Математический метод ускорит моделирование землетрясений в 1000 раз

Новый математический подход позволяет в тысячу раз сократить вычислительные затраты на моделирование подземных толчков, что может значительно улучшить оценку сейсмических рисков и опасности цунами.

Хотя предсказать точное время землетрясения по-прежнему невозможно, понимание структуры земных недр критически важно для оценки потенциальной опасности. Метод, известный как полноволновая инверсия, позволяет создавать карты подповерхностных слоёв, сравнивая данные компьютерного моделирования с реальными сейсмограммами. Однако традиционные симуляции требуют огромных вычислительных ресурсов и времени.

Междисциплинарная группа учёных, включая Катрин Сметану из Института технологий Стивенса, разработала упрощённую модель, которая радикально снижает нагрузку.

По сути, мы уменьшили размер системы, которую необходимо решить, примерно в 1000 раз, — говорит Сметана. — Мы нашли умный способ построить редуцированную модель, сохранив точность прогноза.

Исследование, подробно описанное в журнале SIAM Journal on Scientific Computing, не позволяет предсказывать землетрясения, но даёт более эффективный инструмент для анализа рисков в разных регионах. Тот же подход в перспективе может использоваться для быстрого моделирования цунами, что позволит оперативнее реагировать на угрозу.

Наша работа помогает создать реалистичную картину недр с меньшими вычислительными затратами, что делает модели более практичными и помогает повысить устойчивость к землетрясениям, — резюмирует Сметана.