ISSN: 0131-6230,  eISSN: 2312-6965 , DOI: 10.21455/si, http://elibrary.ru/title_about.asp?id=25597).

English translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),

https://link.springer.com/journal/11990

Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 1, с.29-39.   DOI: 10.21455/si2018.1-3

The metadata in English is presented at the end of the article!

 

УДК 550.34

 

 

Система автоматического мониторинга сейсмичности Европейской Арктики

 

© 2018 г. А.В. Фёдоров, В.Э. Асминг,  З.А. Евтюгина, А.В. Прокудина

 

Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”,
г. Апатиты, Мурманская обл., Россия

Автор для переписки: А.В. Федоров, e-mail: AFedorov@krsc.ru

 

Аннотация

Представлено описание автоматической системы мониторинга сейсмичности Европейской Арктики, построенной на основе международной сети сейсмических станций, расположенных в регионе. Ядро системы – разработанный авторами комплекс программ автоматического обнаружения и локации сейсмических событий NSDL. Программный комплекс NSDL предназначен для организации автоматического мониторинга сейсмической активности какого-либо региона с помощью сети сейсмостанций, сейсмических групп или отдельных трехкомпонентных сейсмостанций. Описываемая система имеет два уровня. На первом уровне работают программы обработки данных одиночных станций, реализующие алгоритмы детектирования и предварительной локации сейсмических событий по записям отдельных трехкомпонентных сейсмических станций и сейсмических групп. Второй уровень – программа ассоциации результатов обработки данных отдельных станций, которая выполняет совместную локацию по сети станций на основе событий и фаз сейсмических волн, обнаруженных на первом уровне обработки. NSDL позволяет использовать набор одномерных слоистых скоростных моделей при локации удаленных событий, пути распространения волн от которых проходят через участки среды с различающимися скоростными свойствами. При одностанционной и совместной (по сети станций) обработке сейсмических событий решения об истинности или ложности обнаруженных претендентов принимаются на основе байесовского классификатора, базирующегося на оценке ряда амплитудных, спектральных и поляризационных параметров. Применение системы для мониторинга сейсмичности в Арктическом регионе показало высокую достоверность автоматически полученных результатов, позволило значительно ускорить процесс составления окончательных, проверенных интерпретатором, каталогов, а также значительно повысить представительность результирующего бюллетеня за счет слабых событий. Достигаемая за счет применения описанного комплекса детализация позволяет по новому взглянуть на развитие и структуру сейсмического процесса в Европейской Арктике, в частности регистрировать сейсмические события, связанные не только с тектоническими процессами, но и процессами деструкции криосферы.

 

Ключевые слова: сейсмический мониторинг, сейсмическая локация, детектирование сейсмических событий, западная Арктика.

 

Цитируйте эту статью как: Фёдоров А.В., Асминг В.Э.,  Евтюгина З.А., Прокудина А.В. Система автоматического мониторинга сейсмичности Европейской Арктики // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 1. C.29–39. DOI: 10.21455/si2018.1-3

 

Литература

 

Асминг В.Э., Фёдоров А.В. Возможности применения автоматического детектора-локатора сейсмических событий по одиночной станции для детальных сейсмологических наблюдений // Сейсмические приборы. 2014. Т. 50, № 3. C.19–29.

Асминг В.Э., Кременецкая Е.О., Виноградов Ю.А., Федоров А.В. О применении наивных байесовских классификаторов в сейсмологии // Сейсмические приборы. 2015. Т. 51, № 4. C.29–40.

Данилов А.В., Антоновская Г.Н., Конечная Я.В. Особенности установки пунктов регистрации сейсмических событий в Арктическом регионе России // Сейсмические приборы. 2013. Т. 49, № 3. С.5–24.

Рогожин Е.А., Антоновская Г.Н., Капустян Н.К. Современное состояние и перспективы развития системы сейсмического мониторинга Арктики // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 1. С.58–69.

Степнов А.А., Коновалов А.В., Гаврилов А.В., Манайчев К.А. Автоматическая система на базе Earthworm для расчёта параметров очага локальных землетрясений в режиме реального времени // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 4. С.14–32. DOI: 10.21455/si2016.4-2

Asming V.E., Fedorov A.V. Possibility of using a single three-component station automatic detector–locator for detailed seismological observations // Seismic Instruments. 2015. V. 51, N 3. P.201–208. DOI: 10.3103/S0747923915030032

Bondár I., North R. Development of calibration techniques for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT) international monitoring system // Phys. Earth Planet. Inter. 1999. V. 113. N 1–4. P.11–24. DOI: https://doi.org/10.1016/S0031-9201(99)00033-3

Freiberger W.F. An approximate method in signal detection // Quarterly Appl. Math. 1963. V. 20. P.373–378.

Gibbons S.J., Asming V., Fedorov A., Fyen J., Kero J., Kozlovskaya E., Kværna T., Liszka L., Näsholm S.P., Raita T., Roth M., Tiira T., Vinogradov Yu. The European Arctic: A laboratory for seismoacoustic studies // Seism. Res. Lett. 2015. V. 86, N 3. P.917–928. DOI: 10.1785/ 0220140230

Kortström J., Uski M., Tiira T., Korja A. Data processing and analysis system for the Pyhäjoki seismic network, Report T-86, Institute of Seismology, University of Helsinki. Helsinki, Finland, 2012. 15 p. ISBN 978-952-10-5063-3

Kortström J., Tiira T., Kaisko O. Automatic data processing and analysis system for monitoring region around a planned nuclear power plant // Advances in Geosciences. 2016. V. 41. P.73–81. DOI:10.5194/adgeo-41-73-2016

Lindblom E. Microearthquake Study of End-glacial Faults in Northern Sweden, Licentiate thesis, Uppsala Universitet, Uppsala, Sweden. 2011. URL: http://uu.diva-portal.org/smash/get/diva 2:456600/FULLTEXT01.pdf

Olivieri M., Clinton J. An almost fair comparison between Earthworm and SeisComp3 // Seismol. Res. Lett. 2012. V. 83, N 4. P.720–727. DOI: 10.1785/0220110111

Ringdal F., Kvaerna T. A multi-channel processing approach to real time network detection, phase association, and threshold monitoring // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1989. V. 79, N 6. P.1927–1940.

 

Сведения об авторах

 

ФЁДОРОВ Андрей Викторович заместитель директора по науке, кандидат физико-математических наук, Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”. 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14. Тел.: +7(81555) 79-494. E-mail: Afedorov@krsc.ru

 

АСМИНГ Владимир Эрнестович – кандидат физико-математических наук,  ведущий научный сотрудник, Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”. 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14. Тел.: +7(81555) 79-365. E-mail: asmingve@mail.ru

 

ЕВТЮГИНА Зинаида Анатольевна – кандидат биологических наук, научный сотрудник, Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”. 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14. Тел.: +7(81555) 79-329. E-mail: zina_evt@mail.ru

 

ПРОКУДИНА Анжелика Валентиновна – младший научный сотрудник, Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН”. 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14. Тел.: +7(81555) 79-315. E-mail: prolika@mail.ru

 

METADATA IN ENGLISH

 

About the journal

SEISMICHESKIE PRIBORY, ISSN: 0131-6230, eISSN: 2312-6965, DOI: 10.21455/si,

http://elibrary.ru/title_about.asp?id=25597)

English Translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),

https://link.springer.com/journal/11990

 

The system of automatic monitoring of the seismicity
of the European Arctic

 

A.V. Fedorov, V.E. Asming, Z.A. Jevtjugina, A.V. Prokudina

 

Kola Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences, Apatity, Murmansk region, Russia

Corresponding author: A.V. Fedorov, e-mail: AFedorov@krsc.ru

 

Abstract. The paper describes the automatic system for monitoring the seismicity of the European Arctic, built on the basis of a network of seismic stations of a different countries located in the region. The core of the system is the software package for automatic detection and location of seismic events NSDL developed by the authors. NSDL is designed to monitor automatically the seismic activity of a region using a network of seismic stations, seismic arrays or individual three-component seismic stations. The described system has two levels. The first level includes single station processing programs that implement algorithms for detecting and pre-locating seismic events from the data of individual three-component seismic stations and seismic arrays. The second level is the program of association of the results of processing for individual stations performing joint location on the network of stations on the basis of events and phases of seismic waves detected at the first level of the processing. NSDL allows to use of a set of one-dimensional layered velocity models for the location of distant events, the propagation paths of waves from which cross regions of the medium with different velocity properties. Decisions on the truth or falsity of the detected candidate events are made by Bayesian classifiers, based on the evaluation of a number of amplitude, spectral, and polarization parameters, both for single-station and joint seismic event processing. The application of the system for seismic monitoring in the Arctic region showed high reliability of automatic results, significantly accelerated the process of compiling final catalogs, verified by analysts, and significantly increased the representativeness of the resulting bulletin due to weak events. The detailing achieved through the application of the described system allows us to take a fresh look at the development and structure of the seismic process in the European Arctic, in particular, to record seismic events associated not only with tectonic processes, but also with cryosphere destruction processes.

 

Keywords:  seismic monitoring, seismic location, seismic event detection, western Arctic.

 

About the authors

 

FEDOROV Andrey Viktorovich  Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Deputy Director for Science, Kola Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences. 184209, Apatity, Murmansk region, Fersman Str. 14. Phone: +7(81555) 79-494. E-mail: andrey_v_fedorov@inbox.ru

 

ASMING Vladimir Ernestovich – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, leading researcher, Kola Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences. 184209, Apatity, Murmansk region, Fersman Str. 14. Phone: +7(81555) 79-365. E-mail: asmingve@mail.ru

 

JEVTJUGINA Zinaida Anatolievna – Candidate of Biolological Sciences, Researcher, Kola Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences. 184209, Apatity, Murmansk region, Fersman Str. 14. Phone: +7(81555) 79-329. E-mail: zina_evt@mail.ru

 

PROKUDINA Anzheloka Valentinovna – Researcher, Kola Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences. 184209, Apatity, Murmansk region, Fersman Str. 14. Phone: +7(81555) 79-315. E-mail: prolika@mail.ru

 

Cite this article as: Fedorov A.V., Asming V.E., Jevtjugina Z.A., Prokudina A.V. The system of automatic monitoring of the seismicity of the European Arctic. Seismicheskie Pribory, 2018, Vol. 54, no 1, pp. 29-39. DOI: 10.21455/si2018.1-3 (in Russ.).

 

English translation of the article will be published in Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online), https://link.springer.com/journal/11990), 2019, Volume 55, Issue 1.