IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Сейсмомониторинг территорий является одним из видов экологических исследований. На основе получаемых данных о сейсмических событиях и их характеристиках делаются выводы о сейсмической активности региона и составляются прогнозы. Разумеется, такого вида геофизические данные представляют собой большие объёмы информации, а потому их обработка невозможна без применения компьютерных методов обработки информации. К таковым относятся графические, статистические и картографические методы обработки информации, позволяющие облегчить анализ больших массивов данных. В основе исследований ­— выборки сейсмических событий, в которых содержатся данные о координатах, времени, магнитуде и глубине землетрясений, произошедших в конкретном регионе.

Графический метод обработки информации заключается в построении графических зависимостей между исследуемыми факторами (величинами). Графические зависимости могут иметь вид графиков и диаграмм. Они дают возможность сжато и наглядно представить результаты исследований, в конкретной и понятной форме объяснить цифровые данные и взаимосвязь между ними. Графические изображения, как правило, обращают на себя больше внимания и более наглядны, чем таблицы. Графические изображения чаще всего строят на основе системы прямоугольных координат [2].

При обработке данных сейсмомониторинга графики позволяют отобразить и сделать более наглядной такую информацию, как: распределение гипоцентров землетрясений по глубине (рис. 1), повторяемость представительных магнитуд (рис. 2), суммарные количества энергии, выделившейся во время сейсмических событий (рис. 3) и др.

Рис.1. Распределение гипоцентров землетрясений Олёкмо-Становой зоны по глубине

Рис. 2. График повторяемости землетрясений в Олёкмо-Становой зоне в 1993-2014 гг.

Рис. 3. Количество энергии, выделившейся при землетрясениях Камчатки, Курильских островов и Сахалина с 1973 по 2014 гг.

Временные ряды. Изучение геологических, геофизических и космологических процессов в пространстве и во времени требует применения специального математического аппарата, включающего элементы теории вероятностей, математической статистики и математического моделирования. Одной из наиболее распространенных черт природных явлений является периодичность. Для оценки этой черты строят временные ряды [3].

Задача анализа временного ряда — установление правил отношений между состояниями явления во времени. В рамках проводимых исследований целесообразно построение различных временных рядов (годичных, пятилетних, пятилетних рядов со скользящей средней, десятилетних, десятилетних рядов со скользящей средней) на нескольких временных интервалах (одного года, пяти и десяти лет), что позволяет отследить вариации режима сейсмической активности во времени (рис.4).

Рис. 4. Временные ряды пятилетних сумм числа землетрясений, произошедших за период 1973-2014 гг.

Графики временных рядов числа землетрясений, подобные тому, что представлен на рис.4, помогают оценить, когда наблюдался подъём или спад сейсмической активности того или иного региона.

Корреляционный анализ. Корреляцией называют зависимость между двумя переменными величинами.

При изучении корреляций стараются установить, существует ли какая-то связь между двумя показателями в одной выборке либо между двумя различными выборками, и если эта связь существует, то увеличение одного показателя сопровождается возрастанием или уменьшением другого.

Анализ парной корреляции важен для геоэкологических и геофизических исследований. Зная, что режим сейсмичности двух сейсмоактивных районов тесно коррелирует, можно делать прогнозы о наступлении сейсмического события в одном регионе, имея информацию о том, что оно произошло во втором.

При исследовании сейсмичности регионов корреляционный анализ был использован для установления взаимосвязи сейсмических режимов регионов в целом, а также на отдельных глубинных уровнях. Эти результаты могут иметь немаловажное значение для прогноза землетрясений (табл.1).

Таблица 1. Корреляция 5летних сумм числа землетрясений, произошедших за период 1973-2014 гг.

Картографический метод исследования используют для выявления закономерностей пространственного размещения явлений, их взаимосвязей, зависимостей, развития. Одним из приёмов анализа и обработки карты является метод визуального анализа, заключающий в непосредственном зрительном исследовании по картам пространственного размещения, сочетания взаимосвязей [4].

Применение картографического метода обработки информации даёт возможность строить карты плотности эпицентров землетрясений, с помощью которых можно оценить пространственное расположение наиболее и наименее сейсмоактивных районов в пределах изучаемой территории (рис.5).

Рис. 5. Карта эпицентров землетрясений c М ≥ 5 Курило-Камчатского региона за период 1737-2005 гг.[1]

Данные сейсмического мониторинга представляют собой большие массивы информации, анализ которых невозможно представить без применения компьютерных методов обработки информации. В работе представлены возможности применения таких методов как графический, картографический, анализ парной корреляции и временных рядов. Они позволяют произвести обработку данных, провести первичный анализ и выявить закономерности, которые в дальнейшем могут быть использованы при составлении прогнозов сейсмоопасности.

Литература

1. Левин Б.В., Сасорова Е.В. Глубинные распределения землетрясений по широтным поясам в Тихоокеанском регионе: общие тенденции // Докл. РАН. – 2009. − Т. 426, № 4. − С. 537-542.

2. Михалевич И.М., Примина С.П. Применение математических методов при анализе геологической информации. – Иркутск: Иркут. ун-т, 2004. – 120 с.

3. Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Пространственно-временные закономерности сейсмической и вулканической активности. – Бургас, 2008. – 304 с.

4. Большая советская энциклопедия / Салищев К. А. – URL: http://bse.sci-lib.com/article059565.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.05.2016 г.

Код для цитирования: Скопировать