ИНТЕГРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОГНОЗНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ
ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЗОН СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ
КУРИЛО-КАМЧАТСКОЙ ДУГИ)
Собраны прогностические данные по наиболее представительным предвестникам (сейсмологическим, деформационным, космо-геодезическим) для области сильных землетрясений Курило-Камчатской дуги 2006 и 2007 гг. Проводится интегральный анализ собранной информации, предложен интегральный прогностический признак.
Введение Анализ эффективности и информативности предвестников землетрясений различной природы (сейсмологических, геофизических, электромагнитных, гидрогеологических, солнце-луноприливных и других) показал, что для высокосейсмичной Курило-Камчатской зоны наиболее эффективными являются сейсмологические предвестники, проявляющиеся на различных временных уровнях, дополненные деформационными и космо-геодезическими предвестниками (GPS). Это позволяет создать систему целенаправленных работ для выявления предвестников сильных землетрясений на различных временных уровнях для прогнозных оценок будущих сейсмических событий.
Разработанная система в ретроспективном аспекте опробована на примере сильных Симуширских землетрясений 2006 и 2007 гг. С этой целью интегрированы данные по наиболее представительным предвестникам, собранные для области Симуширских землетрясений. Это, главным образом, сейсмологические, а также деформационные и космо-геодезические предвестники (GPS), собранные в ГИС-проекты. Созданные ГИСпроекты содержат слои с прогнозной информацией и являются основой для выделения конкретных прогнозных областей.
Долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный прогноз землетрясений.
Теоретической базой при создании данной системы служили положения о разноуровенном временном ходе сейсмичности, на основании чего были разработаны представления о долгосрочном, среднесрочном и краткосрочном прогнозе землетрясений, в соответствии с макро-мезо-и микро-уровнями проявлениями сейсмического процесса.
Характер сейсмичности на макроуровне проявляется в многолетней цикличности хода сейсмического процесса, обособлении периодов активизации, наличии сейсмических брешей в пространственной картине сейсмичности и соответственно сейсмического затишья в ходе выделения сейсмической энергии, в миграционных процессах гипоцентров, группируемости и структурированности сейсмичности. Таким образом, на макро-уровне рассматривается пространственно-временное распределение гипоцентров землетрясений текущего этапа, выявляются тенденции к группированию (рои землетрясений) и пространственно-временная взаимосвязанность очагов, оценивается вероятность активизации тех или иных активных тектонических структур, которые маркируются, прежде всего, зонами глубинных разломов, тектоническими ступенями, особенностями гравитационного поля и др. Перечисленные характеристики используются для долгосрочного прогноза [Федотов и др., 2004]. Пример представлен на рис.1.
Рисунок 1. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курильских островов на 2004 - гг. Нанесены области очагов произошедших землетрясений с M7.7, вероятные места следующих землетрясений с M7.7 и указаны вероятности возникновения землетрясений с M7.7 [Федотов и др., 2004]. Для района Симуширских землетрясений 2006 и 2007 гг.
показана также область прогноза по RTP (по http://www.igpp.ucla.edu/prediction/rtp/) На мезоуровне изучаются некоторые специфические особенности сейсмического процесса, заключающие в себе возможности для среднесрочного прогноза. Так, прогностическую значимость в качестве среднесрочного предвестника сильных землетрясений имеет выделение аномалий сейсмического затишья по трем характеризующим сейсмический режим функциям [Соболев, Тюпкин, 1998]:
эпицентральной R, временной T и энергетической L (алгоритм RTL). Согласно модели этих авторов, пространственно-временные области с отрицательными значениями параметра RTL соответствуют зонам формирования сейсмического затишья, а увеличение параметра RTL после минимума - форшоковой активизации, при этом значительное сейсмическое событие следует ожидать в непосредственной близости к области аномально низких значений RTL (см. рис.2).
Рисунок 2. Положение аномалии сейсмического затишья в районе о.Симушир на Курилах по прогностическому параметру RTL и стадии форшоковой активизации развития очага землетрясения 15.11.2006 (градиентные голубые области). Показаны эпицентры Шикотанского землетрясения 04.10.1994 и Симуширских землетрясений 15.11.2006 и 13.01.2007 и долгосрочный сейсмический прогноз по [Федотов и др., 2004] Проводится также разностороннее изучение форшоков землетрясений, в том числе заглубленных форшоков, с использованием данных анализа фокальных механизмов вместе с исследованием вертикальной и горизонтальной миграции гипоцентров форшоков в районах проявления сильных землетрясений (см.рис.2).
Кинематика подвижек (по СМТ-решениям) в очагах коровых землетрясений используется для выделения аномальных зон, которые представляют прогностический интерес, по С.Л.Юнге. С этой целью изучается также типичность (или аномальность) первых вступлений продольных и поперечных волн на фоне картины, обычно наблюдаемой для сходной пары очаг-станция по соотношению времен их пробега (рис.3).
Рисунок 3. Среднесрочный прогноз напряженного состояния, полученный на основании анализа вариации СМТ-решений, по С.Л.Юнге. Показаны эпицентры землетрясения на Хоккайдо 25.09.2003 и Симуширских землетрясений 15.11.2006 и 13.01. Изучение распределения осей P (сжатия) глубокофокусных форшоков показало, что их проекции на поверхность пересекаются в зоне потенциально сильного землетрясения. На этом основании области их пересечения служат для визуального выделения потенциально опасных зон [Mogi, 1985; Захарова, Рогожин, 2000], см. рис.4.
Рисунок 4. Выделение потенциально опасных областей по пересечению осей сжатия в очагах, по [Захарова, рогожин, 2000]. Овалом показана область визуального выделения.
Сетка – область дальнейшего количественного анализа Поскольку продолжения осей не пересекаются точно в одной области, разработанный С.Л.Юнгой модифицированный метод позволяет ввести количественную характеристику для данной методики и построить карту введенного параметра плотности (рис.5).
Рисунок 5. Результаты вычисления параметра по пересечению осей сжатия по методике Захаровой-Юнги. Цветом показаны значения параметра В последние годы используется так называемое «Обратное прослеживание предвестников» - ОПП (Reverse Tracing of Precursors - RTP), основанное на явлении возрастания радиуса корреляции сейсмичности в отдельных регионах перед сильными землетрясениями [Шебалин, 2005]. Выявляются так называемые цепочки землетрясений, которые проявляются за 1–9 месяцев до сильного землетрясения. В зависимости от магнитуды прогнозируемого толчка они могут состоять из одного или нескольких десятков землетрясений и иметь линейные размеры от сотен до 1000 км и более. Цепочки служат в качестве среднесрочного предвестника сильного события (см. рис.1).
На микроуровне исследуется спектральный состав колебаний для определения своего рода "жесткости" очагового излучения, характеризующего степень созревания очага сильного землетрясения. Данная методика выделения форшоков сильных событий основана на анализе спектральных характеристик записей землетрясений [Чепкунас, Рогожин, 2002]. Согласно методике, для форшоков сильных землетрясений характерны аномальные высокочастотные колебания. Вводится параметр N, который в этом случае принимает аномально низкие значения. При этом нормальными считаются значения N10,
[ 
«