I ricercatori del MIPT Leopold Lobkovsky e Raissa Mazova, ei loro giovani colleghi dell'Università tecnica statale di Nizhny Novgorod hanno creato un modello di tsunami indotto da frane che spiega la posizione iniziale del corpo della frana. Segnalato in Frane , il modello rivela che l'altezza dello tsunami è influenzata dalla pendenza costiera e dalla posizione della massa terrestre prima di scivolare. Le onde più alte e devastanti derivano da masse di frane onshore. Questa realizzazione renderà le previsioni future di tsunami più accurate, oltre a fornire approfondimenti sugli eventi passati.

Gli ultimi decenni hanno visto tsunami insolitamente grandi che avevano sorgenti su scaffale e non erano sempre accompagnati da eventi sismici. Anziché, la causa sottostante può essere una frana completamente o parzialmente sottomarina.

I ricercatori escogitano modelli per prevedere l'aumento delle onde sulla riva a seguito di una frana su un pendio sottomarino. La parte difficile è tenere conto della natura non lineare di runup e rundown delle onde, così come la complessa geometria della zona di scaffale. Un altro fattore importante al centro dei modelli è la tecnica utilizzata per calcolare il movimento di massa della frana.

Sono stati sviluppati numerosi modelli di tsunami indotti da frane, con due di loro usati di più. I cosiddetti modelli a blocco rigido assumono una prospettiva allo stato solido sul moto della frana, con equazioni di acque poco profonde che governano la generazione di onde di acque superficiali. I modelli dell'altro tipo, denominati viscoplastici, si basano su equazioni di acque poco profonde per descrivere sia la generazione di onde superficiali che il movimento di frana.

Nonostante una serie di perfezionamenti che spiegano alcune caratteristiche del movimento di massa da frana, i modelli sono rimasti finora nella loro natura idrodinamica. Ciò significa che non sono utili per analizzare la struttura dettagliata del corpo di frana o le caratteristiche dei suoi costituenti durante lo smottamento. Ma a meno che non si considerino le effettive proprietà fisiche della massa di frana, modellare il suo movimento è problematico.

Lo studio riportato in questa storia utilizza un modello elastoplastico presentato nel 2000 da Igor Garagash e Leopold Lobkovsky. Tiene conto della struttura dettagliata del corpo di frana e delle caratteristiche meccaniche dei costituenti della massa terrestre durante lo scorrimento, nonché incorporare i processi che si verificano nel corpo di frana. L'implementazione del modello nello studio si è basata sul codice di programmazione chiamato FLAC 3-D, che consente calcoli sotto uno schema esplicito alle differenze finite per risolvere problemi tridimensionali della meccanica del continuo.

I ricercatori hanno scoperto che la risalita delle onde sulla riva variava considerevolmente a seconda della posizione iniziale del corpo della frana sul pendio della piattaforma, anche quando gli altri parametri sono stati fissati.

"A differenza di altri modelli, dove l'onda dello tsunami risale l'originario versante costiero, qui la superficie del pendio viene continuamente trasformata durante il moto di frana, ", ha spiegato la coautrice dello studio Raissa Mazova del MIPT. "In altre parole, in ogni momento del tempo, lo tsunami si verifica su una nuova superficie del versante costiero, che porta a un complesso spostamento del litorale. Tale effetto non è stato ottenuto prima, ed è impossibile ottenere nell'ambito del movimento di una frana come un corpo solido o nell'ambito di un modello viscoso."

Anche il ruolo dello strato di sedimento sul versante si è rivelato sostanziale. La simulazione numerica prevede la massima impennata sul versante per tsunami indotti da masse di frana inizialmente localizzate su una sponda asciutta.

"Piuttosto che tentare di implementare una nuova metodologia per il calcolo di un modello di frana, abbiamo usato un modello familiare, introducendo ulteriori condizioni al contorno, " ha commentato Leopold Lobkovsky, un membro dell'Accademia Russa delle Scienze e capo del Laboratorio MIPT di ricerca geofisica dei margini dell'Artico e dei continenti dell'Oceano Mondiale. "I nostri risultati dimostrano che le dinamiche del litorale dipendono in modo significativo dalla posizione iniziale del corpo di frana, con il punto di costa potenzialmente in movimento. Questa caratteristica potrebbe consentirci di dedurre alcune informazioni sulla posizione della frana sottomarina risolvendo il problema inverso dopo che si è verificato uno tsunami".

"Però, il problema inverso è abbastanza difficile da risolvere, anche quando si determina la posizione della sorgente sismica di uno tsunami, e non sempre è possibile ottenere risultati adeguati. Detto ciò, abbiamo già iniziato uno studio a tal fine, e spero di stimare le posizioni delle frane e ottenere informazioni sulla loro natura, " ha aggiunto il ricercatore.