RU2405176C2 - Drift buoy hydroacoustic station to reveal signs of large earthquake and tsunami - Google Patents
Drift buoy hydroacoustic station to reveal signs of large earthquake and tsunami Download PDFInfo
- Publication number
- RU2405176C2 RU2405176C2 RU2008137026/28A RU2008137026A RU2405176C2 RU 2405176 C2 RU2405176 C2 RU 2405176C2 RU 2008137026/28 A RU2008137026/28 A RU 2008137026/28A RU 2008137026 A RU2008137026 A RU 2008137026A RU 2405176 C2 RU2405176 C2 RU 2405176C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tsunami
- frequency
- waves
- hydroacoustic
- seismic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сейсмологии и может найти применение в национальных системах наблюдения геофизических измерений для прогнозирования землетрясений и цунами.The invention relates to the field of seismology and may find application in national systems for observing geophysical measurements for predicting earthquakes and tsunamis.
С появлением спутниковой системы связи (ССС), особенно низкоорбитальных ССС «Гонец» в составе автономных гидрофизических станций [1], спутниковой системы навигации «Глонасс» сегодня широкое распространение будут находить дрейфующие на поверхности моря буйковые станции [2].With the advent of the satellite communication system (CCC), especially the low-orbit CCC “Gonets” as a part of autonomous hydrophysical stations [1], the satellite navigation system “Glonass”, buoy stations drifting on the sea surface will become widespread [2].
В настоящее время опубликовано множество работ, посвященных прогнозированию землетрясений. Рассмотрим некоторые из них, выбранные в качестве аналогов.At present, many works on earthquake prediction have been published. Consider some of them selected as analogues.
В работе [3] рассматривается способ прогнозирования землетрясений, основанный на измерениях не менее трех прогностических станций, оснащенных сейсмоприемниками, с помощью которых измеряют амплитуду и частоту повторений импульсных сигналов, скорость нарастания фронта и длительность импульсных сигналов и по полученным данным проводят отбор аномальных сигналов. После чего измеряют продолжительность стадии увеличения, уменьшения и замирания интенсивности аномального сигнала на каждой прогностической станции.In [3], an earthquake prediction method is considered, based on measurements of at least three prognostic stations equipped with geophones, which measure the amplitude and repetition frequency of pulse signals, the slew rate and the duration of pulse signals, and select anomalous signals from the data obtained. Then measure the duration of the stage of increase, decrease and fading of the intensity of the anomalous signal at each forecast station.
В работе [4] рассматривается способ контроля землетрясений, включающий регистрацию сейсмических сигналов, соответствующих сейсмическим событиям определенных энергетических классов, на поверхности и внутри нее в забое скважины предполагаемой очаговой области. Определяют для каждого энергетического класса статистический параметр S=Nk×ln(N/Nk), где Nk - число сейсмических событий определенного энергетического класса k, N - общее число наблюдаемых сейсмических событий. Диапазон измерений делят на четыре частотных поддиапазона измерений: 100-500, 500-1000, 1000-1500 и 1500-2000 Гц. Аномальное поведение отслеживаемых факторов, как предвестник наступающего события, определяют как соответствующее увеличение регистрируемых амплитудных уровней сейсмического сигнала в два раза по сравнению с фоновыми значениями сейсмического поля при одновременном понижении параметра S.In [4], a method of earthquake control is considered, including the registration of seismic signals corresponding to seismic events of certain energy classes, on the surface and inside it in the bottom hole of the proposed focal area. For each energy class, the statistical parameter S = Nk × ln (N / Nk) is determined, where Nk is the number of seismic events of a certain energy class k, N is the total number of observed seismic events. The measurement range is divided into four frequency measurement sub-ranges: 100-500, 500-1000, 1000-1500 and 1500-2000 Hz. The anomalous behavior of the monitored factors, as a harbinger of an upcoming event, is defined as the corresponding increase in the recorded amplitude levels of the seismic signal by a factor of two compared to the background values of the seismic field while lowering the parameter S.
В работе [5] рассматривается способ определения предвестников землетрясения, включающий регистрацию сейсмоколебаний, использование цифровых записей сейсмоколебаний в реальном масштабе времени, которые преобразуют в статистические диагностические параметры. Диагностические параметры R=Ав/Ан, где Ан, Ав соответственно амплитуды виброскоростей сейсмоколебаний в низкочастотных и высокочастотных областях амплитудно-частотных спектров. При достижении диагностических параметров значений, превышающих предельно-допустимые значения, выдается сигнал оповещения о возможности сейсмического события.In [5], a method is considered for determining earthquake precursors, including the recording of seismic oscillations, the use of digital records of seismic oscillations in real time, which are converted into statistical diagnostic parameters. Diagnostic parameters R = A a / A n, where A n, A respectively in seysmokolebany amplitude vibration in low-frequency and high-frequency areas of the amplitude-frequency spectra. Upon reaching the diagnostic parameters of values exceeding the maximum permissible values, an alert signal is issued about the possibility of a seismic event.
В работе [6] рассматривается прогноз, построенный на данных сейсмодатчиков и геофонов. В фазе возникновения максимум активизации наблюдается за 4-6 месяцев до главного толчка (для акустического излучения, измеренного в скважине с помощью геофона в полосе частот 500-1000 Гц) и для высокочастотного сейсмического шума (измеренного с помощью сейсмоприемников в полосе частот 30-50 Гц). В фазе кульминации (за 2-3 месяца до главного события) одновременно с уменьшением высокочастотного сейсмического шума и акустического излучения наблюдается рост числа микроземлетрясений.In [6], a forecast based on data from seismic sensors and geophones is considered. In the phase of occurrence, the maximum of activation is observed 4-6 months before the main shock (for acoustic radiation measured in the borehole using a geophone in the frequency band 500-1000 Hz) and for high-frequency seismic noise (measured using geophones in the frequency band 30-50 Hz ) At the climax phase (2-3 months before the main event), along with a decrease in high-frequency seismic noise and acoustic radiation, an increase in the number of micro-earthquakes is observed.
В работе [7] рассматривается способ предсказания землетрясений, основанный на регистрации сверхнизких сейсмических волн периодом порядка несколько тысяч секунд, на прямоугольном полигоне, состоящем из N2 сейсмоприемников, отстоящих друг от друга на расстоянии λ/4, измеряют амплитуду сигнала, со скважностью менее 1 с, где λ - длина сейсмической волны.In [7], a method for earthquake prediction is considered, based on the registration of ultra-low seismic waves with a period of the order of several thousand seconds, and a signal amplitude with a duty cycle of less than 1 is measured at a rectangular polygon consisting of N 2 seismic receivers spaced apart by a distance of λ / 4. c, where λ is the seismic wavelength.
В работе [8] предполагается, что сверхнизкие сейсмические волны с периодом несколько тысяч секунд соизмеримы с длиной экватора земли, т.е. сферой досягаемости является вся земная поверхность. В пространстве распространения таких волн можно выделить участки сжатия, разрежения, а также участок непрерывного, почти линейного изменения плотности среды. Дисперсия плотности породы приводит к дисперсии скоростей распространения литосферных волн, а последняя к изменению формы колебательного процесса. На частотном языке рассмотренный процесс эквивалентен параметрической модуляции сейсмического фона. В способе предсказания землетрясений [8], основанном на регистрации волны сейсмического фона в виде непрерывной последовательности дискретных отсчетов амплитуды сигнала, вычисляют спектр, автокорреляционные функции, определяют интервалы корреляции с помощью двух разнесенных по пространству станций. При обнаружении сверхнизкочастотных модуляционных сигналов определяется направление на очаг и дается предсказание на землетрясение. Данное явление наблюдается за 5-7 часов до землетрясения.It was assumed in [8] that ultralow seismic waves with a period of several thousand seconds are commensurate with the length of the earth's equator, i.e. the reach is the entire earth's surface. In the space of propagation of such waves, it is possible to distinguish sections of compression and rarefaction, as well as a section of a continuous, almost linear change in the density of the medium. The dispersion of rock density leads to a dispersion of the propagation velocities of lithospheric waves, and the latter to a change in the shape of the oscillatory process. In the frequency language, the process considered is equivalent to parametric modulation of the seismic background. In the earthquake prediction method [8], based on recording a seismic background wave in the form of a continuous sequence of discrete samples of the signal amplitude, the spectrum, autocorrelation functions are calculated, and correlation intervals are determined using two spatially separated stations. When ultra-low frequency modulation signals are detected, the direction to the focus is determined and an earthquake prediction is given. This phenomenon is observed 5-7 hours before the earthquake.
Все вышерассмотренные аналоги строят свои предсказания, основываясь только на данных, полученных с помощью сейсмических станций, во-первых, основываясь на статистических свойствах слабых землетрясений как предвестников сильных землетрясений, во-вторых, основываясь на сверхнизкочастотном модуляционном эффекте сейсмического фона. Здесь гидроакустические данные не используются. Данный факт является существенным недостатком допущенных авторами рассмотренных выше аналогов.All of the above analogs build their predictions based only on data obtained by seismic stations, firstly, based on the statistical properties of weak earthquakes as precursors of strong earthquakes, and secondly, based on the ultra-low-frequency modulation effect of the seismic background. No sonar data is used here. This fact is a significant drawback of the analogues considered above by the authors.
Использование гидроакустической компоненты сейсмического сигнала дополняют и заметно усиливают по эффективности различные способы прогнозирования землетрясений, предложенные в работах [3-8]. Можно сказать, что гидроакустические способы прогнозирования землетрясений можно внедрить, особенно при работе в регионах, омываемых океанами и морями. Особенно актуальны для Охотоморской акватории, окруженной сейсмоактивными регионами Камчатки, Курильских островов, о.Хоккайдо и о.Сахалин.The use of hydroacoustic components of the seismic signal complement and significantly enhance the effectiveness of various methods of earthquake prediction proposed in [3–8]. We can say that hydroacoustic methods for predicting earthquakes can be implemented, especially when working in regions washed by oceans and seas. Particularly relevant for the Sea of Okhotsk, surrounded by seismically active regions of Kamchatka, the Kuril Islands, Hokkaido and Sakhalin.
Отметим, что в Охотском море подводный звуковой канал (ПЗК) располагается в зависимости от сезона на небольших глубинах 60-80 м. Генерируемые на подводных склонах островов Курило-Камчасткого желоба, Сахалин, Хоккайдо и Камчатского полуострова акустические Т-волны практически с самого начала захватываются ПЗК. Поэтому Т-волны в основном распространяются в ПЗК до момента достижения приемников. При этом если гидрофон расположен также в ПЗК, то потери сигнала при распространении будут минимальными. В таких условиях Т-волны слабых землетрясений могут быть зарегистрированы даже при отсутствии сейсмических Р-, S-волн. В качестве примера на фиг.1 приведены сигналограмма и огибающая Т-волны, где практически отсутствуют сейсмические Р-, S-волны (Р-волна превышает фоновые уровни на 3-4 дБ). При разработке прогностических параметров по технологии, предложенной в [3-6], сейсмической компонентой (Р-S-волны) землетрясения данного землетрясения применить здесь нельзя, так как они скрыты на фоне помех. Для таких случаев можно и необходимо использовать гидроакустические компоненты. Использование в прогностических задачах акустической компоненты позволяет осуществлять телеметрический контроль (на предмет прогнозирования землетрясений) с помощью гидроакустических станций, установленных на шельфе о.Сахалин за регионом, охватывающим сейсмоактивные районы: Камчатка, Курильские острова, о.Хоккайдо.Note that in the Sea of Okhotsk, the underwater sound channel (CCP) is located, depending on the season, at shallow depths of 60-80 m. Acoustic T-waves generated from the underwater slopes of the islands of the Kuril-Kamchastka Trench, Sakhalin, Hokkaido and the Kamchatka Peninsula are captured from the very beginning PZK. Therefore, T-waves mainly propagate in slam-shut devices until the receivers are reached. Moreover, if the hydrophone is also located in the slam-shut device, then the signal loss during propagation will be minimal. Under such conditions, T-waves of weak earthquakes can be detected even in the absence of seismic P-, S-waves. As an example, figure 1 shows the waveform and envelope of the T-wave, where there are practically no seismic P-, S-waves (the P-wave exceeds the background levels by 3-4 dB). When developing prognostic parameters using the technology proposed in [3-6], the seismic component (P-S-waves) of an earthquake of this earthquake cannot be used here, since they are hidden against the background of interference. For such cases, sonar components can and should be used. The use of the acoustic component in prognostic tasks allows telemetric monitoring (for earthquake prediction) using hydroacoustic stations installed on the shelf of Sakhalin Island beyond the region covering seismically active areas: Kamchatka, Kuril Islands, and Hokkaido Island.
Таким образом, применение Т-волны в задачах прогнозирования сильных землетрясений по технологиям, предложенным в аналогах [3-8], не только возможны, но необходимы. Во-первых, имеется возможность применения гидроакустических антенн для обнаружения слабых сигналов (для землетрясений с М≤2 балла); во-вторых, имеется возможность исследования гидроакустических фоновых характеристик по обнаружению сверхнизкочастотных амплитудных модуляций, что позволит использовать технологии, изложенные в работах [3-8].Thus, the use of the T-wave in forecasting problems of strong earthquakes using the technologies proposed in analogues [3–8] is not only possible, but necessary. Firstly, there is the possibility of using hydroacoustic antennas to detect weak signals (for earthquakes with M≤2 points); secondly, it is possible to study hydroacoustic background characteristics for detecting ultra-low-frequency amplitude modulations, which will make it possible to use the technologies described in [3–8].
Сильные землетрясения определенным образом связаны с волнами-цунами. Подводные землетрясения с магнитудой М≥7 и эпицентром, расположенным вблизи морского дна, считают потенциально цунамигенными [9]. Цунамигенные землетрясения могут вызвать как упругие колебания морского дна, так и его разрывные подвижки, имеющие вертикальную компоненту смещения. Наличие вертикальной компоненты смещения обуславливает генерацию волн цунами, а также эффективную генерацию гидроакустических Т-волн в водной слой за счет образования акустического конуса Маха разрывом, движущимся со скоростью, превышающей фазовую скорость звука в воде. Факт регистрации в водной среде звуковых волн высокочастотного диапазона в силу большого затухания этих частот в грунте может свидетельствовать о процессах, развивающихся в самой верхней части разреза морского дна. Высокочастотные гидроакустические сигналы [9] (с частотами 100-400 Гц), захваченные подводным звуковым каналом (ПЗК), могут проходить расстояние несколько тысяч километров без значительного затухания, образуя высокочастотную часть Т-фазы. Совокупность указанных свойств (сильное затухание в породах, слагающих ложе океана, и способность распространяться на значительные расстояния в ПЗК) приводит к тому, что гидроакустические волны с частотами 100-400 Гц являются независимым источником информации о цунамигенности происшедшего подводного землетрясения.Strong earthquakes are in a certain way connected with tsunami waves. Underwater earthquakes with a magnitude of M≥7 and an epicenter located near the seabed are considered potentially tsunamigenic [9]. Tsunamigenic earthquakes can cause both elastic vibrations of the seabed and its discontinuous movements with a vertical displacement component. The presence of the vertical displacement component causes the generation of tsunami waves, as well as the effective generation of hydroacoustic T-waves in the water layer due to the formation of the acoustic Mach cone by a discontinuity moving at a speed exceeding the phase velocity of sound in water. The fact of registration in the aquatic environment of high-frequency sound waves due to the large attenuation of these frequencies in the soil may indicate processes developing in the very top of the seabed. High-frequency sonar signals [9] (with frequencies of 100-400 Hz) captured by an underwater sound channel (CCD) can travel a distance of several thousand kilometers without significant attenuation, forming the high-frequency part of the T phase. The combination of these properties (strong attenuation in the rocks that make up the bed of the ocean, and the ability to propagate over significant distances in the CCD) leads to the fact that hydroacoustic waves with frequencies of 100-400 Hz are an independent source of information about the tsunamigenicity of an underwater earthquake.
Критерием принятия решения о цунамигенности происшедшего подводного землетрясения может служить сам факт регистрации колебаний в указанном интервале частот, понимаемый как превышение отношения интенсивности сигнала Т-фазы в диапазоне частот 100-400 Гц к средней интенсивности фоновых шумов данного района определенного порогового значения [9].The criterion for making a decision on the tsunamigenicity of the underwater earthquake that has occurred can be the fact of registering oscillations in the indicated frequency range, understood as the excess of the ratio of the T-phase signal intensity in the frequency range 100-400 Hz to the average intensity of background noise in this region of a certain threshold value [9].
Известен другой способ определения предвестника цунами [10], включающий размещение групп устройств регистрации гидроакустических сигналов на глубинных горизонтах наблюдений в прибрежной зоне, размещенных на глубинных горизонтах, кратных 25 м, при максимальном горизонте наблюдений, равном 100 м, регистрацию гидроакустических сигналов выполняют с выделением фаз типа Р, S и Т. Рекомендуемый частотный диапазон 30-100 Гц.There is another way to determine the tsunami precursor [10], which includes placing groups of devices for recording hydroacoustic signals at deep observation horizons in the coastal zone located at depth horizons that are multiples of 25 m, with a maximum observation horizon of 100 m, registration of hydroacoustic signals is performed with phase separation type P, S and T. Recommended frequency range is 30-100 Hz.
Чем мощнее землетрясение с эпицентром вблизи морского дна, тем обширнее область генерации Т-волны, т.е. будет наблюдаться множество максимумов Т-волны со значительными энергетическими уровнями, что определенным образом служить индикатором возбуждения волн-цунами.The more powerful the earthquake with the epicenter near the seabed, the wider the region of T-wave generation, i.e. there will be many T-wave maxima with significant energy levels, which in a certain way serve as an indicator of tsunami wave excitation.
Предлагается дополнение прогностических параметров, предложенных в работе [9], а именно: проводить анализ отношений уровней Т-волн в полосе частот 100-500 Гц относительно уровня Т-волны в полосе частот 100-2000 Гц; анализ отношений уровней Т-волн в полосе частот 10-100 Гц к уровню Т-волны в полосе частот 0,5-100 Гц; анализ отношений длительности Т-волны в полосе частот 10-100 Гц к длительности Т-волны в полосе частот 0,5-100 Гц.An addition of the prognostic parameters proposed in [9] is proposed, namely: to analyze the relations of T-wave levels in the frequency band 100-500 Hz relative to the T-wave level in the frequency band 100-2000 Hz; analysis of the relations of T-wave levels in the frequency band 10-100 Hz to the T-wave level in the frequency band 0.5-100 Hz; analysis of the relationship of the duration of the T-wave in the frequency band 10-100 Hz to the duration of the T-wave in the frequency band 0.5-100 Hz.
Таким образом, вопросы прогнозирования сильных землетрясений заметным образом связаны с вопросами прогнозирования волн-цунами, поэтому эти вопросы можно и нужно увязать в единый технологический комплекс.Thus, the problems of forecasting strong earthquakes are significantly related to the problems of forecasting tsunami waves, so these questions can and should be linked into a single technological complex.
Интересен вариант установки буйковой гидроакустической станции в середине Охотского моря, где круглогодично практически отсутствуют ледяные поля. С появлением в РФ в настоящее время спутниковой навигационной системы (СНС) «ГЛОНАСС» дрейфующие буйковые гидроакустические устройства (ДБГАС) находят широкое применение. В этом случае имеется возможность наблюдения за сейсмической обстановкой Камчатки, Курильских островов и о.Сахалин.An interesting option is the installation of a buoy hydroacoustic station in the middle of the Sea of Okhotsk, where there are virtually no ice fields all year round. With the advent of the GLONASS satellite navigation system (SNA) in Russia, drifting buoy sonar devices (DBGAS) are widely used. In this case, it is possible to monitor the seismic situation in Kamchatka, the Kuril Islands and Sakhalin Island.
Предлагается установить дрейфующие буйковые гидроакустические станции (ДБГАС), оснащенные вертикальной 8-элементной эквидистантной гирляндой гидрофонов (расстояние между гидрофонами 25 м), установленной в подводном звуковом канале (регистрируется суммарный сигнал, т.е. формируем линейную антенну с диаграммой направленности, ориентированной вдоль горизонта) на приповерхностном слое Охотского моря. Частотный диапазон 0,5-2000 Гц, хотя как антенну-гирлянду можно рассматривать в частотном диапазоне 30-2000 Гц.It is proposed to install drifting buoyal hydroacoustic stations (DBGAS) equipped with a vertical 8-element equidistant garland of hydrophones (the distance between hydrophones is 25 m) installed in the underwater sound channel (the total signal is recorded, i.e. we form a linear antenna with a radiation pattern oriented along the horizon ) on the surface layer of the Sea of Okhotsk. The frequency range of 0.5-2000 Hz, although as a garland antenna can be considered in the frequency range of 30-2000 Hz.
Дрейфующая буйковая гидроакустическая станция (БГАС) предназначена для проведения долговременных наблюдений в океане. Такие буи могут устанавливаться в морях и в океанах. Оснащенные гирляндой гидрофонов ДБГАС регулярно измеряют и передают результаты обработки на центр обработки данных (ЦОД) по радиоканалу, в том числе по спутниковой системе связи ССС «Гонец». Для ДБГАС предусмотрена спутниковая навигационная система «ГЛОНАСС».Drifting buoy sonar station (BGAS) is designed for long-term observations in the ocean. Such buoys can be installed in the seas and oceans. Equipped with a daisy chain of DBGAS hydrophones, they regularly measure and transmit the processing results to a data processing center (DPC) via a radio channel, including via the Gonets satellite communication system. For DBGAS, the GLONASS satellite navigation system is provided.
ДБГАС состоит (фиг.2) из герметичного цилиндрического аппаратурного модуля ДБГАС 1 в составе блока управления 3, источника питания 4. Наружу под радиопрозрачным колпаком 5 вынесены антенна спутниковой системы связи «Гонец» и навигации «Глонасс» 6 с абонентским пунктом 7, проблесковый световой маяк 8 и радиоантенна 9, которые установлены на поплавке 10, изготовленном из синтактического материала. Сигнальный кабель 11 заведен в аппаратурный модуль 1 с помощью гермоввода 2-1; для страховки сигнального кабеля от рывков применяются страховочные фалы 13, которые крепятся к сигнальному кабелю 11 с помощью специальных зажимов 14. Последовательно, на сигнальном кабеле подключаются все восемь элементов «гирлянды» гидрофонных модулей 2 (фиг.3).DBGAS consists (Fig. 2) of a sealed cylindrical hardware module DBGAS 1 as part of a control unit 3, a
Источник питания 4 собран из литиевых батарей МРЛ-200, которые обеспечивают непрерывную работу ДБГАС не менее 100 суток.
Поплавок 10, изготовленный из синтактических материалов, обеспечивает ДБГАС необходимую плавучесть.The
Абонентский пункт спутниковой системы связи «Гонец» 7 с помощью антенны 6 осуществляет передачу гидрофизической и служебной информации в центр обработки данных (ЦОД), а навигационная система «Глонасс» производит определение места ДБГАС. Световой маяк (СМ) включается в темное время суток (включение осуществляется с помощью светодиода) и работает в цикличном режиме, с периодичностью 30 с.The subscriber station of the Gonets satellite communication system 7, using the
С помощью радиоантенны 9 осуществляется радиообмен между ДБГАС и обеспечивающим судном. Одновременно радиоантенна играет роль активного радиолокационного ответчика.Using the radio antenna 9, a radio is exchanged between the DBGAS and the supply vessel. At the same time, the radio antenna plays the role of an active radar transponder.
Блок управления 3 представляет собой микроконтроллер, который управляет всеми устройствами ДБГАС по заданной программе или по команде, полученной по радиоканалу.Control unit 3 is a microcontroller that controls all DBGAS devices according to a given program or by a command received via a radio channel.
БУ 3 (фиг.2. поз.17) включает (выключает) по программе световой маяк (СМ) 8, абонентский блок спутниковой системы связи и навигации (СССН) 7. БУ 3 через антенну 9 готов отразить локационный сигнал со стандартного радиолокатора, позволяющий четко отметить местоположение станции на поверхности моря.BU 3 (Fig. 2, item 17) turns on (turns off) a light beacon (SM) 8, a subscriber unit of a satellite communications and navigation system (CCCH) 7. BU 3 through antenna 9 is ready to reflect the location signal from a standard radar, allowing clearly mark the location of the station on the sea surface.
На фиг.3 поз.2 соответствует гидрофонному модулю гирлянды гидрофонов 2. Гидрофонный модуль 2 представляет собой гидрофон с предварительным усилителем. Станция оснащена вертикальной эквидистантной 8-элементной гирляндой гидрофонов (регистрируется суммарный сигнал, т.е. формируется линейная антенна с диаграммой направленности, ориентированной вдоль горизонта), установленной в подводном звуковом канале (ПЗК). Для выравнивания гирлянды гидрофонов в линию используется груз (поз.12). Частотный диапазон 0.5-2000 Гц, как антенна-гирлянда гидрофонов 2 используется в частотном диапазоне 30-2000 Гц.In Fig. 3, pos. 2 corresponds to a hydrophone module of a garland of
На фиг.4 приведена структурная схема гидроакустической станции. Блок анализа 17 состоит из двух составных частей: поз.17-1 соответствуют блоку преобразования сигналов, где производится усиление и ограничение сигнала в полосе частот 0.5-2000 Гц 18, оцифровывание с помощью 8-канального аналого-цифрового преобразователя 19 частотой квантования 4800 Гц, далее производится суммирование сигналов 20 для формирования антенны с диаграммой, ориентированной горизонтально, и поз. 17-2 соответствуют блоку анализа и принятия решений. Здесь позиции 21 и 22 соответствуют фильтрам нижних (ФНЧ) и верхних частот (ФВЧ) с частотой среза 100 Гц, т.е. частотный диапазон 0,5-2000 Гц делится на два частотных поддиапазона 0,5-100 Гц и 100-2000 Гц.Figure 4 shows the structural diagram of the sonar station. The analysis block 17 consists of two components: pos. 17-1 correspond to the signal conversion block, where the signal is amplified and limited in the frequency band 0.5-2000
Прореживание выборок 23 в 16 раз производится посредством суммирования по 16 последовательных временных отсчетов, сумма которых будет соответствовать текущему временному отсчету. На выходе с поз.23 имеем временной ряд с частотой выборки, равной 300 Гц.Thinning out of
Поз.24-25, 28-31 соответствуют цифровым полосовым фильтрам соответственно в полосе частот: 0,5-10 Гц (инфранизкочастотный гидроакустический канал); 10-100 Гц (низкочастотный гидроакустический канал); 100-500 Гц; 500-1000 Гц; 1000-1500 Гц; 1500-2000 Гц.Pos.24-25, 28-31 correspond to digital band-pass filters, respectively, in the frequency band: 0.5-10 Hz (infra-low-frequency sonar channel); 10-100 Hz (low-frequency sonar channel); 100-500 Hz; 500-1000 Hz; 1000-1500 Hz; 1500-2000 Hz.
Дальнейшее прореживание временных выборок, соответствующее частоте выборок 300 Гц в 10 раз, производится посредством суммирования 10 последовательных временных отсчетов, сумма которых будет соответствовать текущему временному отсчету. На выходе с поз.33 имеем временной ряд с частотой выборки, равной 30 Гц.Further decimation of time samples corresponding to a sampling frequency of 300 Hz by a factor of 10 is performed by summing 10 consecutive time samples, the sum of which will correspond to the current time sample. At the output from pos. 33, we have a time series with a sampling frequency of 30 Hz.
Поз.34 представляет собой пороговое устройство, запускающее блок анализа 26, реализующее алгоритм по поиску статистических параметров слабых землетрясений, предваряющих сильные землетрясения, рассмотренные в аналогах [3-6]. Пороговое устройство 34 запускает блок анализа 26 при превышении текущего значения сигнала на величину 6 дБ, усредненный заданный фоновый уровень, после чего само пороговое устройство отключается. При обнаружении прогностических статистических параметров вырабатывается определенный код в формирователе 27.Pos. 34 is a threshold device that starts
Блок анализа 26, реализующий алгоритм прогнозирования землетрясений, рассмотренный в аналогах [3-6] с момента включения, в течение 1 мин анализирует статистические параметры слабых землетрясений. По истечении 1 мин блок 26 отключается и выдает команду на включение порогового устройства 34.
Блок анализа 32, реализующий алгоритм прогнозирования землетрясений, рассмотренный в налогах [7-8], работает непрерывно и производит поиск амплитудных модуляций, с периодами модуляции от 1000-10000 с. Из рассмотрения исключаются периоды, соответствующие периодам приливно отливных течений 6, 12 и 24 часов. При обнаружении амплитудной модуляции с определенным периодом вырабатывается определенный код в формирователе 27.
Блок анализа 37, реализующий анализ параметров Т-волн сильных землетрясений по алгоритмам прогнозирования цунами, рассмотренным в [9-10] и предложенным авторами на предмет обнаружения прогностических параметров волн-цунами, работает в циклическом режиме запускаемый пороговым устройством 38. Пороговое устройство 38 запускает блок анализа 37 при превышении текущего уровня по модулю сигнала сильного землетрясения на величину 10 дБ заданного усредненного фонового уровня. При этом блок 38 отключается. Блок 44 анализирует отношения 10 lg x1 2/x2 2, 10 lg t1/t2, 10 lg х3 2/x4 2, 10 lg t3 2/t4 2, где x1 2, x2 2, x3 2, x4 2 есть сумма энергии соответственно в полосе частот 0.5-100, 0.5-10, 100-2000, 100-500 Гц в течение времени, при котором уровень сигнала по модулю превышает усредненный заданный фоновый уровень на 6 дБ. При этом если временной отрезок окажется меньше 1 мин, результат обнуляется и процесс анализа прекращается. Выдается команда на запуск порогового устройства 45. Временные отрезки t1, t2, t3, t4, в течение которых соответствующие уровни сигналов в полосе частот 0.5-100, 0.5-10, 100-2000, 100-500 Гц превышают заданные фоновые уровни на величину 6 дБ. При достижении определенных величин отношений вырабатывается определенный код в формирователе (поз.27. фиг.4) и передается в абонентный пункт ССС «Гонец» (поз.7. фиг.2). Кроме того, код содержит следующую служебную информацию: текущее время, параметры местоположения определяемой спутниковой системы навигации «Глонасс».The
Информация передается в центр обработки с помощью абонентского пункта 7 и антенны 6 спутниковой системы связи «Гонец».Information is transmitted to the processing center using the subscriber station 7 and
В системе прогнозирования землетрясения и цунами предполагается использовать одновременно не менее 4 пространственно разнесенных и синхронно работающих ДБГАС. Замена источников питания ДБГАС производится не реже 100 суток. При замене источников могут производиться профилактические работы ДБГАС, после чего производится повторная постановка. Повторная постановка ДБГАС может производиться в других географических координатных точках.In the earthquake and tsunami forecasting system, it is proposed to use at least 4 spatially separated and synchronously operating DBGASs simultaneously. Replacement of DBGAS power sources is carried out at least 100 days. When replacing the sources, preventive maintenance of DBGAS can be carried out, after which re-setting is performed. Re-setting DBGAS can be performed at other geographical coordinate points.
Источники информацииInformation sources
1. Малашенко А.Е., Малашенко А.А., Деревнин В.А., Леоненкоа Р.В., Сохатюк М.Ю. Аппаратура передачи данных гидрофизической информации с помощью спутниковой системы связи. Патент РФ на ПМ №75117, Н04В 1/00, 15.03.2005 г.1. Malashenko A.E., Malashenko A.A., Derevnin V.A., Leonenkoa R.V., Sokhatyuk M.Yu. Equipment for transmitting hydrophysical information data using a satellite communication system. RF patent for PM No. 75117,
2. Малашенко А.Е. Перунов В.В., Филимонов В.И., Рожков B.C. Автономная буйковая гидрофизическая станция. Патент РФ на ПМ №61245, G01S 1/00, 01.11.2005 г.2. Malashenko A.E. Perunov V.V., Filimonov V.I., Rozhkov B.C. Autonomous displacing hydrophysical station. RF patent for ПМ №61245,
3. Моргунов В.А. Способ оперативного прогнозирования землетрясений, тектонических и техногенных подвижек. Патент РФ №2106001, G01V 9/00, 1996 г.3. Morgunov V.A. A method for the operational prediction of earthquakes, tectonic and technogenic movements. RF patent No. 2106001, G01V 9/00, 1996
4. Хамидулин Я.Н. Способ контроля землетрясений. Патент РФ №2102780, G01V 9/00, 1996 г.4. Khamidulin Ya. N. Earthquake control method. RF patent No. 2102780, G01V 9/00, 1996
5. Трофимов Р.С., Шахраманьян М.А., Махутов Н.А., Нигметов Г.М., Петров В.П. Способ определения среднесрочных предвестников землетрясения. Патент РФ №2233461, G01V 9/00, 2002 г.5. Trofimov RS, Shahramanyan MA, Makhutov N.A., Nigmetov G.M., Petrov V.P. A method for determining medium-term earthquake precursors. RF patent No. 2233461, G01V 9/00, 2002
6. Каррыев Б.С., Косарев В.Г., Курбанов М.К., Аширов Т.А. Способ прогнозирования землетрясений. Патент №1389473, G01V 1/00, 1995 г.6. Karryev B.S., Kosarev V.G., Kurbanov M.K., Ashirov T.A. A method for predicting earthquakes. Patent No. 1389473,
7. Давыдов В.Ф., Щербаков А.С., Комаров Е.Г., Малков Я.В. Бурков В.Д. Способ предсказания землетрясений. Патент РФ №2130195, G01V 1/00, 1998 г.7. Davydov V.F., Scherbakov A.S., Komarov E.G., Malkov Y.V. Burkov V.D. Earthquake prediction method. RF patent No. 2130195,
8. Давыдов В.Ф., Шахраманьян М.А., Нигметов Г.М., Шалаев B.C., Шипов А.В. Способ краткосрочного предсказания землетрясений. Патент РФ №2181205, G01V 9/00, 2000 г.8. Davydov V.F., Shahramanyan M.A., Nigmetov G.M., Shalaev B.C., Shipov A.V. A short-term earthquake prediction method. RF patent No. 2181205, G01V 9/00, 2000
9. Ставров К.Г., Парамонов А.А., Аносов B.C. Способ определения предвестника цунами. Патент РФ №2292569, G01V 1/38, 2005 г.9. Stavrov K.G., Paramonov A.A., Anosov B.C. A method for determining the tsunami precursor. RF patent No. 2292569,
10. Иванов В.В., Лопатников С.Л., Рок В.Е. Способ установления цунамигенности происшедшего подводного землетрясения. Патент РФ №1584585, G01V 1/00, 1995 г.10. Ivanov V.V., Lopatnikov S.L., Rock V.E. A method for establishing tsunamigenicity of an underwater earthquake. RF patent No. 1584585,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137026/28A RU2405176C2 (en) | 2008-09-15 | 2008-09-15 | Drift buoy hydroacoustic station to reveal signs of large earthquake and tsunami |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008137026/28A RU2405176C2 (en) | 2008-09-15 | 2008-09-15 | Drift buoy hydroacoustic station to reveal signs of large earthquake and tsunami |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008137026A RU2008137026A (en) | 2010-03-20 |
RU2405176C2 true RU2405176C2 (en) | 2010-11-27 |
Family
ID=42137014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008137026/28A RU2405176C2 (en) | 2008-09-15 | 2008-09-15 | Drift buoy hydroacoustic station to reveal signs of large earthquake and tsunami |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2405176C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555498C2 (en) * | 2013-10-14 | 2015-07-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Open ocean tsunami wave indicator-signalling device |
RU2770130C1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-04-14 | Владимир Васильевич Чернявец | Drifting buoy hydroacoustic station for determining the precursors of strong earthquakes and tsunamis in ice-covered water areas |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515170C2 (en) * | 2012-08-24 | 2014-05-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ | Mobile self-contained underwater seismic-hydroacoustic station for exploration of hydrocarbons on water area of arctic shelf |
CN109298452B (en) * | 2018-09-12 | 2023-08-01 | 国家***第一海洋研究所 | Satellite transmission submarine seismic detection device |
-
2008
- 2008-09-15 RU RU2008137026/28A patent/RU2405176C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Красный М.Л., Малашенко А.Е. Морские исследования и приборостроение на Сахалине. Вестник ДВО РАН, 2004, №1, с.3-10. У Тон Иль и др. Методические разработки прогноза сильных землетрясений гидроакустическими методами. Морские исследования и технологии изучения природы Мирового океана, 2005, вып.1. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555498C2 (en) * | 2013-10-14 | 2015-07-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Open ocean tsunami wave indicator-signalling device |
RU2770130C1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-04-14 | Владимир Васильевич Чернявец | Drifting buoy hydroacoustic station for determining the precursors of strong earthquakes and tsunamis in ice-covered water areas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008137026A (en) | 2010-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Greene Jr et al. | Characteristics of marine seismic survey sounds in the Beaufort Sea | |
Okal | T-phase stations for the International Monitoring System of the Comprehensive Nuclear-Test Ban Treaty: A global perspective | |
RU2536836C1 (en) | System for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment | |
RU2405176C2 (en) | Drift buoy hydroacoustic station to reveal signs of large earthquake and tsunami | |
RU2410725C2 (en) | Bouy hydroacoustic station for detecting signs of strong earthquakes and tsunamis | |
RU2424538C1 (en) | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel | |
RU2624607C1 (en) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment | |
Reid et al. | Microearthquake studies using sonobuoys: Preliminary results from the Gulf of California | |
RU2356069C2 (en) | Method of profiling bed loads | |
RU2292569C1 (en) | Method of determining tsunami precursor | |
RU2457514C1 (en) | Method of determining tsunami precursor | |
RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
RU2602770C1 (en) | Method of hydrophysical and geophysical fields acoustic tomography in marine environment | |
RU2395822C2 (en) | Cable bottom hydroacoustic station to detect killer quake signs | |
RU2319984C2 (en) | System for definition of the vibrations of water surface | |
RU2395820C2 (en) | System to detect killer quake signs | |
RU2455664C1 (en) | Method of determining tsunami precursor | |
RU2433430C2 (en) | Method for determining possibility of occurrence of catastrophic phenomena | |
RU2602993C1 (en) | System of acoustic tomography of hydrophysical and geophysical fields in marine environment | |
RU2413249C2 (en) | Hydroacoustic method for determining forerunners of severe earthquakes and tsunami | |
Heleno et al. | Observations of high-frequency harmonic tremor in Fogo, Cape Verde Islands | |
RU2451310C1 (en) | Method for determining probability of catastrophic phenomena | |
RU2503980C2 (en) | System for determining water surface vibrations | |
RU2770130C1 (en) | Drifting buoy hydroacoustic station for determining the precursors of strong earthquakes and tsunamis in ice-covered water areas | |
Levchenko et al. | Long-term seismological sea-bottom monitoring using autonomous bottom stations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110916 |