Given a distribution of earthquake-induced seafloor elevations, we present a method to compute the probability of the resulting tsunamis reaching a certain size on shore. Instead of sampling, the proposed method relies on optimization to compute the most likely fault slips that result in a seafloor deformation inducing a large tsunami wave. We model tsunamis induced by bathymetry change using the shallow water equations on an idealized slice through the sea. The earthquake slip model is based on a sum of multivariate log-normal distributions, and follows the Gutenberg-Richter law for moment magnitudes 7--9. For a model problem inspired by the Tohoku-Oki 2011 earthquake and tsunami, we quantify annual probabilities of differently sized tsunami waves. Our method also identifies the most effective tsunami mechanisms. These mechanisms have smoothly varying fault slip patches that lead to an expansive but moderately large bathymetry change. The resulting tsunami waves are compressed as they approach shore and reach close-to-vertical leading wave edge close to shore.


翻译:给定地震引发的海底高程的分布,我们提出了一种方法,用于计算达到某个特定高度的海啸抵达海岸线的概率。该方法不依赖于抽样,而是依靠优化来计算最可能的断层滑动,从而导致海底变形引发巨浪。我们使用在海面上的一个理想剖面上使用浅水方程模拟由于海底海拔变化引起的海啸。地震滑动模型基于多元对数正态分布之和,并遵循7-9级矩震级的Gutenberg-Richter定律。对于一个受东北太平洋大地震和海啸启发的模型问题,我们量化了不同大小海啸波浪的年度概率。该方法还确定了最有效的海啸机制。这些机制具有顺滑变化的断层滑动块,导致了广泛但适中的海底高程变化。由此产生的海啸波在接近海岸线时被压缩,并接近垂直的引领波边缘接近海岸线。

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