Папкова А.А., Хритова М.А.

1. Байкальский филиал Геофизической службы СО РАН 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, 26-31 август 2013 г.

2. Сейсмичность Прибайкалья и Забайкалья Карта эпицентров землетрясений Прибайкалья и Забайкалья за период 1950-2009гг. 1

3. Региональная сейсмическая сетьПрибайкалья (BYKL) 1 – ЦСС Байкальского филиала ГС СО РАН, 2 – ЦСС Бурятского филиала ГС СО РАН, 3 – активные в кайнозое разломы. • 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 100-1000 мкм/с; • три 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. 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

4. Карта эпицентров сильных землетрясений Байкальского региона, поданных по ССД за период 01.01.2012-01.08.2013 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. Экран приема станционных данных в центре сбора Среднее время подачи срочных донесений в службу МЧС с момента землетрясения – 15 мин. • «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. • «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. • «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. 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. 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. Автоматическая обработка региональных землетрясений Цель оперативной автоматической обработки – определение основных параметров регистрируемого землетрясения: – местоположения эпицентра, географических координат (широты 0 и долготы 0); – времени возникновенияt0; – величины энергетического класса Kр и магнитуды M. Методика автоматической обработки региональных землетрясений Прибайкалья и Забайкалья • Для локации эпицентра землетрясения необходимо успешное детектирование вступлений волн PgиSg на записях трех и более сейсмостанциях. • 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; 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. 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 Pgи 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 KР=9.9 12

14. Интерфейс “AutoBykl_m” c результатами автоматической обработки землетрясения 18 октября 2012 г. с KР=9.9 13

15. Результаты автоматической обработки землетрясения 01.10.2012 г. с KР=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 01.01.2012 по 10.04.2013 гг. За период с 01.01.2012 по 10.04.2013 гг. зарегистрировано и обработано в автоматическом режиме 194 землетрясения 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. Распределение нормированного количества сейсмических событий N относительно разности d между определением географ. координат по оперативному каталогу и автоматическим определением N 75% событий имеют разность в определении координат очага до 7 км 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. 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. 18

20. Благодарю за внимание !