С миллиметровой точностью. Что сегодня делается для изучения сейсмоактивности в разных странах — эксперт

Ученые ЮНЦ РАН проводят мониторинг сейсмоактивности на территории Краснодарского края. В работе используется сеть из 11 GPS-антенн. Их установка была инициирована академиком РАН Владимиром Андреевичем Бабешко. Исследователями впервые получено решение геодинамической задачи по данным российских спутников ГЛОНАСС.

В основе этого решения — ежесуточное определение местоположения пункта наблюдения по сигналам спутников с миллиметровой точностью. По этим данным строится траектория движения блока земной коры в районе расположения пункта наблюдений. В зарубежных наблюдательных сетях используются исключительно спутники GPS (США). Российские спутники системы ГЛОНАСС используют частотное разделение сигнала в отличие от американских, у которых разделение сигнала кодовое. С помощью международного пакета обработки и вспомогательных программ, разработанных в ЮНЦ РАН, было получено решение геодинамической задачи по сигналам спутников ГЛОНАСС и показана возможность их использования для решения задач геодинамики.
Научные руководители исследования – академик РАН Владимир Бабешко и член-корреспондент РАН Валерий Калинчук.

О том, что сделано в ЮНЦ РАН, мы попросили рассказать автора методологии и программ для решения геодинамической задачи по данным спутников GPS, ведущего научного сотрудника кандидата технических наук Валерия Шестопалова.

— Валерий Леонидович, что сейчас делается учеными для изучения сейсмоактивности?
— Прогнозирование землетрясений остается одной из важнейших проблем человечества. В последние годы в мировой практике для ее решения все более популярным становится метод космической геодезии. Он является реализацией механического подхода к решению данной проблемы. Его важность отмечали многие российские и советские сейсмологи. Академик Г.А. Гамбурцев в 1949 году разработал первую систематическую научную программу по поиску предвестников землетрясений, подчеркнув важность поиска, в первую очередь, механических предвестников. Проблеме прогнозирования землетрясений и техногенных катастроф посвятили свои работы десятки российских и зарубежных ученых.
Методами топологической алгебры академик РАН Владимир Андреевич Бабешко открыл новый тип землетрясений, названный «стартовым», поскольку он предшествует коровым сильным землетрясениям, связанным с взаимодействиями литосферных плит.
Наряду с теоретическими исследованиями в последние годы начали внедряться новые экспериментальные методы изучения сейсмичности. В мировой практике для мониторинга эндогеодинамической активности и создания комплексных систем раннего обнаружения сейсмической опасности для территорий с высокими экологическими рисками широкое применение получил метод спутниковой геодинамики.

— Чем Вы занимаетесь в лаборатории математики и механики ЮНЦ РАН?
— Цель нашей работы – разработка математической модели и экспериментальных технологий для поиска механических прогнозных признаков опасных геодинамических явлений, возникающих на территориях с повышенной сейсмической опасностью в сейсмоактивных прибрежных зонах Азово-Черноморского региона и других аналогичных прибрежных зонах Мирового океана. Модель анализирует блочно-иерархическую структуру геологической среды с целью выявления факторов, приводящих к возникновению землетрясения, в том числе «стартового».
Мои научные интересы связаны с развитием этого метода в качестве экспериментальной базы теории «стартового» и других типов землетрясений на территории Краснодарского края.
Основой метода являются сети GPS, измеряющие ежесуточное местоположение с точностью в несколько миллиметров на расстояниях в 1000 км и дающие возможность исследовать непосредственную причину землетрясений — деформации земной коры.

— Какое научное оборудование Вы используете?
— В настоящее время эти исследования проводятся с использованием сети GPS-пунктов. В 2012 году ЮНЦ РАН при участии Кубанского государственного университета и АО «Южморгеология» развернул такую сеть в сейсмоактивных районах Азово-Черноморского побережья Краснодарского края и в Крыму.

– Как аналогичный мониторинг организован в других странах?
– В Японии территория всей страны покрыта сетями из 1000 постоянных GPS-пунктов GEONET c расстояниями между пунктами 15–25 км. В США сейсмоактивный регион Южной Калифорнии контролируется GPS-сетью SCIGN (более 200 пунктов). В результате сотрудничества ученых США, России, Киргизии и Казахстана к 2002 году была создана Центрально-Азиатская сеть из 518 GPS-пунктов. В России на Камчатке в 1997 году развернута региональная сеть GPS Камчатского филиала РАН KAMNET (17 GPS-пунктов).
Страны Средиземноморья, расположенные в зоне коллизии Африканской и Европейской платформ, выполняют мониторинг деформационных процессов методами GPS-измерений. Под эгидой международной геодинамической службы IGS (International GNSS Service) регулярно проводятся программы по измерению деформаций земной коры и прогнозу землетрясений.

– Как сейчас представлена сеть мониторинга ЮНЦ РАН?
– В настоящее время сеть включает 11 пунктов, в работе на данный момент – 8. Программы управления пакетом и первичной обработки созданы в ЮНЦ РАН в среде Linux.
По теме исследований опубликовано 39 научных работ, в том числе 30 в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ, из них 9 в изданиях, входящих в международные базы цитирования.
Исследования в разные годы проходили в соответствии с госзаданием ЮНЦ РАН, целевой программой Роснедра «Геолого-геофизические работы по прогнозу землетрясений» при поддержке РФФИ. Они шли также в рамках договоров ЮНЦ РАН с АО «Южморгеология» по изучению движений земной коры в рамках контрактов государственного мониторинга состояния недр (ГМСН) в составе подпрограммы "Воспроизводство минерально-сырьевой базы, геологическое изучение недр" госпрограммы "Воспроизводство и использование природных ресурсов".

Фото на обложке: Валерий Шестопалов на пункте наблюдения. Хребет Аибга. Краснодарский край. Предоставлено ЮНЦ РАН