В рамках проекта РНФ 20-17-00180 «Развитие сценарного подхода в задачах оценки сейсмической опасности и риска» в 2024 г. выполнены следующие работы.
Проведено построение полной модели сейсмического режима региона Алтай-Саяны-Прибайкалье. В качестве исходных данных использован объединенный каталог региона за 1982-2021 гг., разработанный в 2022 г. в рамках основного проекта РНФ. Оценка параметров проводилась отдельно для двух регионов: Алтай-Саяны и Прибайкалье. Получены оценки представительной магнитуды в каталоге, региональные оценки параметров A и b закона Гутенберга-Рихтера для магнитудно-частотного распределения (МЧР) и фрактальной размерности для полного каталога и для каталога независимых (фоновых событий), оценка максимальной возможной магнитуды Mmax. Для разделения каталога на фоновые и связанные события определено пороговое значение обобщенного расстояния. Оценены параметры афтершоков: параметр наклона МЧР, параметры c и p закона Омори-Утсу. В результате доработки методики моделирования глубин гипоцентров было установлено, что распределение Вейбулла дает наилучшую аппроксимацию распределения глубин гипоцентров. Получена оценка параметров этого распределения. Для обоих регионов по методу среднего положения (МСП), разработанного в рамках данного проекта, получены локальные оценки параметров закона Гутенберга-Рихтера, а также средней продуктивности. В методике учтена необходимость рассмотрения области как минимум в 5 раз большей линейных размеров сильнейшего землетрясения при оценке параметра наклона МЧР. Построены карты и таблицы локальных оценок параметра закона Гутенберга-Рихтера.
Локальные оценки параметров сейсмического режима доступны по ссылкам:
Наклон графика повторяемости https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/b-value.pdf,
Число событий магнитуды М≥3.5 https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/a3_5.pdf,
Число событий магнитуды М≥6.0 https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/a6.pdf,
Число событий магнитуды М≥8.0 https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/a8.pdf,
Средняя продуктивность https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/productivity.pdf
В рамках методики разработан алгоритм включения информации о местах возможного возникновения землетрясений в расчеты параметров землетрясений в синтетическом каталоге. В качестве мест возможного возникновения землетрясений принимаются морфоструктурные узлы, которых определены как опасные в соответствующей задаче распознавания по геолого-геофизическим признакам. В синтетическом каталоге местоположение сильнейших землетрясений ограничивается окрестностями только таких мест. Использование в модели результатов распознавания мест возможного возникновения сильных землетрясений призвано, с одной стороны, выявить места будущих землетрясений, где их проявление еще не известно, либо уменьшить площади территорий на которых ожидаются эпицентры сильных землетрясений и, тем самым увеличить вероятность таких землетрясений на оставшихся территориях. В обоих случаях это должно привести к уменьшению грубых ошибок сейсмического районирования по действующим методикам. Сгенерирован синтетический каталог землетрясений региона Алтай-Саяны-Прибайкалье на основе полной модели сейсмического режима. Полная модель сейсмического режима учитывает афтершоки, опасность от которых составляет около 15-20% общей сейсмической опасности. В синтетическом каталоге афтершоки генерируются по модели ETAS-e. Кроме того, обосновано использование в модели результатов распознавания мест возможного возникновения землетрясений (EPA). При генерации синтетического каталога сначала определяются условное время и магнитуда события по региональному МЧР. Затем по распределению плотности эпицентров данной магнитуды, пересчитанной по таблицам локальных параметров А и b, разыгрывается предварительное положение эпицентра – пространственная ячейка 0.1х0.1 градуса по широте и долготе, внутри которой расположен эпицентр. Более точное положение эпицентра разыгрывается в предположении равномерного распределения плотности эпицентров в ячейке. Затем по распределению Вейбулла генерируется глубина гипоцентра. В случае, если магнитуда события составляет 6 или более, определение координат эпицентра проводится случайно в пределах зон EPA. Формат синтетического каталога: {время в дробных годах; долгота; широта; глубина; магнитуда; уровень иерархии (уровень 0 – основной толчок, уровень 1 – его потомок, уровень 2 – потомок землетрясения первого уровня и т.д.); порядковый номер родителя}.
Синтетические каталоги доступны по следующим ссылкам:
Регион Алтай-Саяны https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/Алтай-Саяны_синт_кат.txt,
Регион Прибайкалье https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/Прибайкалье_синт_кат.txt
Подготовлен калиброванный объединенный каталог землетрясений региона Крым-Кавказ. Использованы данные сборников «Землетрясения в СССР» (1962-1991) «Землетрясения Северной Евразии» (1992-2017), «Землетрясения России» (2018-2021) и каталога Международного сейсмологического агентства (ISC). При объединении этих каталогов решалась задача идентификации дублей по методике работы Воробьевой. Проанализированы корреляционные соотношения между различными магнитудами. В результате использования полученных соотношений, для сильных землетрясений значения приведены к моментной магнитуде, для более слабых – к магнитуде по объемным волнам из каталога ISC (ранее было показано, что эти значения хорошо согласуются). Проведено разделение каталога на фоновые и зависимые события, оценены и картированы параметры сейсмического режима.
Калиброванный каталог региона Крым-Кавказ доступен по ссылке:
https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/Крым-Кавказ.txt
Каталог основных толчков региона Крым-Кавказ доступен по ссылке:
https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/Крым-Кавказ_ОТ.txt
Проведено исследование особенностей характера распределения расстояния между эпицентрами афтершоков и событий-триггеров в разных регионах, в результате которого оказалось, что степенной вид распределения сохраняется лишь в ненормированном варианте. В варианте нормирования расстояний на линейный размер очага основного толчка в большинстве рассмотренных регионов распределение ближе к двумерному нормальному. Этот результат используется для моделирования пространственного распределения афтершоков по модели ETAS-e.
Проведено исследование обобщенных расстояний между афтершоками и событиями-триггерами в лабораторных экспериментах и в вулканической сейсмичности. Эти исследования важны в рамках данного проекта, поскольку позволили усовершенствовать методику определения порога обобщенного расстояния по Байеси для случая слабо выраженного бимодального вида распределения минимальных значений. В оригинальной методике Заляпина такая возможность отсутствует. Показано, что определение порога возможно даже в случае одномодального распределения. Полученные результаты позволили значительно усовершенствовать технологию оценки порогового значения, которая успешно применена для более точного разделения каталога на фоновые и связанные землетрясения.
На примере Курило-Камчатской зоны разработан метод параметризации глубины очага в модели сейсмического режима для зон субдукции. Исследовано распределение глубин гипоцентров относительно дневной поверхности и относительно поверхности слаба по модели Slab-2 [Hayes et al., 2018]. Выделено 3 типа землетрясений: приповерхностные, межплитовые и внутрислабовые. Распределение глубин гипоцентров приповерхностных землетрясений, как оказалось, лучше всего аппроксимируется распределением Вейбулла – аналогично другим рассмотренным в рамках данного проекта регионам. Для межплитовых и внутрислабовых землетрясений наилучшей аппроксимацией оказалось нормальное распределение относительно поверхности слаба со средними значениями соответственно около 15 км и 50 км (положительные значения соответствуют увеличению глубины) и среднеквадратичными отклонениями соответственно около 10 км и 20 км.
Исследовано соответствие разных вариантов построения модели сейсмического режима реальной сейсмичности с помощью L-теста. Сравнивались варианты построения модели методом среднего положения, разработанного в рамках данного проекта, с помощью кругов фиксированного радиуса со значениями в центрах кругов, с помощью метода к-ближайших соседей, с помощью метода сглаживания с коническим ядром. Как оказалось, метод среднего положения дает значительно лучшее соответствие модели реальным данным по сравнению с другими методами. Более того, при применении этого метода хорошо восстанавливается региональное МЧР по сумме локальных распределений, тогда как при использовании других методов наблюдается искажение формы регионального МЧР при суммировании.
Результаты верификации синтетических каталогов с помощью L-теста доступны по ссылке:
https://www.itpz-ran.ru/wp-content/rnf/rnf-20-17-00180/2024/верификация.pdf
Проведено исследование пределов применимости закона Гутенберга-Рихтера по пространству и времени. Обнаружено, что прямолинейный вид МЧР в зонах зарегистрированных сильных землетрясений сохраняется, если размер области пятикратно превышает линейный размер очага самого сильного землетрясения. Показано также, что если рассматривать МЧР вдоль разломных зон, то при небольшой ширине таких зон прямолинейная форма МЧР нарушается в сторону увеличения доли сильнейших землетрясений, но при некоторых значениях ширины зоны прямолинейная форма восстанавливается. При исследовании вариаций МЧР во времени оказалось, что распределения стабильны в области малых магнитуд, но в области больших магнитуд на интервалах времени порядка 5-20 лет отличия могут выходить за пределы статистического разброса. Эти исследования показывают, что характеристическая модель не может лежать в основе моделирования сейсмического режима в целях оценки сейсмической опасности.
По результатам исследований по проекту в 2024 г. опубликовано 5 статей в журналах, индексируемых Scopus не ниже квартиля Q3, одна из статей – Q2. На крупных конференциях представлено 9 докладов по проекту.
