الگوریتم تشخیص سونامی
هر گیج DART برای شناسایی و گزارش خودکار سونامی بدون دستور عملی از ساحل طراحی شده است. الگوریتم شناسایی سونامی در نرم افزار گیج ها اول با تخمین نوسانات فشار در باند بسامدی سونامی و سپس آزمایش دامنه ها در مقابل مقدار آستانه کار می کند، که در آن پیشبینی ها تطابق نزدیکی با نوسانات سطح دریا دارند و کمتر از نوسانات فشار هستند. پیشبینی ها هر 15 ثانیه که فاصله نمونه گیری گیج ها است، به روز می شوند.
نویز های پس زمینه اقیانوسی حداقل آستانه شناسایی را تعیین می کنند. بر پایه مشاهدات گذشته، آستانه معقول برای اقیانوس آرام شمالی 3 سانتی متر است. اگر دامنه از حد آستانه فراتر برود، گیج به حالت گزارش سریع می رود و اطلاعات دقیقی از سونامی را فراهم می کند، و برای حداقل 4 ساعت در همین وضعیت می ماند.
شکل الگوریتم تشخیص سونامی
سیگنال های تاید و بسامدی پایینتر در چند میلی متر با استفاده از چند جمله ای درجه 3 زیر که مطابق فشار کف حاصل از مشاهدات 3 ساعت گذشته است، پیش بینی شده است.
3
(Hp(t')= ΣW(i) H*(t-idt
i=0
که ستاره نشان دهنده میانگین 10 دقیقه و dt یک ساعته است. زمان پیشبنی 't، به اندازه 5.25 دقیقه تنظیم شده است، که نصف فاصله 10 دقیقه ای به اضافه 15 ثانیه برای فاصله نمونه برداری گیج ها است. ضرایب (w(i از فرمول نیوتون (II) برای تعمیم پیش رونده می آید. با استفاده از این پارامتر های زمانی، ضرایب w برابر اند با:
w(0) = 1.16818457031250
w(1) = -0.28197558593750
w(2) = 0.14689746093750
w(3) = -0.03310644531250
اگر تفاوت میان فشار مشاهده شده و پیشبینی شده Hp از دامنه آستانه تعیین شده فراتر رود سونامی تشخیص داده خواهد شد.
گیج می تواند از بیشترین فشار مشاهده شده اخیر برای آزمایش در مقابل مقدار پیشبینی شده استفاده کند. با این حال، از اولین مقدار بعدی استفاده می شود بنابراین گیج می تواند مقادیر فشار برای خوشه های ابزاری را نشان دهد که می تواند باعث گمراه شدن الگوریتم شود. حد آستانه برای این خوشه ها 100 میلی متر تنطیم شده است.
شکل ۱
سری فشار نظری
شکل 1 کاربرد الگوریتم در سری فشار نظری را نشان می دهد. سری ها شامل یک تاید M2 با دامنه 1 متر و یک پالس کوتاه با دامنه 5 سانتی متر و طول 15 دقیقه هستند. پالس به صورت مستقیم و هم از طریق تاثیرات غیر مستقیمش بر پیشبینی اثر گذار است. به دنبال اولین و بزرگترین اختلاف، پالس هر ساعت با دامنه تضعیف شده رخ می دهد و تا زمانی که بر پیشبینی تاثیری نداشته باشد ادامه می یابد.
اختلاف در شروع سری نظری از آستانه فراتر می رود. که این ناشی از عدم تطابف بین سری زمانی و مقادیر اولیه آرایه *H است. این پدیده هنگام نصب گیج های DART، زمانی که در طول ستون آب پایین می روند نیز رخ می دهد.
با این حال، این تفاوت 4 تا 5 ساعت بعد از رسیدن گیح ها به کف به زیر مقادیر آستانه تثبیت می شود. که سپس آرایه های *H فقط شامل مقادیر فشار روی کف هستند، و گیج ها در تعادل حرارتی با آب های کف می باشند.
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، فلگ نرم افزار هر گاه اختلاف از آستانه فراتر رود به 1- تنظیم می شود. که به نوبه خود، این فلگ وقوع، فلگ گزارش را که گیج DART را در حالت گزارش قرار می دهد را کنترل می کند. فلگ گزارش وقتی مقدار از آستانه تجاوز کرد به 1- تنظیم می شود و برای 4 ساعت از آخرین زمانی مقدار از آستانه تجاوز کرده بود 1- باقی می ماند. سپس گیج به حالت مانیتور باز می گردد.
شکل 2
واکنش بسامدی
همانطور که در شکل 2 نشان داده شده، اختلاف فشار واکنشی نزدیک به بالای باند سونامی دارد، که دوره را به 2 تا 90 دقیقه گسترش می دهد. در بسامد های پایینتر، تضعیف با کاهش بسامد به سرعت افزایش می یابد. از این رو، سونامی و سیگنال های با بسامد بالاتر اختلاف فشار را نشان می دهند.
شکل 3
سونامی مشاهده شده
شکل 3 سونامی با دامنه کوجک که توسط ثبت کننده داخلی گیج در اقیانوس آرام شمالی مشاهده شده را نشان می دهد. با توجه به اطلاعاتی که در بالا گذشت، نویز پس زمینه در سری های مختلف دارای دامنه برابر یا کمی افزایش یافته است. دامنه هر سونامی به اندازه کافی بزرگ است که گیج DART را به حالت گزارش سریع قرار دهد.
شکل 4
امواج ریلی مشاهده شده
شکل 4 اختلاف فشار مشاهده شده توسط ثبت کننده داخلی گیجی در خلیج شمالی آلاسکا را نشان می دهد. دو گروه از نوسانات بسامد بالا امواج ریلی لرزه ای ناشی از زمین لرزه ای هستند که در سال 1996 در جزیره Andreanof در ناحیه فرو رانش Aleutian آلاسکا رخ داد. اولین گروه به وسیله لرزه اصلی ایجاد شد، در حالی گروه بعدی با پس لرزه ای کوچکتر که حدود 12 ساعت بعد رخ داد به وجود آمد. گیج DART با اولین گروه از امواج ریلی در حالت گزارش سریع قرار خواهد گرفت.
تقی نژاد