МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ СЛУЖБОЙ СРОЧНЫХ ДОНЕСЕНИЙ БФ ГС СО РАН ПРИ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ Папкова А.А., Хритова М.А. IV Всероссийской. - презентация

1 МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ СЛУЖБОЙ СРОЧНЫХ ДОНЕСЕНИЙ БФ ГС СО РАН ПРИ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ Папкова А.А., Хритова М.А. IV Всероссийской научно-практической конференции «Геодинамика и минерагения Северо-Восточной Азии» г. Улан-Удэ, август 2013 г. Байкальский филиал Геофизической службы СО РАН

2 Сейсмичность Прибайкалья и Забайкалья Карта эпицентров землетрясений Прибайкалья и Забайкалья за период гг. 1

3 Региональная сейсмическая сеть Прибайкалья (BYKL) 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: ̶ три 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 мкм/с; ̶ три грубых канала NSg, EWg, Zg (сейсмометры ОСП-2М), регистрирующие ускорения до см/с 2. Полоса пропускания на уровне 0,9 V m у ЦСС Байкал-11- 0,5-20Гц. Частота дискретизации 100 Гц.

4 Карта эпицентров сильных землетрясений Байкальского региона, поданных по ССД за период Год Количество срочных донесений Среднее время подачи от момента землетрясения, мин 2004 – (среднее) Количество срочных донесений и среднее время их подачи за период 2004–2012 гг. 3

5 Функциональная схема ИС для мониторинга сейсмической активности Прибайкалья 4

6 Среднее время подачи срочных донесений в службу МЧС с момента землетрясения – 15 мин. Экран приема станционных данных в центре сбора «Routine Reports Viewer (2RV)» «Routine Reports Viewer (2RV)» – 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

7 Результаты работы программы «Routine Reports Viewer» (2RV) Визуализация результатов станционной обработки землетрясения 16 июля 2011г., полученная за 15 минут – Локация эпицентра землетрясения методом засечек – Карта с изосейстами – Теоретическая интенсивность колебаний 6

8 Программный комплекс «Send_Agent & Receive_Agent» Автоматическая передача фрагментов записей волновых форм землетрясений средствами Internet с 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 сек. и вперед 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 «Send_Agent&Receive_Agent» 7

9 Программный комплекс «Send_Agent & Receive_Agent» 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 Kр 10 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

10 Алгоритм распознавания сейсмограммы регионального 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 сократить количество ложных запусков программы автоматической обработки землетрясений «AutoBykl». 9

11 Методика автоматической обработки региональных землетрясений Прибайкалья и Забайкалья Автоматическая обработка региональных землетрясений Цель оперативной автоматической обработки Цель оперативной автоматической обработки – определение основных параметров регистрируемого землетрясения: – местоположения эпицентра, географических координат (широты 0 и долготы 0 ); – времени возникновения t 0 ; – величины энергетического класса K р и магнитуды M. Freiberger, 1963 Реализована методика автоматического детектирования сейсмического сигнала (STA/LTA) – определение моментов вступления прямых продольных Pg и поперечных Sg волн (Freiberger, 1963). 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. С.И. Голенецкий, 1984 При решении задачи о гипоцентре минимизируется сумма квадратов невязок моментов вступлений сейсмических волн (С.И. Голенецкий, 1984): - моменты вступления соответствующих волн на i-станцию; H – средняя мощность земной коры, полагаемая равной 40 км; h – глубина очага; v Pg =6.15 км/c; v Sg =3.58 км/c; v cp =6.4 км/c (средняя скорость распространения P-волн в земной коре по данным ГСЗ); d i – эпицентральное расстояние i-станции в км. Глубина очага на первом этапе не определяется, а задается равной 10 км. 10

12 Область применения алгоритма автоматической обработки региональных 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: ̶ первая охватывает участок от станции Орлик (ORL) до Закаменска (ZAK) и Тыргана (TRG), ̶ вторая – от Нижнеангарска (NIZ) до Бодайбо (BOD) и Нелят (NLYR). 11

13 Интерфейс приложения AutoBykl_m c результатами детектирования сейсмических волн на примере записи сейсмостанции Улюнхан (YLYR) землетрясения 18 октября 2012 г. с K Р =9.9 12

14 Интерфейс AutoBykl_m c результатами автоматической обработки землетрясения 18 октября 2012 г. с K Р =9.9 13

15 Результаты автоматической обработки землетрясения г. с K Р =11.8 по мере поступления записей с сейсмостанций (программа «AutoBykl») 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

16 Использование дополнительных записей Алтае - Саянского региона в автоматической обработке землетрясений 15

17 Карта эпицентров землетрясений Прибайкалья и Забайкалья, полученных в автоматическом режиме за период с по гг. За период с по 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

18 Для улучшения надежности и качества автоматического мониторинга землетрясений Прибайкалья и Забайкалья необходимо: ̶ оснащение всех станций рассматриваемого региона бесперебойными средствами связи с Интернет, ̶ организовать получение цифровых записей в режиме реального времени со станций приграничных территорий соседних регионов (Бурятский, Алтае-Саянский и Якутский филиалы ГС СО РАН), ̶ открытие новых сейсмостанций, улучшающих геометрию сети. 17

19 Заключение В результате улучшения связи между центром сбора и сейсмостанциями Байкальского филиала, а также разработки соответствующего ПО: ̶ производится мониторинг сейсмичности Прибайкалья и Забайкалья в режиме реального времени; ̶ осуществляется оперативный контроль за работой аппаратуры ЦСС в удаленном режиме; ̶ снижены 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.

20 Благодарю за внимание !