ИСТИНА

Основное содержание работы - разработка концепции анализа «больших данных» в геофизике, основанной на применении мер синхронизации случайных флуктуаций геофизических полей, разработка теории, создание новых и совершенствование существующих образцов аппаратуры для геофизических исследований, включая аппаратуру для измерений на КА и планетах Солнечной системы, совершенствование методики геодезических измерений применительно к проблеме прогноза землетрясений. В результате анализа данных глобальной сейсмической сети обнаружена точка резкого изменения свойств сейсмического шума – середина февраля 2003 г.. Выдвигается гипотеза, что триггером увеличения интенсивности сейсмических событий после конца 2004 года является изменение режима неравномерности вращения Земли в 2003 году. Анализ сейсмического шума на островах Японии на сети F-net дал возможность оценить приближение региона к мега-землетрясению 11 марта 2011 года. Для оценки временного интервала возникновения следующего мега-землетрясения в Японии может быть использована периодическая структура естественных флуктуаций сейсмической опасности с периодом около 2.5 лет. Реализована схема построения нового трехкоординатного сейсмометра для измерений на Земле и планетах солнечной системы. Проведены исследования действующей одноосной модели датчика, показавшие, что его характеристики близки к расчетным, разработана методика настройки прибора для измерений на планетах с различными значениями ускорения свободного падения. Продолжены длительные наблюдения относительных вертикальных перемещений измерительных сосудов длиннобазисного гидростатического нивелира, в результате которых уточнены его характеристики. Предложена новая схема ДГН, дополненная компенсационными объёмами, необходимая при измерениях на большой базе. По результатам расчетов внесены изменения в конструкцию маятника спектранализатора микросейсмического фона, что позволило существенно поднять чувствительность прибора и вести непрерывные измерения с анализом реакции системы на далёкие землетрясения. Продолжены работы по выявлению новых деформационных признаков подготовки землетрясений геодезическими методами. Опубликована монография.

The main content of the work is the development of the concept of analyzing “big data” in geophysics, based on the use of measures to synchronize random fluctuations of geophysical fields, developing a theory, creating new and improving existing samples of equipment for geophysical research, including instrumentation for measuring spacecraft and planets of the solar system, improving methods of geodetic measurements in relation to the problem of earthquake prediction. As a result of the analysis of global seismic network data, a point of sharp changes in the properties of seismic noise was found - mid-February 2003. It is hypothesized that the trigger for increasing the intensity of seismic events after the end of 2004 is a change in the mode of non-uniform rotation of the Earth in 2003. Analysis of seismic noise on the islands of Japan on the F-net network made it possible to estimate the region’s approach to the mega-earthquake on March 11, 2011. To estimate the time interval of occurrence of the next mega-earthquake in Japan, the periodic structure of natural seismic hazard fluctuations with a period of about 2.5 years can be used. A scheme for constructing a new three-coordinate seismometer for measurements on the Earth and planets of the solar system has been implemented. Studies of the current uniaxial model of the sensor have been carried out, showing that its characteristics are close to the calculated ones, a technique has been developed for setting up the instrument for measurements on planets with different values ​​of gravitational acceleration. Continued long-term observations of the relative vertical displacements of the measuring vessels of the long basic hydrostatic level, as a result of which its characteristics were refined. A new DGN scheme has been proposed, supplemented with compensation volumes required for measurements on a large base. According to the results of the calculations, changes were made to the design of the pendulum of the spectranalizer of the microseismic background, which made it possible to significantly increase the sensitivity of the device and conduct continuous measurements with an analysis of the system response to distant earthquakes. Work continued on the identification of new deformation signs of earthquake preparation using geodetic methods. Published monograph.

Принципы построения, теория и экспериментальные исследования образцов новых аппаратурных средств для геофизических исследований, включая аппаратуру для измерения на КА и планетах Солнечной системы. Изучение динамики сейсмо-деформационных полей и глобальных геофизических процессов. Развитие геодезических методов в геофизических исследованиях, в том числе в области прогноза землетрясений. Математический анализ флуктуаций сейсмо-деформационных и геодезических полей Земли для задач прогноза землетрясений и динамической оценки сейсмической опасности.

У научной группы имеется программный комплекс алгоритмов, разработанный руководителем проекта, для анализа многомерных временных рядов систем геофизического и экологического мониторинга. Этот комплекс методов является эффективным средством обнаружения скрытых связей между геофизическими полями и процессами, в том числе различной физической природы и структуры. Важной составной частью используемых алгоритмов является предварительный анализ разномасштабных временных рядов с целью выделения безразмерных и не зависящих от конкретной физической природы измеряемого сигнала признаков поведения временного ряда в последовательных непересекающихся временных интервалах малой длины. Одной из наиболее перспективных методик в этом направление является использование фрактальных и мульти-фрактальных свойств шумовой компоненты измеряемых величин. Статистические закономерности структуры шума, анализом которого часто пренебрегают, является важным источником скрытой информации о приближающихся резких изменениях свойств рассматриваемых объектов. Кроме того, методы основаны на анализе канонических когерентностей многомерных спектральных матриц и канонических корреляций коэффициентов вейвлет-разложений сигналов, как в скользящих временных окнах, так и по всей имеющейся выборке (т.н. метод агрегированных сигналов). Целью этих алгоритмов является выделение очень слабых нестационарных сигналов общего происхождения, имеющих как гармоническое колебательное поведение, так и резко нестационарного, всплескового характера, в многомерных временных рядах мониторинга с определением их характерных периодов (временных масштабов).

Главные цели проводимых исследований, а именно - разработка концепции анализа «больших данных» в геофизике, основанной на применении мер синхронизации случайных флуктуаций геофизических полей, принципы построения, теория и экспериментальные исследования образцов новых аппаратурных средств для геофизических измерений, включая аппаратуру для измерений на КА и планетах Солнечной системы, совершенствование методики геодезических измерений применительно к проблеме прогноза землетрясений - достигнуты. В результате анализа данных от 229 широкополосных станций сейсмической сети за промежуток времени 1997-2018 гг. была обнаружена точка резкого изменения свойств сейсмического шума. При оценке когерентности главной компоненты свойств шума с временным рядом приращений длины суток (LOD) во временном окне длиной 1 год, выяснилось, что 2003 год характеризуется максимальной когерентностью. Выдвигается гипотеза, что триггером увеличения интенсивности сейсмических событий после конца 2004 года является изменение режима неравномерности вращения Земли в 2003 году. Анализ сейсмического шума на островах Японии на сети F-net дал возможность оценить приближение региона к мега-землетрясению 11 марта 2011 года. Для оценки временного интервала возникновения следующего мега-землетрясения в Японии может быть использована периодическая структура естественных флуктуаций сейсмической опасности с периодом около 2.5 лет. В результате проведенных исследований была реализована в виде действующего макета схема построения нового трехкоординатного сейсмометра. Экспериментальные исследования модели однокоординатного датчика – составной части прибора показали, что полученные основные характеристики близки к расчетным. Продолжены непрерывные наблюдения вертикальных перемещений измерительных сосудов гидростатического нивелира, в результате которых уточнены основные характеристики прибора. Предложена новая схема ДГН, дополненная компенсационными объёмами, для измерений на большой линейной базе. По результатам расчетов внесены изменения в конструкцию маятника спектранализатора микросейсмического фона, что позволило существенно поднять чувствительность прибора и вести непрерывные измерения с анализом реакции системы на далёкие землетрясения. Продолжены работы по выявлению деформационных признаков подготовки очагов землетрясений геодезическими методами. Опубликована монография, посвященная применению геодезических методов для решения проблемы прогноза землетрясений.