asteroid Impact in the Black Sea // Open Physics. 2012. Vol. 10, No. 2. P. 429–446. doi:10.2478/s11534-012-0012-4
15. Mazova R. Kh., Tresvyatskaya E. A. Numerical modeling of the generation of long waves by a dynamic seismic source and their propagation in the Black Sea // Russian Journal of Earth Science. 2006. Vol. 8, no. 6. ES6003. doi:10.2205/2006ES000212
16. Probabalistic Seismic Hazard Assessment in the Black Sea Area / I. A. Moldovan [et al.] // Romanian Journal of Physics. 2017. Vol. 62, iss. 5–6. 809. URL: https://www.nipne.ro/rjp/2017_62_5-6/RomJPhys.62.809.pdf (date of access: 13.03.2020).
17. Tsunamis in the Black Sea: Comparison of the historical, instrumental, and numerical data / A. Yalciner [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C12. C12023. doi:10.1029/2003JC002113
18. Schiermeier Q. Tsunamis: a long-term threat // Nature. 2005. Vol. 433. 7021. https://doi.org/10.1038/433004a
19. Винокуров Н. И., Корженков А. М., Родкин М. В. К оценке сейсмической опасности района Керченского пролива по данным археосейсмологии // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 2. С. 51–66.
20. Никонов А. А. Признаки молодой тектонической активности в зоне Южно-Азовского и Керченского разломов // Геотектоника. 1994. № 5. C. 16–27.
21. Горшков А. И., Соловьев А. А., Жарких Ю. И. Морфоструктурное районирование горной части Крыма и места возможного возникновения сильных землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2017. № 6. С. 21–27. doi:10.7868/S0203030617060025
22. Wells D. L., Coppersmith K. J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // Bulletin of the Seismological Society of America. 1994. Vol. 84, No 4. P. 974–1002. URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.211.744&rep=rep1&type=pdf (date of access: 13.03.2020).
23. Sielecki A., Wurtele M. G. The numerical integration of the nonlinear shallow water equations with sloping boundaries // Journal of Computational Physics. 1970. Vol. 6, iss. 2. P. 219–236. doi:10.1016/0021-9991(70)90022-7
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2020; 36: 123-138
Tsunami Hazard for the Crimean Coast of the Black Sea and the Kerch Strait at the Catastrophic Tsunamigenic Earthquakes, the Locations of which are Close to that of the Historical Yalta Earthquake on September 12, 1927
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-2-123-138Abstract
Purpose. The main purpose of the work is to assess a possible tsunami hazard for the region of location of the Crimean Bridge constructed across the Kerch Strait, since up to present, numerical simulations of the tsunamigenic earthquakes in the Black Sea have never taken the Kerch Strait region (except for the water area at the strait entrance) into consideration as a possible object for a tsunami hazard.
Methods and Results. To assess a tsunami hazard for the Kerch Strait and, particularly, for the region of location of the constructed Crimean Bridge, the present paper considers the historical catastrophic tsunamigenic earthquake in the southeastern part of the Crimea Peninsula on September 12, 1927 as well as possible strong earthquakes, the source locations and magnitudes of which can be close to those of the above-mentioned one. The available data on localization and intensity of the earthquake on September 12, 1927 allowed to model the source of such an earthquake. Besides, within the framework of the nonlinear shallow water equations, simulated were the tsunami generation and the tsunami waves’ propagation from the single- and two-block seismic sources in the Black Sea along the Crimea Peninsula, at the Kerch Strait entrance and in its water area. The seismic sources of close localization were similarly simulated for two possible tsunamigenic earthquakes in the southeastern part of the Crimea Peninsula.
Conclusions. For all the considered scenarios, generation and propagation of the tsunami waves over the water area regions under study were numerically simulated, the histograms of distribution of the wave run-up maximum heights along the Crimea Peninsula and the Kerch Strait coasts were constructed. It is shown that for all the scenarios, in the region of the Crimean Bridge western pillars the tsunami wave heights do not exceed 0.3–0.5 m, whereas in the region of its eastern pillars, possible wave heights are within the range 0.6–1.95 m. The results represented in the paper are compared with the available data on the wave heights in a number of settlements of the Crimea Peninsula coast and at the Kerch Strait entrance, obtained by the other authors.
References
1. Nikonov A. A. Krymskie zemletryaseniya 1927 goda: neizvestnye yavleniya na more // Priroda. 2002. № 9. S. 13–20. https://priroda.ras.ru/pdf/2002-09.pdf. (data obrashcheniya: 13.10.19).
2. Nedel'kin E. V. K voprosu o posledstviyakh Krymskogo zemletryaseniya 11 sentyabrya 1927 goda na territorii Sevastopol'skogo raiona avtonomnoi Krymskoi SSR // Prichernomor'e. Istoriya, politika, kul'tura. 2019. Vyp. 28. S. 57–66. doi:10.5281/zenodo.3476029
3. Opasnye prirodnye yavleniya v Krymu / L. A. Bagrova [i dr.] // Geopolitika i ekogeodinamika regionov. 2013. T. 9, vyp. 2, ch. 1. S. 115–126. http://geopolitika.cfuv.ru/wpcontent/uploads/2016/11/013bagr2.pdf. (data obrashcheniya: 13.10.19).
4. Kim A. Yu., Rassada A. A. Stroitel'stvo seismostoikikh domov v Krymu posle Krymskogo zemletryaseniya // Student Research: sbornik statei Mezhdunarodnogo nauchnoprakticheskogo konkursa v 2 ch. Ch. 1. Penza : Nauka i Prosveshchenie, 2018. S. 52–55.
5. Nikonov A. A., Gusiakov V. K., Fleifel L. D. Assessment of the Tsunami Hazard on the Russian Coast based on a New Catalogue of Tsunamis in the Black Sea and the Sea of Azov // Russian Geology and Geophysics. 2018. Vol. 59, iss. 2. P. 193–205. http://dx.doi.org/10.1016/jrgg.2018.01.016
6. Tsunami Hazard in the Black Sea and the Azov Sea: A New Tsunami Catalogue / G. A. Papadopoulos [et al.] // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2011. V. 11, iss. 3. P. 945–963. doi:10.5194/nhess-11-945-2011
7. Grigorash Z. K. Rasprostranenie tsunami 1927 goda v Chernom more // Trudy Morskogo gidrofizicheskogo instituta. M. : AN SSSR, 1959. T. XVIII. S. 113–116.
8. Dotsenko S. F., Ingerov A. V. Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya i usileniya voln tsunami u Krymskogo poluostrova i severo-vostochnogo poberezh'ya Chernogo morya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2010. № 1. C. 3–15.
9. Dotsenko S. F., Ingerov A. V. Chislennyi analiz rasprostraneniya i usileniya voln tsunami na severo-zapadnom shel'fe Chernogo morya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2010. № 5. S. 11–20.
10. Dotsenko S. F. Chislennoe modelirovanie tsunami v Chernom, Azovskom i Kaspiiskom moryakh kak neobkhodimyi element regional'nykh sistem rannego preduprezhdeniya o tsunami // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2012. Vyp. 26, t. 2. S. 287–300.
11. Bazykina A. Yu., Mikhailichenko S. Yu., Fomin V. V. Chislennoe modelirovanie tsunami v Chernom more, vyzvannogo zemletryaseniem 12 sentyabrya 1927 g. // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2018. T. 34, № 4. S. 318–328. doi:10.22449/0233-7584-2018-4-318-328
12. Zaitsev A. I., Pelinovskii E. N. Prognoz vysot voln tsunami na Rossiiskom poberezh'e Chernogo morya // Okeanologiya. 2011. T. 51, № 6. S. 965–973.
13. Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya chernomorskikh i azovomorskikh tsunami cherez Kerchenskii proliv / L. I. Lobkovskii [i dr.] // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2018. T. 34, № 2. S. 111–122. doi:10.22449/0233-7584-2018-2-111-122
14. Isvoranu D., Badescu V. Hydrodynamics of Tsunamis Generated by Asteroid Impact in the Black Sea // Open Physics. 2012. Vol. 10, No. 2. P. 429–446. doi:10.2478/s11534-012-0012-4
15. Mazova R. Kh., Tresvyatskaya E. A. Numerical modeling of the generation of long waves by a dynamic seismic source and their propagation in the Black Sea // Russian Journal of Earth Science. 2006. Vol. 8, no. 6. ES6003. doi:10.2205/2006ES000212
16. Probabalistic Seismic Hazard Assessment in the Black Sea Area / I. A. Moldovan [et al.] // Romanian Journal of Physics. 2017. Vol. 62, iss. 5–6. 809. URL: https://www.nipne.ro/rjp/2017_62_5-6/RomJPhys.62.809.pdf (date of access: 13.03.2020).
17. Tsunamis in the Black Sea: Comparison of the historical, instrumental, and numerical data / A. Yalciner [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C12. C12023. doi:10.1029/2003JC002113
18. Schiermeier Q. Tsunamis: a long-term threat // Nature. 2005. Vol. 433. 7021. https://doi.org/10.1038/433004a
19. Vinokurov N. I., Korzhenkov A. M., Rodkin M. V. K otsenke seismicheskoi opasnosti raiona Kerchenskogo proliva po dannym arkheoseismologii // Voprosy inzhenernoi seismologii. 2015. T. 42, № 2. S. 51–66.
20. Nikonov A. A. Priznaki molodoi tektonicheskoi aktivnosti v zone Yuzhno-Azovskogo i Kerchenskogo razlomov // Geotektonika. 1994. № 5. C. 16–27.
21. Gorshkov A. I., Solov'ev A. A., Zharkikh Yu. I. Morfostrukturnoe raionirovanie gornoi chasti Kryma i mesta vozmozhnogo vozniknoveniya sil'nykh zemletryasenii // Vulkanologiya i seismologiya. 2017. № 6. S. 21–27. doi:10.7868/S0203030617060025
22. Wells D. L., Coppersmith K. J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // Bulletin of the Seismological Society of America. 1994. Vol. 84, No 4. P. 974–1002. URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.211.744&rep=rep1&type=pdf (date of access: 13.03.2020).
23. Sielecki A., Wurtele M. G. The numerical integration of the nonlinear shallow water equations with sloping boundaries // Journal of Computational Physics. 1970. Vol. 6, iss. 2. P. 219–236. doi:10.1016/0021-9991(70)90022-7
