Система мониторинга сейсмической и вулканической активности Камчатки и Командорских островов. (плакат)

Камчатка и Командорские острова относятся к тем регионам мира, где сейсмичность, вулканическая деятельность и геодинамические процессы достигают наивысшей интенсивности на нашей планете.

Сильные землетрясения в регионе происходят в результате субдукции Тихоокеанской плиты под Евразийский континент. В ХХ веке два из десяти самых сильных землетрясений на нашей планете произошли на Камчатке. Одно из них, занимающее четвертую позицию в этом списке, - Большое Камчатское землетрясение 4 ноября 1952 года с М=9. Это землетрясение породило катастрофическое цунами, уничтожившее п.Северо-Курильск и его 5000 жителей. С 1962 года на Камчатке ведутся детальные сейсмологические наблюдения. В среднем, землетрясения с магнитудой 7.0 и выше происходят на Камчатке каждые три года.

На Камчатке 29 действующих вулканов, среди которых вулкан Ключевской – самый высокий действующий вулкан Евразии. Его высота - 4750 м над уровнем моря. Ежегодно на Камчатке происходит несколько извержений вулканов, пепловые выбросы которых угрожают безопасности полетов в северной части Тихого океана, в том числе на авиатрассах между США, Россией и Японией.

Для наблюдения за этими могучими природными явлениями в Камчатском Филиале Геофизической Службы Российской Академии наук создана уникальная система мониторинга сейсмической и вулканической активности, которая позволяет вести непрерывные наблюдения за землетрясениями и действующими вулканами в режиме реального времени. Созданная система включает в себя сети сейсмических станций и информационно-коммуникационный компьютерный комплекс для организации сбора, обработки и хранения сейсмологической информации.

Система постоянных сейсмологических наблюдений на Камчатке включает в себя:

• сеть стационарных сейсмических станций;
• сеть радиотелеметрических сейсмических станций (РТСС);
• сеть станций сильных движений (ССД).

I. Система оперативного контроля сейсмичности Камчатки основывается на радиотелеметрических сейсмических станциях (РТСС). В настоящее время их на Камчатке насчитывается 28:

• - каждая станция РТС оборудована трехкомпонентным комплексом короткопериодных каналов на базе сейсмометров СМ-3 (Ts=1.2 с) для регистрации скорости смещения грунта в полосе частот 0.8-30 Гц;
• - передача информации в виде радиосигнала осуществляется по радиоканалам; скорость распространения радиосигнала (в вакууме) равна скорости света с = 299 792.5 ± 0.4 км/с.
• - все станции РТСС синхронизированы к единой шкале времени GMT с помощью GPS c точностью не ниже 10 миллисекунд.
• - работу удаленных сейсмостанций обеспечивают четыре ретранслятора радиосигналов;

Сейсмографы регистрируют произошедшее землетрясение, и в виде радиосигнала информация об этом землетрясении поступает на Приемные центры в г. Петропавловске-Камчатском, г. Ключи и п. Козыревск в реальном масштабе времени. Здесь производится преобразование аналогового сигнала в непрерывный цифровой поток данных.

II. Система цифровой регистрации сигналов работает на базе персональных компьютеров под управлением операционной системы Windows. Основные функции этой системы следующие:

• преобразование аналоговых сигналов сейсмометрических каналов РТС в непрерывный цифровой поток данных в режиме реального времени;
• организация кольцевой буфера для хранения текущих данных на жестком диске персонального компьютера в формате SEED (Standard for the Exchange of Earthquake Data); размер буфера 1 Гб, что позволяет хранить около 18 часов непрерывных данных по 64 каналам с частотой дискретизации 128 Гц;
• обеспечение оперативного доступа к текущим данным через локальную компьютерную сеть для анализа и обработки;
• создание архива текущих данных и организация доступа к нему внешних пользователей;
• организация архива данных на CD-R и DVD.

Приемные центры РТСС соединены выделенными телефонными каналами, что позволяет иметь доступ ко всем станциям радиотелеметрической сети, находясь в Петропавловске. На сервере Приемного Центра в Петропавловске сохраняются непрерывные данные всех РТСС глубиной 15 суток.

III. Система обработки сейсмологической информации в зависимости от времени выходных данных имеет три уровня:

• служба срочных донесений (задержка до 20-30 мин.);
• оперативная обработка (задержка до 24 часов);
• окончательная (сводная) обработка с задержкой до 1 года.

Оценка параметров землетрясений Камчатки с М > 4.0 производится в автоматическом режиме (программа AUTO-SSD). Результаты обработки, которые получаются через 10-15 минут после произошедшего землетрясения, рассылаются безотлагательно по электронной почте (телефону) в ГС РАН, МЧС, ФЦПЗ и в Администрацию Камчатской области, а также доступны через Internet и в виде SMS сообщений.

Для автоматизированной обработки сейсмических сигналов используется разработанный в КФ ГС РАН пакет программ DATAAN, предназначенный для визуализации и детального анализа цифровых сейсмических сигналов в операционных системах Windows и Windows NT. Программа не имеет ограничений на количество каналов регистрации сейсмических сигналов и число отсчетов по каждому из каналов, снабжена стандартным интерфейсом взаимодействия с пользователем, имеет простое функциональное меню. Программа ориентирована на стандартный формат данных SEED, но может работать со следующими форматами представления сейсмометрических данных: SEGY, DATAMARK, POSEIDON, WAV, SAC, GSE, VISEIS, ASCII, BYNARY.

IY. В основе всех работ по сбору, обработке и хранению сейсмологической и геофизической информации лежит Корпоративная компьютерная сеть КФ ГС РАН (рис. )

По компьютерной сети организована непрерывная передача информации о землетрясениях с удаленных сейсмических станций радиотелеметрической сети. Кроме сейсмологической информации, сеть обеспечивает передачу низкоскоростных видео потоков с систем наблюдения за вулканами, расположенных в г.Ключи и п.Козыревск.

Разработка и внедрение оригинальных методических и программных средств обработки сейсмических сигналов позволили создать систему контроля сейсмичности в регионе в режиме реального времени. Включение корпоративной компьютерной сети в Интернет дало возможность обмена информацией на всех уровнях без ограничения количества пользователей.

Методика сейсмического мониторинга внедрена в научно-производственную повседневную деятельность КФ ГС РАН и используется в режиме реального времени для комплексной оценки сейсмической и вулканической опасности на Камчатке:

• ежегодно в регионе регистрируется 5-6 тысяч землетрясений, связанных с процессами, происходящими в зоне субдукции, и около 7 тысяч землетрясений, связанных с вулканической деятельностью;
• мониторинг состояния вулканов ведется дистанционными методами в трех направлениях: сейсмический мониторинг, визуальные и видео наблюдения и спутниковый мониторинг. Установленные и включенные в сеть видеокамеры позволяют наблюдать в реальном времени за состоянием вулканов Шивелуч, Ключевской и Безымянный - http://data.emsd.ru/video/video.htm .
• ежедневно информация о происшедших в регионе землетрясениях и о состоянии вулканов передается по установленному регламенту в соответствующие организации и размещается на сервере КФ ГС РАН в Интернете:

http://www.emsd.ru/ts/datareload.php?id=1 - карта эпицентров землетрясений Северной группы вулканов; обновляется ежедневно;
http://www.emsd.ru/ts/datareload.php?id=0 - карта эпицентров землетрясений Авачинско-Корякской группы вулканов;
http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm - информация о состоянии активных вулканов Камчатки; обновляется ежедневно;

Эффективность работы системы неоднократно была продемонстрирована в критических ситуациях:

• при возникновении в регионе сильных землетрясений и их афтершоков для своевременной оценки сейсмической опасности;
• при извержении вулканов, пепловые выбросы которых угрожают безопасности полетов в северной части Тихого океана, в том числе на авиатрассах между США, Россией и Японией.
• за 2000-2004 г.г. по служебным каналам связи передано 150 срочных донесений об ощутимых землетрясениях на Камчатке;

Информация о сейсмической и вулканической активности в регионе представляется:

• в Камчатское отделение Федерального Центра Прогноза Землетрясений;
• в Совет по прогнозу Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН;
• в Администрацию Камчатской области;
• в Главное управление по делам ГО и ЧС по Камчатской области;
• Представителю Президента РФ по Камчатской области;
• В рамках научно-технического сотрудничества с Вулканологической Обсерваторией Университета штата Аляска (США), Центрами Слежения за Пепловыми Облаками в Токио (Япония) и Анкоридже (США) ведется обмен информацией о состоянии вулканов Камчатки, Северных Курил и Аляски для обеспечения безопасности полетов в северной части Тихого океана.
• в средства массовой информации.

Система не имеет аналогов в России.

Новизна ее состоит в реализации контроля сейсмической и вулканической активности в регионе Камчатки и Командорских островов в режиме реального времени.