Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка сети комплексного геофизического мониторинга для прогноза экстремальных природных процессов

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
наземно-космический мониторинг, прогноз, землетрясение, предвестник, геомагнитное возмущение, облачные сейсмоиндуцированные структуры, гравиметр, градиентометр, протонная диффузия, эманации радона, микросейсмы

Цель проекта:
1. Проект направлен на решение проблемы получения краткосрочных прогнозов о потенциальном месте, времени и магнитуде грядущих сильных землетрясений 2. Целью проекта является: 2.1 Разработка и экспериментальная отработка новых методов и технологий сбора, обработки и систематизации данных, регистрируемых наземными и космическими средствами для мониторинга геомагнитной обстановки, предвестников сильных (М≥6) землетрясений, а также наводнений на реках России в условиях меняющегося климата для предупреждения и уменьшения негативных последствий от экстремальных природных явлений. 2.2 Создание и экспериментальная отработка технологий мониторинга признаков экстремальных природных процессов, ориентированных, в том числе на краткосрочный прогноз экстремальных природных явлений. 2.3 Создание научно-технического задела для обеспечения государственных структур, населения и промышленности качественно новой прогнозной информацией о потенциальном месте, времени и интенсивности природного процесса.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Ожидаемые результаты выполнения работ по проекту в целом:
1.1 Основы технологии мониторинга признаков экстремальных природных процессов по данным систем наземно-космического мониторинга и экспериментальной сети, обеспечивающие реализацию процедур сбора и автоматизированной обработки данных с признаками подготовки землетрясений для получения краткосрочного прогноза сильных землетрясений
1.2. Экспериментальные образцы сети комплексного геофизического мониторинга, широкополосного градиентометра уточненной конструкции, аппаратуры для регистрации миграции протонов через геосреду, программного обеспечения для использования в разрабатываемой технологии совместно с экспериментальными образцами оборудования.
1.3. Проект ТЗ на проведение ОКР по теме: «Создание региональной сети комплексного геофизического мониторинга».
2. Основные характеристики планируемых результатов в целом:
в настоящее время в России и за рубежом системы краткосрочного прогноза основных событий при сильных землетрясениях отсутствуют. Краткосрочный прогноз реализуется только для афтершоков. В данном проекте впервые в Мире разрабатывается технология сейсмопрогнозного мониторинга признаков подготовки землетрясений в соответствии с концепцией сейсмотектогенеза на основе данных наземно-космического мониторинга и экспериментальной сети, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку данных для получения краткосрочных прогнозов о потенциальном месте, времени и магнитуде сильных землетрясений.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Описание конечного продукта:
1.1. Основы технологии мониторинга признаков экстремальных природных процессов по данным систем наземно-космического мониторинга и экспериментальной сети, обеспечивающие реализацию процедур сбора и автоматизированной обработки данных с признаками подготовки землетрясений для получения прогноза экстремальных природных явлений и, в том числе, возможности краткосрочного прогноза землетрясений.
1.2. Экспериментальные образцы сети комплексного геофизического мониторинга, широкополосного градиентометра уточненной конструкции, аппаратуры для регистрации миграции протонов через геосреду, программного обеспечения для использования в разрабатываемой технологии совместно с экспериментальными образцами оборудования.
1.3. Проект ТЗ на проведение ОКР по теме: «Создание региональной сети комплексного геофизического мониторинга».
Полученные результаты позволят впервые в Мире создать основы технологии сейсмопрогнозного мониторинга признаков подготовки сильных землетрясений для их краткосрочного прогноза.
2. В данном проекте впервые в Мире разрабатывается технология сейсмопрогнозного мониторинга признаков подготовки землетрясений в соответствии с концепцией сейсмотектогенеза на основе данных наземно-космического мониторинга и экспериментальной сети, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку данных для получения краткосрочных прогнозов о потенциальном месте, времени и магнитуде сильных землетрясений.
3. В настоящее время в России и за рубежом системы краткосрочного прогноза основных событий при сильных землетрясениях отсутствуют. Краткосрочный прогноз реализуется только для афтершоков. Разработка технологии сейсмопрогнозного мониторинга признаков подготовки землетрясений в соответствии с концепцией сейсмотектогенеза на основе данных наземно-космического мониторинга и экспериментальной сети производится впервые в Мире.
4. Решение задач проекта осуществляется с использованием междисциплинарного подхода на основе концепции сейсмотектогенеза, разработанной исполнителями проекта, являющейся чисто российской разработкой и не имеющей мировых аналогов, в виде комплекса взаимосвязанных теоретических и экспериментальных исследований, а также инженерно-конструкторских работ:
– разработка и создание экспериментального образца широкополосного градиентометра уточненной конструкции, учитывающего опыт эксплуатации предыдущих поколений приборов;
– разработка и создание экспериментального образца программно-аппаратного комплекса для регистрации диффузии протонов через геосреду на основе опыта эксплуатации предыдущих поколений приборов;
– разработка и создание экспериментальной сети пунктов, работающих в круглосуточном автоматическом режиме без участия оператора, включающих в себя специальный гравиметр и аппаратуру для регистрации потока протонов через геосреду;
– теоретические и экспериментальные исследования, в том числе методами компьютерного моделирования, для создания теоретических основ эмпирической схемы краткосрочного прогноза сильных землетрясений;
– разработка методов анализа результатов протонных измерений и сигналов широкополосных градиентометров с использованием формальных математических методов (корреляционный, спектральный и вейвлет-анализ в сопоставлении с сейсмичностью), а также путем разработки феноменологической физико-математической модели, отражающей механизмы, отвечающие за цепь процессов от формирования очага землетрясения до регистрируемых сигналов (модели генезиса сигналов);
– статистический анализ сигналов приборных систем как многомерных временных рядов (по алгоритмам А.А. Любушина) с целью поиска скрытых взаимосвязей;
– теоретическое исследование межгеосферных взаимодействий на основе разработанных исполнителями оригинальных моделей;
– верификация разработанных методов в сейсмопрогнозных экспериментах с представлением в установленном порядке разработанных прогнозов в Российский экспертный совет по оценке сейсмической опасности и риска (РЭС);
– разработка ТЗ на региональную сеть комплексного геофизического мониторинга.

Ограничения и риски, даже несмотря на возможные задержки с финансированием при выполнении проекта отсутствуют, что обусловливается полученными на предыдущих этапах ПНИ научными и прикладными результатами, обеспечивающими успешную реализацию проекта, и подтверждается наличием у исполнителей 49 успешных краткосрочных прогнозов сильных землетрясений (включая 5 глубокофокусных), в том числе 3, сделанных при выполнении ПНИ.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область применения планируемых результатов - обеспечение государственных и коммерческих структур, население достоверной краткосрочной прогнозной информацией о потенциальном месте, времени и магнитуде сильных землетрясений.
2. Результаты выполнения проекта могут найти применение: в структурах МЧС, осуществляющих деятельность по прогнозу, предупреждению и минимизации последствий природных катастроф; в научно-технических подразделениях национальных компаний, осуществляющих масштабные инфраструктурные проекты.
3. Результаты проекта позволят перейти к созданию региональной, а в дальнейшем национальной сети комплексного геофизического мониторинга, функционирующей на основе разработанных при выполнении проекта принципах, программных, конструкторских и технологических решений.
4. Создание, впервые в Мире, основ технологии сейсмопрогнозного мониторинга признаков подготовки землетрясений в соответствии с концепцией сейсмотектогенеза на основе данных наземно-космического мониторинга и экспериментальной сети, обеспечит основу для развития международного сотрудничества, в первую очередь, со станами БРИКС в области разработки национальных и международной систем и сетей сейсмопрогнозного мониторинга для краткосрочного прогноза сильных землетрясений.

Текущие результаты проекта:
1. Установлено наличие всплесков когерентности между агрегированным сигналом второго порядка 5 станций на Камчатке, проводящих подземно-электрические измерения по миграции протонов и медианами ежесуточных параметров волновых форм сейсмического шума от станций широкополосной сети F-net в Японии, а также между агрегированными сигналами со станций на Камчатке и 3-мерным временным рядом данных широкополосных градиентометров в Туле, фиксирующих вариации гравитационного поля.
2. Создан каталог типовых облачных сейсмотектонических индикаторов разных видов для различных сейсмоопасных регионов планеты.
3. Разработана новая трехмерная модель геодинамо и получено численное решение возбуждения конвективных течений и самогенерации геодинамо вследствие разницы угловых скоростей твердого ядра и мантии.
4. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы широкополосного градиентометра уточненной конструкции, аппаратуры для регистрации миграции протонов через гкесреду, сети комплексного геофизического мониторинга.
5. Изготовлены экспериментальные образцы широкополосного градиентометра уточненной конструкции и аппаратуры для регистрации миграции протонов через гесреду.
6. Разработаны технические задания на экспериментальные образцы программного обеспечения для автоматизированной обработки и анализа и сбора данных для технологии мониторинга признаков землетрясений, ориентированной на краткосрочный прогноз сильных землетрясений.
7. Созданы экспериментальные образцы программного обеспечения:
- агрегирования данных по геомагнитным возмущениям;
- для аппаратуры для регистрации миграции протонов через геосреду;
- сбора данных с территориально разнесенных измерительных пунктов;
- агрегирования геофизических данных из открытых источников;
- базы данных по ситуации на реках России;
- сейсмопрогнозного мониторинга;
- анализа наземных и спутниковых данных;
- анализа и обработки данных по миграции протонов через геосреду;
- анализа и обработки гетерогенных геофизических данных.
8. Проведен анализ геофизических данных в соответствии с концепцией сейсмотектогенеза.