МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ СЛУЖБОЙ СРОЧНЫХ ИНФОРМАЦИИ СЛУЖБОЙ СРОЧНЫХ

ДОНЕСЕНИЙ БФ ГС СО РАН ПРИ ДОНЕСЕНИЙ БФ ГС СО РАН ПРИ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХСИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

Папкова А.А., Хритова М.А.Папкова А.А., Хритова М.А.

IV Всероссийской научно-практической конференции «Геодинамика и минерагения Северо-Восточной Азии»

г. Улан-Удэ, 26-31 август 2013 г.

Байкальский филиал Геофизической службы СО РАН

Сейсмичность Прибайкалья и ЗабайкальяСейсмичность Прибайкалья и Забайкалья

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2001г. 2003г. 2005г. 2007г. 2009г. 2011г.

5368

88159141

8371

963610696

922410378

7767 81929664

7703

Распределение количества землетрясений по годам

Карта эпицентров землетрясений

Прибайкалья и Забайкалья за период 1950-2009 гг.

1

Региональная сейсмическая сетьРегиональная сейсмическая сеть Прибайкалья (Прибайкалья (BYKLBYKL))1 – ЦСС Байкальского филиала ГС СО РАН, 2 – ЦСС Бурятского филиала ГС СО РАН, 3 – активные в кайнозое разломы.

Cтанция «Иркутск» является региональным центром сбора и обработки материалов наблюдений по данным всех сейсмостанций филиала в срочном режиме. Станция «Иркутск» участвует в службе срочных и оперативных донесений ГС РАН, ГС СО РАН, а также обеспечивает оперативное оповещение главных управлений МЧС России по Иркутской области, Республики Бурятия и Забайкальскому краю и местных органов исполнительной власти о землетрясениях.

2

ЦСС Байкальского филиала ГС: Vтри короткопериодных

сейсмометрических канала повышенной чувствительности N-S, E-W, Z, регистрирующие скорости колебаний (сейсмометры СМ–3, СМ–3КВ), примерно от 0,01-0,1 мкм/с до 100-1000 мкм/с;

Vтри грубых канала NSg, EWg, Zg (сейсмометры ОСП-2М), регистрирующие ускорения до 100-500 см/с2. Полоса пропускания на уровне 0,9 Vm у ЦСС “Байкал-11”- 0,5-20Гц. Частота дискретизации 100 Гц.

Карта эпицентров сильных землетрясений Байкальского региона, Карта эпицентров сильных землетрясений Байкальского региона, поданных по ССД за период 01.01.2012-01.08.2013поданных по ССД за период 01.01.2012-01.08.2013

ГодКоличество

срочныхдонесений

Среднее время подачи от момента

землетрясения,мин

2004 – 2009 55 (среднее) 36

2010 23 27

2011 59 21

2012 80 17

Количество срочных донесений и среднее время их Количество срочных донесений и среднее время их подачи за период 2004–2012 гг.подачи за период 2004–2012 гг.

3

Функциональная схема ИС для мониторинга Функциональная схема ИС для мониторинга сейсмической активности Прибайкальясейсмической активности Прибайкалья

4

Среднее время подачи срочных донесений в службу МЧС с Среднее время подачи срочных донесений в службу МЧС с момента землетрясения – 15 мин.момента землетрясения – 15 мин.

Экран приема станционных данных в центре сбораЭкран приема станционных данных в центре сбора

««Routine Reports ViewerRoutine Reports Viewer (2 (2RVRV)» )» – приложение для визуализации срочных донесений, станционных протоколов, содержащих информацию об основных параметрах землетрясений.– Резидентная программа, работает в автоматическом режиме. – Назначение – быстрое определение основных характеристик землетрясения по результатам станционных обработок.

5

Результаты работы программы «Результаты работы программы «Routine Reports ViewerRoutine Reports Viewer» (2» (2RVRV))Визуализация результатов станционной обработки землетрясения 16 июля 2011г., полученная за 15 минут

– Локация эпицентра землетрясения методом засечек

– Карта с изосейстами– Теоретическая интенсивность колебаний

6

Программный комплекс «Программный комплекс «SendSend__AgentAgent & & ReceiveReceive__AgentAgent»»

Автоматическая передача фрагментов записей волновых форм землетрясений средствами Автоматическая передача фрагментов записей волновых форм землетрясений средствами InternetInternet с с сети сейсмостанций в центр сбора информации в режиме времени, близком к реальному.сети сейсмостанций в центр сбора информации в режиме времени, близком к реальному.

1. «Send_Agent» пересылает интервалы записей, с превышением установленного критерия по амплитудам колебания, в ЦСИ:

– поиск фрагмента записи с превышением критерия,– выделение временного интервала записи (сдвиг от Amax назад на 80-90 сек. и вперед 50-60 сек.),– архивирование полученного файла,– подключение Интернет-соединения (модем),– отправка файла в адрес центра сбора,– отключение Интернет.

2. «Receive_Agent» регистрирует волновые формы землетрясений в ЦСИ:

– проверка сервера на наличие записей,– сохранение, классификация записей,– уведомление сотрудников о событии,– запуск программы автоматической

обработки региональных землетрясений.

Основные функции программного комплекса «Основные функции программного комплекса «SendSend__AgentAgent&&ReceiveReceive__AgentAgent»»

7

Программный комплекс «Программный комплекс «SendSend__AgentAgent & & ReceiveReceive__AgentAgent»»

Целью разработки программного комплекса «Send_Agent & Receive_Agent» является необходимость в своевременном получении в центре сбора исходных цифровых записей землетрясений, регистрируемых сейсмическими станциями, что позволяет проводить централизованную обработку всех зарегистрированных сейсмических записей в центре сбора.

При событии с энергетическим классом Kр10 в течение 2–5 мин с момента землетрясения в ЦСИ оказываются записи не менее чем с 8 сейсмостанций.

Приложение «Receive_Agent» при получении записей сети станций на примере землетрясения 24 апреля 2013 г. с Kp=9.1 (Култук, Слюдянка – 3б). 8

Алгоритм распознавания сейсмограммы Алгоритм распознавания сейсмограммы регионального землетрясениярегионального землетрясения

Классификация зарегистрированных событий на региональные землетрясения (EQ), далекие события (D) и помехи (N)

В основе алгоритма предложена методика анализа графика огибающей и аппроксимирующей его функции для выбранного участка сейсмограммы, имеющего характерное затухание значений амплитуд.

На основании описанного алгоритма разработан программный модуль, включенный в систему сбора первичных материалов наблюдений («Receive_Agent»).

Внедрение модуля распознавания записей региональных землетрясений позволило Внедрение модуля распознавания записей региональных землетрясений позволило сократить количество ложных запусков программы автоматической обработки сократить количество ложных запусков программы автоматической обработки землетрясений «землетрясений «AutoByklAutoBykl».».

9

Методика автоматической обработки региональных землетрясений Прибайкалья и ЗабайкальяМетодика автоматической обработки региональных землетрясений Прибайкалья и Забайкалья

Автоматическая обработка региональных землетрясений Автоматическая обработка региональных землетрясений

Цель оперативной автоматической обработкиЦель оперативной автоматической обработки – определение основных параметров регистрируемого землетрясения:

– местоположения эпицентра, географических координат (широты 0 и долготы 0); – времени возникновения t0; – величины энергетического класса Kр и магнитуды M.

Реализована методика автоматического детектирования сейсмического сигнала (STA/LTA) – определение моментов вступления прямых продольных Pg и поперечных Sg волн (Freiberger, 1963Freiberger, 1963).

1

1 STAN

k k iiSTA

STA fN

1

1 LTAN

k k iiLTA

LTA fN

k

kk LTA

STASNR

Превышение коэффициента SNR позволяет предполагать обнаружение вступления волн Pg и Sg.

Для локации эпицентра землетрясения необходимо успешное детектирование вступлений волн Pg и Sg на записях трех и более сейсмостанциях.

При решении задачи о гипоцентре минимизируется сумма квадратов невязок моментов вступлений сейсмических волн (С.И. Голенецкий, 1984С.И. Голенецкий, 1984):

2

2 2 2 2

0 0 0 2 2ср

1 12

i i i

i i iSg Pg P

Sg Pg Pg Pg

d h d h dt t t t t t H h

v v v v v

- моменты вступления соответствующих волн на i-станцию; H – средняя мощность земной коры, полагаемая равной 40 км; h – глубина очага; vPg=6.15 км/c; vSg=3.58 км/c; vcp=6.4 км/c (средняя скорость распространения P-волн в земной коре по данным ГСЗ); di – эпицентральное расстояние i-станции в км. Глубина очага на первом этапе не определяется, а задается равной 10 км.

iSgt

iPgt

10

Область примененияОбласть применения алгоритма автоматической обработки алгоритма автоматической обработки региональных землетрясений Прибайкальярегиональных землетрясений Прибайкалья

Рассматриваются региональные события с расстояниями до сейсмостанций менее 180 км, так как на таких расстояниях записи содержат только прямые Pg и Sg волны. Действующая схема расположения сейсмостанций и оснащенность их средствами связи с Интернет позволяют выделить две области в БРЗ, где возможна автоматическая локация эпицентров землетрясений:

Vпервая охватывает участок от станции Орлик (ORL) до Закаменска (ZAK) и Тыргана (TRG),

V вторая – от Нижнеангарска (NIZ) до Бодайбо (BOD) и Нелят (NLYR).

11

Интерфейс приложения “Интерфейс приложения “AutoBykl_mAutoBykl_m” ” cc результатами детектирования результатами детектирования сейсмических волн на примере записи сейсмостанции “Улюнхан” (сейсмических волн на примере записи сейсмостанции “Улюнхан” (YLYRYLYR) )

землетрясения 18 октября 2012 г. с землетрясения 18 октября 2012 г. с KKРР =9.9 =9.9

12

Интерфейс “Интерфейс “AutoByklAutoBykl__mm” ” cc результатами автоматической обработки результатами автоматической обработки землетрясения землетрясения 18 18 октября 2012 г. с октября 2012 г. с KKРР =9.9=9.9

13

Результаты автоматической обработки землетрясения 01.10.2012 г. с Результаты автоматической обработки землетрясения 01.10.2012 г. с KKРР =11.8 =11.8 по мере поступления записей с сейсмостанций (программа «по мере поступления записей с сейсмостанций (программа «AutoByklAutoBykl»)»)

Через ~ 2-3 мин с момента землетрясения по записям 3 станций было получено первое решение: определены координаты эпицентра, время в очаге и энергетический класс. Разница в определении местоположения эпицентра с ручной обработкой – 2.5 км. 14

Использование дополнительных записей Алтае - Саянского Использование дополнительных записей Алтае - Саянского региона в автоматической обработке землетрясенийрегиона в автоматической обработке землетрясений

15

Карта эпицентров землетрясений Прибайкалья и Забайкалья, полученных Карта эпицентров землетрясений Прибайкалья и Забайкалья, полученных в автоматическом режиме за период с 01.01.2012 по в автоматическом режиме за период с 01.01.2012 по 1010..0404.201.20133 гг.  гг.

За период с 01.01.2012 по 10.04.2013 гг. зарегистрировано и обработано в автоматическом режиме 194 землетрясения

N

Распределение нормированного количества сейсмических событий N относительно разности d между определением географ. координат по оперативному каталогу и автоматическим определением

75% событий имеют разность в определении координат очага до 7 км

В течение 3–7 мин с момента возникновения землетрясений известны основные параметры произошедшего события: время в очаге, географические координаты, сила события – энергетический класс и магнитуда.

16

Для улучшения надежности и качества автоматического мониторинга Для улучшения надежности и качества автоматического мониторинга землетрясений Прибайкалья и Забайкалья необходимо:землетрясений Прибайкалья и Забайкалья необходимо:

V оснащение всех станций рассматриваемого региона бесперебойными средствами связи с Интернет,

V организовать получение цифровых записей в режиме реального времени со станций приграничных территорий соседних регионов (Бурятский, Алтае-Саянский и Якутский филиалы ГС СО РАН),

V открытие новых сейсмостанций, улучшающих геометрию сети.

17

ЗаключениеЗаключение

В результате улучшения связи между центром сбора и сейсмостанциями В результате улучшения связи между центром сбора и сейсмостанциями Байкальского филиала, а также Байкальского филиала, а также разработки соответствующего ПОразработки соответствующего ПО::

Vпроизводится мониторинг сейсмичности Прибайкалья и Забайкалья в режиме реального времени;

Vосуществляется оперативный контроль за работой аппаратуры ЦСС в удаленном режиме;

Vснижены сроки подачи срочных донесений о сильных землетрясениях в структуры МЧС.

18

Служба срочных донесений в Прибайкалье позволяет оперативно оценивать интенсивность сотрясений на различных эпицентральных расстояниях и выполнять предварительную оценки сейсмобезопасности промышленных и гражданских объектов.

В высокосейсмичном Байкальском регионе остро ощущается недостаток цифровых сейсмических станций, количество которых влияет на детальность и результативность сейсмологических исследований.

Благодарю за внимание !Благодарю за внимание !