УДК 550.312

Оптимальная геометрия сети

сейсмологических наблюдений на Кавказе

ã 2018 г. В.Ю. Бурмин

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

E-mail: vburmin@yandex.ru

Аннотация

Современная сейсмологическая сеть Кавказа содержит чуть больше трехсот сейсмических станций. И хотя число станций достаточно велико, распределены они по территории Кавказа неравномерно. Поэтому, хотя в целом Кавказская сейсмологическая сеть достаточно эффективна, в различных точках регистрируются землетрясения разного минимального энергетического класса и с разной точностью. Для того чтобы события, происходящие в разных точках Кавказа, система наблюдений регистрировала с одинаковой точностью и одного минимального энергетического класса, необходимо расположить сейсмические станции системы более равномерно по всей территории, т.е. система наблюдений должна иметь оптимальную конфигурацию. Расчет минимальных энергетических классов для оптимальной сейсмологической сети Кавказа из 55 сейсмических станций показывает, что при увеличении каналов регистрации, равном 50000, сеть будет надежно регистрировать на всей территории Кавказа землетрясения энергетического класса 9 и более, что соответствует магнитуде 2.6. При этом положение сейсмических станций оптимальной сети на территории Кавказа определяется с точностью до параллельного сдвига и произвольного поворота всей системы наблюдения. Значения ошибок в определении координат эпицентров землетрясений по широте и по долготе внутри сети не превысят 1.0 км. Значения ошибок в определении глубин очагов землетрясения системой в центре сети не будут превышать 1.0 км, а на всей территории Кавказа - 10 км.

Ключевые слова: сейсмические станции, оптимальная геометрия сейсмических сетей, энергетический класс землетрясения, магнитуда землетрясения, гипоцентр.

Цитируйте эту статью как: Бурмин В.Ю. Оптимальная геометрия сети сейсмологических наблюдений на Кавказе // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 3. C.56–69. DOI: 10.21455/si2018.3-4

Литература

Аранович З.И. О методе выбора оптимального расположения станций в локальной системе наблюдений // Методика и результаты оценки эффективности региональных систем сейсмических наблюдений. Тбилиси: Мецниереба, 1980. С.150–157.

Аранович З.И., Ахалбедашвирли А.М., Гоцадзе О.Д, Деканосидзе Ц.А. Методика расчета эффективности сети региональных сейсмических станций на примере Кавказа // Вопросы оптимизации и автоматизации сейсмических наблюдений. Тбилиси: Мецниереба, 1977. С.27–57.

Бурмин В.Ю. Задача планирования эксперимента и обусловленность систем линейных алгебраических уравнений // Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1976. № 2. С.195–200.

Бурмин В.Ю. Оптимальное расположение сейсмических станций при регистрации близких землетрясений // Физика Земли. 1986. № 5. С.34–42.

Бурмин В.Ю. Оптимизация сейсмических сетей и определение координат землетрясений. М.: ОИФЗ РАН, 1995. 180 с.

Бурмин В.Ю. Оценка эффективности сети сейсмологических наблюдений на Кавказе // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 2. С.24–32. DOI: 10.21455/si2018.2-2

Бурмин В.Ю., Аветисян А.М., Сергеева Н.А., Казарян К.С. Некоторые закономерности проявления современной сейсмичности Кавказа // Сейсмические приборы. 2013. Т. 49, № 4. С.68–74.

Бурмин В.Ю., Ахметьев В.М. Погрешности в определении параметров гипоцентров близких землетрясений эффективность системы сейсмологических наблюдений // Вулканология и сейсмология. 1994. № 2. С.109–128.

Бурмин В.Ю., Нго Тхи Лы, Кондоская Н.В., Ахметьев В.М. Анализ геометрии современной сети сейсмических станций и определение положения дополнительных станций на территории Северного Вьетнама // Физика Земли. 1992. № 6. С.123–128.

Бурмин В.Ю., Нгуен Ван Фонг, Аветисян А.М. Планирование оптимальной региональной сети сейсмологических наблюдений на примере Армении // Вулканология и сейсмология. 2000. № 6. С.66–79.

Бурмин В.Ю., Нгуен Ван Фонг. Планирование оптимальной региональной сети сейсмологических наблюдений для Юго-Восточной Азии // Вулканология и сейсмология. 2001. № 1. С.68–75.

Джибладзе Э.А. Номограмма для определения величины K землетрясений Кавказа // Физика Земли. 1971. № 11. С.95–98.

Кийко А. Методы оптимального планирования региональных сетей сейсмических станций // Вычислительные методы в геофизике. М.: Наука, 1981. С.82–84.

Нгуен Куй Хи, Фам Ван Тхук, Фам Лой Ву и др. Оптимальное дополнение сейсмической сети на территории Вьетнама методом планирования сейсмического эксперимента // Результаты исследований института “Науки о Земле” 1977–1978 гг. Сер. Физика Земли. Ханой: Национальный исследовательский центр наук Вьетнама, 1979. С.9–31. (на вьетнамском языке).

Папалашвилли В.Г., Чичинадзе В.К. Развитие сейсмологии в Грузии. Тбилиси: Изд-во GCI, 1999. 135 с.

Саваренский Е.Ф., Сафронов В.В., Пешков А.Б., Вербова Л.Д., Пешкова И.В. Оптимальное размещение сейсмических станций с позиции минимизации погрешности определения эпицентра // Физика Земли. 1979. № 8. С.64–71.

Bartal Ya., Somer Z., Leonard G., Steinberg D.M., Horin Yo.B. Optimal Seismic Networks in Israel in the Context of the Comprehensive Test Ban Treaty // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2000. V. 90, N 1. P.151–165.

Kijko A. An algorithm for the optimum distribution of a regional seismic network – I // Pure Appl. Geophys. 1977a. V. 115, N 4. P.999–1009.

Kijko A. An algorithm for the optimum distribution of a regional seismic network – II. An analysis of the accuracy of location of local earthquakes depending on the number of seismic stations // Pure Appl. Geophys. 1977b. V. 115, N 4. P.1011–1021.

Rabinowitz N., Steinberg D.M. Optimal configuration of a seismographic network: A statistical approach // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1990. V. 80, N 1. P.187–196.

Sato Y. Optimum distribution of seismic observation points // Zisin J. Seismol. Soc. Japan. 1965. V. 18, N 1. P.9–14.

Sato Y., Skoko D. Optimum distribution of seismic observation points. II // Bull. Earthquake. Res. Inst. 1965. V. 43, N 3. P.451–458.

Steinberg D.M., Rabinowitz N. Optimal seismic monitoring for event location with application to On Site Inspection of the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty // Metrika. 2003. V. 58, N 1. P.31–57.

Steinberg D.M., Rabinowitz N., Shimshoni Ya., Mizrachi D. Configuring a seismographic network for optimal monitoring of fault lines and multiple sources // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1995. V. 85, N 6. P.1847–1857.

Сведения об авторе

БУРМИН Валерий Юрьевич – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(495) 254-68-95. E-mail: burmin@ifz.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

Optimal geometry of the seismological network

observations in the Caucasus

V.Yu. Burmin

Schmidt Institute of Physics of the Earth of the RAS, Moscow, Russia

E-mail: vburmin@yandex.ru

Abstract. The modern seismological network of the Caucasus contains a little more than three hundred seismic stations. Despite the fact that the number of stations is rather large, they are not evenly distributed on the territory of the Caucasus. Therefore, in spite of the fact that in general the Caucasian seismological network is quite effective, earthquakes of different minimum energy class and with different accuracy are recorded at different points. To ensure that events occurring at different points in the Caucasus, the observation system records with the same accuracy and one minimum energy class, it is necessary that the seismic stations of the system be located more evenly throughout the territory, that is, the observation system should have an optimal configuration. Calculation of the minimum energy classes for the optimal seismic network of the Caucasus of 55 seismic stations shows that if an increase of all stations will 50,000, then they will confidently register earthquakes of the energy class k=9 and more in the whole territory of the Caucasus, which corresponds to the magnitude of m=2.6. The errors in the determination of the coordinates of epicenters of earthquakes in latitude and longitude within the network will not exceed 1.0 km. The errors in determining depths of earthquake foci in the center of the network will not exceed 1.0 km, in the entire Caucasus – 10 km.

Keywords: seismic stations, optimal geometry of seismic networks, energy class of earthquake, earthquake magnitude and hypocenter.

About the author

BURMIN Valery Yurievich – Doctor of Physics and Mathematics, Principal Scientist, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, stroenie 1. Phone: +7(495) 254-68-95. E-mail: burmin@ifz.ru

Cite this article as: Burmin V.Yu. Optimal geometry of the seismological network observations in the Caucasus. Seismicheskie Pribory, 2018, Vol. 54, no. 3. pp. 56–69. (in Russian). DOI: 10.21455/si2018.3-4

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 3.