Санкт-Петербургский Государственный Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики Институт комплексного военного образования Кафедра Мониторинга и прогнозирования информационных угроз ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА Тема: Математическое моделирование и прогнозирование цунами в тихоокеанском регионе Группа 6750 Студентка: Ильгова М.О. Научный руководитель: Яковлев А.М.

2 Математическое моделирование и прогнозирование цунами в тихоокеанском регионе Цель работы – разработка модели для прогнозирования вероятности возникновения цунами в тихоокеанском регионе, основанной на статистических данных. Объект исследования – цунами в тихоокеанском регионе. Задачи: -Изучение существующих подходов прогнозирования; -Выяление общих закономерностей и разработка собственной математической модели. Методы исследований: При разработки прогноза вероятности возникновения цунами в тихоокеанском регионе использовались методы описательной и математической статистики.

3 Цунами – это серия морских гравитационных волн, образующихся в результате крупномасштабного возмущения в толще морской воды, имеющего относительно небольшую продолжительность во времени

4 Основные характеристики цунами - Период волны – до 2,5 ч - Длина волны – до 1000 км - Высота волны – в открытом море 1-2 м, у побережья до 70 м - Скорость распространения волны – до 1000 км/ч - Магнитуда цунами - Интенсивность (Шкала Ииды) Магнитуда цунами Высота волны, м Проявление 0 балловДо 1Слабое цунами 1 балл2-4Умеренное цунами 2 балла6-10Сильное цунами 3 балла10-20Очень сильное цунами 4 баллаОт 20Разрушительное цунами

5 Поражающие факторы цунами Первичные -удар волны; -гидродинамическое давление потока воды; -воздушная волна; -наводнение; -затопление. Вторичные -затопление местности; -разрушение зданий и сооружений; -выброс судов на берег и их разрушение; -гибель людей и животных; -загрязнение или уничтожение источников питьевой воды; -распространение инфекционных заболеваний, эпидемии.

6 Система предупреждения о цунами (СПЦ) в Тихом океане Цель – рекомендовать и координировать программы, приносящие наибольшую пользу государствам–членам МОК, прибрежные районы которых подвергаются опасности цунами. СПЦ в России была создана в 1958 году и охватывает её Дальневосточный регион с тремя региональными центрами: Петропавловск-Камчатский, Южно-Сахалинск, Северо-Курильск. Состав СПЦ Сейсмологическая сеть; Гидрофизическая сеть; Специальные центры предупреждения.

7 Математическая модель прогнозирования 1) Построение и анализ динамического ряда; 2) Выявление тренда (решение задачи регрессии); 3) Анализ сезонной составляющей; 4) Анализ случайной составляющей; 5) Составление модели с учетом сезонных и случайных колебаний; 6) Экстраполяция (продление полученной модели в будущее). Итоговая модель прогнозирования: F = T + S ± E, где: F– прогнозируемое значение; Т– тренд; S – сезонная компонента; Е – случайные внешние воздействия.

8

9 Выявление тренда для анализа числа цунами. Выявление основной закономерности сведено к решению задачи полиномиальной регрессии 3,4 и 5 порядков методом наименьших квадратов.

10 Выявление тренда для анализа сильных и разрушительных цунами.

11 Анализ сезонной составляющей Сезонная волна для анализа сильных и разрушительных цунами в тихоокеанском регионе. Сезонная волна для анализа количества цунами в тихоокеанском регионе.

12 Анализ случайной составляющей Гистограмма сильных и разрушительных цунами и масштабированная плотность нормального распределения с параметрами и Гистограмма количества цунами и масштабированная плотность нормального распределения с параметрами и

13 Итоговая модель количества цунами в тихоокеанском регионе

14 Итоговая модель сильных и разрушительных цунами в тихоокеанском регионе

15

16 Выводы: Рассмотрены современные методы предупреждения цунами в тихоокеанском регионе; Определена математическая модель для прогнозирования цунами на примере тихоокеанского региона; Был составлен прогноз цунами в тихоокеанском регионе; Определены достоинства и недостатки данной модели.