18
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ СТАНЦИЙ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ СТАНЦИЙ МСМ В РЕГИОНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ПО ДАННЫМ МСМ В РЕГИОНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ПО ДАННЫМ ЕСТЕСТВЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ЕСТЕСТВЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ СУЗДАЛЬ, СУЗДАЛЬ, сентябрь 2007 сентябрь 2007 О. Кедров, Г. Соболев, Э. Кедров, Н. Сергеева, Л. Забаринская

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

  • Upload
    thais

  • View
    64

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЦЕНТР. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ СТАНЦИЙ МСМ В РЕГИОНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ПО ДАННЫМ ЕСТЕСТВЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ. О. Кедров, Г. Соболев, Э. Кедров, Н. Сергеева, Л. Забаринская. СУЗДАЛЬ, сентябрь 2007. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУКРОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЦЕНТРГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКИ СТАНЦИЙ МСМ В РЕГИОНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ПО СТАНЦИЙ МСМ В РЕГИОНЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ ПО

ДАННЫМ ЕСТЕСТВЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИДАННЫМ ЕСТЕСТВЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ

СУЗДАЛЬ, СУЗДАЛЬ, сентябрь 2007сентябрь 2007

О. Кедров, Г. Соболев, Э. Кедров, Н. Сергеева, Л. Забаринская

Page 2: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

2

В работах [Кедров О.К., Люкэ Е.И. и др., 2001; Кедров О.К.. 2002; Кедров О.К., Кедров Э.О., 2003] предложен метод динамической калибровки (МДК) параметров идентификации взрывов и землетрясений, позволяющий адаптировать существующие существующие методы идентификации взрывов для районов, где они не методы идентификации взрывов для районов, где они не проводились.проводились.

Практически единственно возможный путь решения этой задачи Практически единственно возможный путь решения этой задачи связан с калибровкой трасс источник-станция в таких районах.связан с калибровкой трасс источник-станция в таких районах.

Калибровка с использованием специальных химических Калибровка с использованием специальных химических подземных взрывов является трудно реализуемым способом, подземных взрывов является трудно реализуемым способом, требующем большого времени и значительных финансовых требующем большого времени и значительных финансовых затрат.затрат.

В докладе рассматривается метод динамической калибровки, не В докладе рассматривается метод динамической калибровки, не требующий проведения специальных взрывов, применен для требующий проведения специальных взрывов, применен для анализа ряда станций Международной системы мониторинга анализа ряда станций Международной системы мониторинга (МСМ)(МСМ) в регионе Центральной Азии. в регионе Центральной Азии.

Page 3: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

3Расположение станций (Расположение станций (▲▲-1)-1), испытательных полигонов, испытательных полигонов ((--2), 2), эпицентров МЯВ (эпицентров МЯВ (--3) и3) и землетрясений (землетрясений (MM--44 и и -5-5),), которые которые рассматривались в регионе Евразиирассматривались в регионе Евразии и Центральной Азии и Центральной Азии

Идентификация взрывов Идентификация взрывов и землетрясений в Евразиии землетрясений в Евразии

Page 4: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

4

GG1,21,2 = lg[ = lg[SS11(0.3-0.6)/(0.3-0.6)/SS22(1.3–3.0 Hz)],(1.3–3.0 Hz)],

GG1,31,3 = lg[ = lg[SS11(0.3-0.6)/(0.3-0.6)/SS33(3.0–6.0 Hz)].(3.0–6.0 Hz)].

Отношение сумм Отношение сумм S S спектральных амплитуд спектральных амплитуд AAii волн волн PP

в полосах 0.3-0.6, 1.3-3.0 и 3.0-6.0 Гцв полосах 0.3-0.6, 1.3-3.0 и 3.0-6.0 Гц

DD((SS//PP )) = lg(= lg(S/PS/P)) – – aammmmb b – – bblg lg ,,

DD((LRLR//PP )) = lg(= lg(LR/PLR/P)) – – aammmmb b – – bblg lg ,,

DD((GG1,21,2) ) = lg= lgSS11 – – aamm11mmbb – lg– lgSS22 + + aamm22mmbb – – bblglg, ,

DD((GG1,31,3) ) = lg= lgSS11 – – aamm11mmbb – lg– lgSS33 + + aamm33mmbb – – bblglg, ,

aamm, , aamm11, , aamm22, , aamm33, , bb – регрессионные коэффициенты зависимости – регрессионные коэффициенты зависимости

параметров параметров от от mmbb и и ..

lg(lg(S/PS/P) и lg() и lg(LRLR//PP)-)-отношение макс. амплитуд в отношение макс. амплитуд в S, P S, P и и LRLR

ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВО ВРЕМЕННОЙ ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИОБЛАСТИ

ПАРАМЕТРЫ ИДЕНИТФИКАЦИИ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ ПАРАМЕТРЫ ИДЕНИТФИКАЦИИ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ:ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЯВЛЕНИЯ:

Page 5: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

5

Гистограммы дискриминантов Гистограммы дискриминантов DD((SS//PP), ), DD((LRLR//PP), ), DD((GG1,21,2) и ) и DD((GG1,31,3) для ) для

взрывов (взрывов (краснаякрасная) и землетрясений () и землетрясений (бесцветнаябесцветная) и соответствующие ) и соответствующие

функции частных условных вероятностей функции частных условных вероятностей PPijij для региона Евразии для региона Евразии

0,5-1,5 тыс. км 1,5-4 тыс. км 0,5-1,5 тыс. км 1,5-4 тыс. км

0,5-4 тыс. км0,5-4 тыс. км

DD((SS//PP))DD((SS//PP)) DD((LRLR//PP)) DD((LRLR//PP))

DD((GG1,2)1,2) DD((GG1,1,33))

0,5-4 тыс. км

158 106

bb=-2.15=-2.15 bb=-0.95=-0.95 bb=-0.83=-0.83 bb=-0.98=-0.98

bb=1.21=1.21 bb=2.10=2.10

65 204 214 70 67 53

142 203 143 202

0,5-4 тыс. км

Page 6: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

6

ОБОСНОВАНИЕ МДКОБОСНОВАНИЕ МДК

С целью обоснования МДК рассмотрены два района, в которых проводились взрывы и имелись данные по землетрясениям:

1 - Центральная Азия (взрывы в Индии и Пакистане, зарегистрированные на станциях сети IRIS);

2 - Северная Америка (взрывы на НИП, зарегистрированные на станциях США);

В качестве базового в работе выбран район Евразии, для которого имеются большие выборки взрывов и землетрясений

Page 7: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

7

0

0.2

0.4

-6.5 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5

0

0.2

0.4

-6.5 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5

1 23

4

0

0.2

0.4

-6.5 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5

0

0.2

0.4

-6.5 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5

a b

DD((GG1,2)1,2)

DD((GG1,2)1,2)

bb=1.29=1.29

для ИРдля ИР

bb==1.601.60

bb=1.2=1.211

для БРдля БР

bb=1.2=1.211

Центральная АзияЦентральная Азия

Северная АмерикаСеверная Америка

11 ((красный)красный) и 2 и 2 (черный) (черный) - ПЯВ и земл. в БР; 3 - ПЯВ и земл. в БР; 3 (зеленый)(зеленый) и 4 и 4 (синий)(синий) - ПЯВ и земл - ПЯВ и землятресенийятресений вв ИР. ИР.

Page 8: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

8

Блок-схема алгоритма динамической калибровки станций МСМ Блок-схема алгоритма динамической калибровки станций МСМ и идентификации явлений в районах без предыстории ядерных испытаний и идентификации явлений в районах без предыстории ядерных испытаний

Архив данных МЦД(цифровые записи, бюллетень, АЧХ)

Первичная обработка

Архив данных БР(гистограммы Di

коэффициенты b таблицы функций Pij)

Вычисление гистограмм дискриминантов

D(G1,2), D(G1,3), D(S/P) и D(LR/P)при использовании b для БР

Вычисление дискриминантов D(G1,2), D(G1,3), D(S/P) и D(LR/P)при использовании b для БР

Вычисление b для дискриминантов

D(G1,2), D(G1,3), D(S/P) и D(LR/P) в ИР

Вычисление дискриминантов D(G1,2), D(G1,3), D(S/P) и D(LR/P)при использовании b для ИР

ПреобразованиеD(G1,2), D(G1,3), D(S/P) и D(LR/P) в

вероятнстную форму

Идентификация типа явления в ИР

Составление выборки данных для заданной станции из ИР(mb > 3.5; 500 < < 2000 км; h < 70 км; N≥100)

Спектральная область(спектры P-волн)

Временная область(максимальные амплитуды

P-, S- и LR-волн)

Page 9: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

9

Калибровка дискриминантов на Калибровка дискриминантов на ccт. т. MKARMKAR из р-на на С-З Китая; из р-на на С-З Китая; ((N = 109)N = 109)1 – ПЯВ и 2–земл. в БР; 3 – земл.(Китай)–калибровка по БР1 – ПЯВ и 2–земл. в БР; 3 – земл.(Китай)–калибровка по БР;; 4 – земл. (Китай) – 4 – земл. (Китай) –

клибровка по клибровка по bb для Китая; 5 – расчет по данным из бюллетеня для Китая; 5 – расчет по данным из бюллетеня SEB SEB в МЦД (в МЦД (NN = 80). = 80).

0

0.1

0.2

0.3

0.4

5 6 7 8D (S/P )

99 - 2.151

2

3, 4

0

0.1

0.2

0.3

0.4

-6 -5 -4 -3 -2

D (G 1,2)

12

N = 109 b = 1.46

3 4

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 2 4 6

12

3

4

D (LR/P )

60 -0.60

0

0.1

0.2

0.3

0.4

-10 -9 -8 -7 -6 -5

D (G 1,3)

1

2

34

109 2.46

Page 10: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

10

Применение МДК для калибровки ряда районов Центральной Азии по данным регистрации

землетрясений на станциях BVAR, MKAR, CMAR ASF и EIL

Page 11: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

11

Сейсмические события, Сейсмические события, зарегистрированные в 2002 г. зарегистрированные в 2002 г.

11

22

3344

BVAR

MKAR

CMAR

ASF

EIL

Page 12: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

12

Трассы источник–станция и оценки коэффициентов Трассы источник–станция и оценки коэффициентов bbΔΔ

для дискриминантов для дискриминантов DD((SS//PP), ), DD((LRLR//PP), ), DD((GG1,2) и 1,2) и DD((GG1,3),1,3), полученных на полученных на станциях станциях BVARBVAR, , CMARCMAR, , EILEIL, , ASF ASF и и MKAR MKAR относительно районов №/№ 1 – 4 относительно районов №/№ 1 – 4

BVAR-3BVAR-31.271.272.282.28-0.98-0.98-0.86-0.86

4343

BVAR-4BVAR-41.261.262.252.25-0.95-0.95-0.91-0.91

7878

BVAR-1BVAR-11.381.382.382.38-1.98-1.98-0.75-0.75

6969

ASF-3ASF-31.481.482.462.46-2.03-2.03-1.03-1.03

9090

EIL-3EIL-3

bb (G(G1,21,2))= = 1.451.45

bb((GG1,31,3))= = 2.512.51

bb ((S/PS/P))= = - 2.07- 2.07

bb ((LR/PLR/P))= = - 0.89- 0.89

N = N = 168168

MKAR-3MKAR-31.321.322.262.26-1.01-1.01-1.11-1.11

2020

MKAR-4MKAR-41.371.372.372.37-0.99-0.99-0.71-0.71

9494

MKAR-1MKAR-11.461.462.462.46-2.23-2.23-0.60-0.60109109

CMAR-2CMAR-21.541.542.572.57-2.18-2.18-0.84-0.84103103

Page 13: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

13

Зависимость величины Зависимость величины bb от условий распространения от условий распространения

сигналов на различных трассах источник-станциясигналов на различных трассах источник-станция

1.1. Коэффициент Коэффициент bbΔΔ варьируют в зависимости от варьируют в зависимости от геолого-тектонических условий распространения геолого-тектонических условий распространения сигналов на разных трассахсигналов на разных трассах

2.2. Для близких по условиям распространения трасс Для близких по условиям распространения трасс оценки оценки bbΔΔ сопоставимы и такие трассы допустимо сопоставимы и такие трассы допустимо объединятьобъединять

3.3. При проведении идентификации сигналов для При проведении идентификации сигналов для новой трассы источник-станция, но проходящей новой трассы источник-станция, но проходящей близко от уже откалиброванных трасс, допустимо близко от уже откалиброванных трасс, допустимо в качестве первого приближения использовать в качестве первого приближения использовать значения значения bbΔΔ, по откалиброванным трассам, по откалиброванным трассам

Page 14: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

14

Связь между условиями распространения сигналов Связь между условиями распространения сигналов и величиной калибровочных коэффициентов и величиной калибровочных коэффициентов bbΔΔ

на трассах из Ирана до на трассах из Ирана до ASF +ASF + EILEIL и до и до BVAR + MKARBVAR + MKAR

Page 15: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

15

Эффективность идентификации сигналов природного происхождения на станциях

MKAR, CMAR, ASF, EIL и BRVK

94

96

98

100%

- 1 зона- 1 зона00..5 – 5 – 1.5 1.5 тыс. кмтыс. км

- 2 зона- 2 зона11..5 – 4 тыс. км5 – 4 тыс. км

Page 16: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

16

Результаты идентификации ПЯВ 11.05.98 и 28.05.98 по Результаты идентификации ПЯВ 11.05.98 и 28.05.98 по записям станцийзаписям станций BRVK BRVK и и MAKZ (IRIS)MAKZ (IRIS), с использованием , с использованием коэффициентов коэффициентов bb, полученным по выборкам , полученным по выборкам

землетрясений на станциях землетрясений на станциях BVARBVAR и и MKAR (MCM) MKAR (MCM) из из района № 4 района № 4 ((полигоны Индии и Пакистана)полигоны Индии и Пакистана)

Page 17: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

17

ВыводыВыводы

1. Разработан алгоритм и исследовательская программа для проведения динамической калибровки сейсмических станций МСМ в районах, где не проводились ядерные взрывы на основе данных только по землетрясениям

2. С использованием МДК произведена калибровка пяти станций МСМ (ASF, EIL, BVAR, MKAR и CMAR) относительно четырех районов в пределах Центральной Азии и идентификация сигналов природного происхождения в этих районах, имеющая эффективность в среднем порядка 95%.

3. Проведено независимое тестирование МДК с использованием записей взрывов в Индии (11.05.98 г.) и в Пакистане (28.05.98 г.) на станциях BRVK и MAKZ сети IRIS, которые расположены практически в тех же пунктах, что и станции МСМ (BVAR и MKAR) и имеют однотипное с ними по АЧХ оборудование. Результаты данного тестирования подтвердили правомерность предложенного метода калибровки станций.

Page 18: РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

18

4. На примере станций EIL и ASF, имеющих близкие трассы распространения сигналов из эпицентральной зоны в Иране, показано, что калибровочные коэффициенты bΔ для всех дискриминантов оказываются сравнимыми, что свидетельствует о наличии связи между строением среды на пути сигналов от источника до станции и величиной затухания дискриминантов.

5. Полученные результаты по разработке метода и алгоритма калибровки сейсмических станций МСМ приняты для внедрения в Национальном центре данных РФ и будут использованы в оперативной работе при контроле Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний.

ВыводыВыводы