Главное

Подробности

Опубликовано 07.05.2024 15:47

Новое решение для мониторинга землетрясений

Дальневосточные учёные создают сеть эффективных сейсмических станций на отечественной элементной базе

В нашей стране систематические и структурированные наблюдения за землетрясениями начались в начале ХХ века, с появлением первых отечественных сейсмометров, а во времена СССР сейсмологические наблюдения получили новый импульс в своём развитии. Одной из важных причин стала необходимость мониторинга ядерных испытаний вероятных противников, а в этом случае сейсмические станции – идеальный инструмент.

Однако, в обыденной жизни, производственной деятельности людей больше заботят природные катастрофы, землетрясения, подвижки земной коры, которые несут разрушения и смерть. Общественность волнует, когда же учёные смогут предсказывать подобные катастрофы более точно, хотя бы как погоду. Ещё в начале XIX века метеорологию считали «гаданием на кофейной гуще» и прогнозные карты по точности находились на уровне народных примет. Однако после того как были открыты физические принципы формирования погоды, построены пункты мониторинга, начали запускать спутники, создавать математические модели и применять ЭВМ, синоптики стали давать довольно точный прогноз примерно на 10 суток. Таким же путём сейчас развивается сейсмология, но ещё недостаточно ясны многие физические принципы, лежащие в основе наблюдаемых явлений. Необходимо построить и решить более сложные математические модели, создать сеть сейсмостанций по всему миру. И только после всего этого учёные смогут более точно прогнозировать землетрясения.

А как же ситуация с сейсмическим мониторингом на Дальнем Востоке? Такие регионы как Камчатка и Сахалин наиболее сейсмически активные, там происходят разрушительные землетрясения. В этих регионах, конечно, уделяют повышенное внимание сейсмичности, но и там, к сожалению, имеющаяся сеть сейсмических станций является недостаточной. Это связано с тем, что обустройство пункта сейсмического мониторинга требует огромных финансовых затрат. А в регионах, где сейсмическая активность ниже, пунктов сейсмического мониторинга ещё меньше.

Из-за недостаточного покрытия территории сетью станций, сейсмологи постоянно сталкиваются с проблемой, что почти все слабые землетрясения и часть средних, которые происходят в этом регионе, не могут полноценно фиксироваться, изучаться, а значит и пополнять базу данных активности того или иного района. Наличие подробного каталога землетрясений является одним из важнейших факторов в предсказании разрушительных событий. Ведь если мы не знаем прошлого, то мы не сможем заглянуть в будущее. То есть чем раньше будет создана максимально подробная сейсмическая сеть, тем раньше учёные смогут получать более точную информацию о землетрясениях и в результате обеспечить их прогноз.  

В поисках решения научные сотрудники Института тектоники и геофизики имени Ю.А. Косыгина (ИТиГ) ДВО РАН Виктор Пупатенко и Константин Рябинкин в 2021 году приступили к работам по созданию оборудования сети малобюджетных, но достаточно эффективных сейсмических станций на отечественной элементной базе, не подверженной никаким санкциям. Такая сейсмическая станция была создана на основе микрокомпьютера «Искра», в качестве регистратора, и 4,5-герцевых геофонов. Этот прибор получил название «СейсмоПро».

Было проведено множество испытаний, в том числе и по сравнению характеристик прибора с  профессиональными широкополосными сейсмическими станциями производства США. Испытания показали, что в частотном диапазоне от 3 до 15 Гц, содержащем значительную часть полезной информации о землетрясениях, точность «СейсмоПро» не уступает зарубежным приборам. Потому наши сейсмические станции при массовом применении могут стать хорошим дополнением к имеющимся широкополосным станциям, повысив чувствительность сети за счёт масштабной регистрации слабых и средних землетрясений. 

Сейчас команда молодых учёных уже имеет опыт применения этих сейсмических станций на площадках ИТиГ ДВО РАН, ТИГ ДВО РАН и других учреждений на территории Хабаровского и Приморского краёв.

Интересным опытом применения нового экспериментального оборудования стало дополнение прибора «СейсмоПро» метеорологическими датчиками. В результате получился универсальный комплекс мониторинга сейсмической и метеорологической обстановки. Электропитание комплекса осуществляется при помощи солнечной батареи и аккумулятора, а передача данных – по каналам сотовой связи. Этот измерительный комплекс рассчитан на круглогодичное автономное использование в жёстких климатических условиях. Испытательным полигоном для проверки возможностей оборудования стала гора Наташа высотой 2000 метров, расположенная на Баджальском хребте в Верхнебуреинском районе Хабаровского края. При выборе места учли, что район труднодоступен и малоизучен; около 10000 лет назад здесь произошло разрушительное землетрясение. Также на вершине горы функционирует сотовая связь, необходимая для передачи научной информации.

В феврале 2024 года под руководством Константина Рябинкина на гору отправилась научная экспедиция, состоящая из молодых учёных, студентов из Хабаровска и Владивостока. Участники экспедиции посвятили её 300-летию образования Российской академии наук, самостоятельно профинансировали её организацию и изготовление научного оборудования. Экспедиция проходила в условиях зимней тайги, на протяжении трёх дней молодые учёные тащили на волокушах научное оборудование, общий вес которого составил 45 кг. Несмотря на все трудности, станция была доставлена на вершину горы, установлена, начала сбор и передачу информации о состоянии окружающей среды. Тем самым было доказано, что разработанное оборудование может проводить мониторинг сейсмо- и метеообстановки, работая автономно в жёстких климатических условиях.

После завершения экспедиции пришли результаты конкурса РНФ. Команда проекта выиграла грант на реализацию своих исследований, а это значит, что при финансовой поддержке разработка системы мониторинга сейсмичности ускорится и выйдет на новый уровень.

Константин РЯБИНКИН

Фото предоставлено автором