Tsunami Detection by High Frequency Radar Using a Time-Correlation Algorithm: Performance Analysis Based on Data From a HF Radar in British Columbia
Notice bibliographique
Résumé
A High-Frequency (HF) radar was installed by Ocean Networks Canada in Tofino, BC, to detect tsunamis from far-and near-field sources on the Pacific Ocean side of Vancouver Island; in particular, from seismic sources in the Cascadia Subduction Zone. Based on a classical analysis of the Doppler spectrum, this HF radar can measure ocean surface currents up to a 85-110 km range depending on sea state. However, an inherent limitation of detection of small and short-lived tsunami currents is the conflicting requirement for short integration time and sufficient accuracy (resolution) of the Doppler spectra. This limits a direct tsunami detection typically to shallow water areas over the continental shelf where tsunami currents have become sufficiently strong due to wave shoaling. To overcome this limitation, the authors have recently proposed a new detection method, referred to as "Time-Correlation Algorithm (TCA)", that does not require inverting Doppler spectra for the tsunami currents and can thus potentially detect an approaching tsunami in deeper water, beyond the continental shelf. This algorithm is based on computing space-time correlation of the raw radar signal in different radar cells aligned along precomputed tsunami wave rays, and time-shifted by the precomputed tsunami propagation time between cells. A change in pattern of such correlations indicates the presence of a tsunami. They validated the TCA with numerical simulations for both idealized (Grilli et al., 2016a) and realistic (Grilli et al., 2016b, 2017) tsunami wave trains and seafloor bathymetry, using data simulated with a radar simulator. Here, the TCA is for the first time applied to actual radar data measured with the ONC WERA HF radar and numerically modified by a synthetic tsunami current. Using a state-of-the-art long wave model we perform tsunami simulations with realistic source and bathymetry, and combine the resulting currents with the background currents and radar backscattered signal measured by the HF radar system. This combination makes it possible to evaluate the performance of the proposed TCA detection algorithm, based on an experimental rather than numerically simulated, data set of radar signal. Our findings confirm that an actual detection can be achieved beyond the continental shelf, where tsunami currents are small (as low as 5 cm/s), in deeper water than when using an algorithm based on a direct inversion of currents from the measured radar Doppler spectra.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».