Общий закон подобия для землетрясений. Применение к сейсмически активным регионам мира (1104189), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Полученные карты и распределения проанализированы какс учетом тектонических особенностей рассматриваемых регионов, так и с учетомих изменчивости при расчетах в скользящем временном окне. Автором полученыоценки параметров сейсмического риска для крупнейших городов мира ипринципиальных городов в отдельных рассмотренных сейсмически активныхрегионах учитывающие фрактальный характер распределения сейсмичности.Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения, списка литературы и четырех приложений, вынесенных вотдельный том. Общий объем диссертации 111 страниц машинописного текста,который содержит 39 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 62наименований, и четырех приложения на 93 страницах (57 страниц рисунков итаблица на 29 машинописных листов).Выполнение работы. Результаты, изложенные в диссертации, полученыавтором в ходе работы в должности младшего научного сотрудникаМеждународного института теории прогноза землетрясений и математическойгеофизики РАН в период 1993- 2007 гг.Автор глубоко признателен В.Г. Кособокову, А.А. Соловьеву, И.В.Кузнецову, A.И.
Горшкову, Г.М. Молчану, Т.Л. Кронрод, А.В. Ландеру, Б.Г.Букчину сформировавшим научное мировоззрение автора. Автор такжеблагодарен всем сотрудникам Института за дружеское внимание, поддержку иполезные обсуждения во время работы над диссертацией.Основное содержание работыВо Введении дается общая характеристика диссертационной работы,включая вопросы ее актуальности, научной новизны, практической значимости,апробации и личного вклада автора, а также конкретно формулируются цели изадачи исследования и основные результаты работы, выносимые на защиту.Введение завершается изложением структуры и краткого содержаниядиссертационной работы.Глава 1. Алгоритм оценки коэффициентов подобия SCE(Scaling Coefficients Estimation)В Главе представлен общий подход к описанию сложной иерархическойсистемы – Общий закон подобия для землетрясений (ОЗПЗ), обобщающийфундаментальное соотношение Гуттенберга-Рихтера.
ОЗПЗ учитывает4фрактальную природу землетрясений и предполагает изучение общиххарактеристик последовательностей землетрясений из разных энергетическихдиапазонов и разнообразных сейсмически активных регионов.С учетом обычно игнорируемого линейного размера областирассмотрения L0 закон повторяемости принимает следующий вид:log10N(M, L) = A + B (5 – M) + C log10L,где коэффициенты A и B имеют тот же физический смысл, что a и b всоотношении Гутенберга-Рихтера, а коэффициент C, в соответствии сконцепцией академика М.А.
Садовского о самоподобии Земли, локальнооценивает фрактальную размерность множества сосредоточения эпицентровземлетрясений. Коэффициент A нормирован к одному году и оцениваетожидаемое среднее число землетрясений магнитуды 5.0 в сейсмоактивнойобласти с линейным размером в единицу длины (например, в квадрате состороной 1° меридиана Земли) из региона L0×L0.Для алгоритма оценки коэффициентов A, B, и C ОЗПЗ дляпространственно-временнойвыборкисейсмическихсобытийсфиксированными параметрами и стандартной выдачей результатоввоспользуемся абривеатурой SCE (Scaling Coefficients Estimation algorithm).Рис.
1 Пример пространственной области L0×L0. и пяти иерархических пространственныхинтервалов. Синими линиями показаны возможные варианты рандомизированных поворотовобласти S.Приведено подробное описание модифицированного алгоритма SCE, атакже тестовые примеры для модельных и реальных каталогов. Основноевнимание уделено предложенной в модифицированной версии многократнойоценке коэффициентов подобия по случайно ориентированным разбиениямпространства, позволяющей исключить возможность систематической ошибкиопределения, связанной с фиксированными географическими координатами. Прикартировании результатов, рассчитанные коэффициенты A, B, C относятся кячейкам размера l0 центром в центре вращения квадратов L0×L0; выбор центров5вращения определяется наличием событий магнитудного диапазона M в такойячейке.Глава 2. Глобальное распределение коэффициентов Общегозакона подобия для землетрясенийВ Главе рассмотрены глобальные оценки коэффициентов ОЗПЗполученные с помощью алгоритма SCE.
Для наиболее сейсмически активныхрайонов мира получено содержательное распределение локальных оценокпараметров A, B, и C. Значения коэффициентов ОЗПЗ получены всюду, гдеГлобальной базы данных о гипоцентрах землетрясений GHDB за 1964-2002оказалось достаточно для их надежного определения. Описаны исходныеданные исследования, параметры алгоритма и пространственное распределениеполученных коэффициентов ОЗПЗ.Оценки коэффициентов получены с использованием GHDB за 1964-2002годы включительно для неглубоких (с глубиной до 100 км) землетрясений смагнитудами 4 и более. Верхняя граница магнитудного диапазона неустанавливалась, однако реализовавшееся значение в различных регионахварьируется от 5.25 до 6.75.
Изначально рассмотрены все 9276 точек сполуцелыми географическими координатами, где определенный по даннымGHDB за 1964-2000 годы показатель сейсмической активности I4 превышает0.027. Такое значение I4 соответствует одному событию с магнитудой от 4.0 ивыше в ячейке 1°×1° за весь представленный в каталоге период времени. Этиточки выбраны как центры перекрывающихся квадратов со стороной 8°градусов земного меридиана, который является высшей (пятой) ступеньюрассмотрения пространственной иерархии и состоит из 1024 квадратов состороной 0.5°.Содержательные оценки коэффициентов A, B, и C получены в 7258точках, где данных GHDB оказалось достаточно для надежного использованияалгоритма (Рис. 2).Логарифмическая оценка сейсмической активности A, нормализованная кобласти 1°×1°, изменяется в пределах от менее -1.2 до более 0.5 в год, чтосоответствует повторяемости землетрясений с магнитудой 5.0 от менее одногов двадцать лет до более трех за год.
Показатель баланса магнитуд Bсосредоточен в основном между 0.5 и 1.2, а фрактальная размерностьэпицентров землетрясений C изменяется в основном в пределах от менее 0.8 до1.4 и более. При этом ошибки определения коэффициентов по статистике 100кратной рандомизации угла поворота квадрата не превышают 0.1 идемонстрируют практически по всему миру высокую степень согласия сданными мировых наблюдений.Построены глобальные карты распределения коэффициентов A, B, и C(Рис.
3-5). Выделены пространственные области наиболее заметныхособенностей распределения коэффициентов ОЗПЗ. Наибольшие значенияпараметра сейсмической активности A относятся к районам Курильской иАлеутской дуг, Филиппинскому желобу, Соломоновым островам, желобам6Рис. 2 Гистограммы глобального распределения коэффициентов ОЗПЗ и стандартныхошибок их определения σA, σB, σC (в логарифмическом масштабе).Рис. 3 Глобальное распределение логарифмической оценки сейсмической активности,коэффициент A Общего Закона подобия для землетрясений.7Рис. 4 Глобальное распределение показателя баланса магнитуд, коэффициент B, ОбщегоЗакона подобия для землетрясений.Рис.
5 Глобальное распределение фрактальной размерности множества сосредоточенияэпицентров, коэффициент C, Общего Закона подобия для землетрясений.8Тонга и Кермадек и Южно-Сандвичевой дуге. Показатель баланса магнитуд Вне имеет сильных вариаций, концентрируясь около четкого максимумараспределения в точке 0.9. Его региональные вариации в основном имеютразброс от 0.8 до 1.2 и соответствуют приводимым независимымиисследователями оценкам наклона графика повторяемости сейсмическихсобытий в сейсмически активных областях мира. Экстремальные оценкипараметра В как правило связаны с академически единообразным применениемалгоритма во всех сейсмически активных регионах мира, не предполагавшемдополнительного анализа данных в окрестности каждой отдельно взятой точки.Такой анализ возможен, а в ряде особо важных случаев практическогоприменения ОЗПЗ (например, при оценке риска для мегаполиса) заведомонеобходим.Глобальное картирование показало, что распределение фрактальнойразмерностимножествасосредоточенияэпицентровземлетрясений(коэффициент С) может служить количественной характеристикойтектонических процессов, происходящих в областях масштабов плитовойтектоники.
Глобальное распределение С лежит в пределах от 0.5 до 1.5 и имеетхорошо выделенный максимум в точке 1.2. Значения близкие к 1.0характеризуют достаточно однородные, линейные зоны сейсмичности.Рифтовые зоны и зоны трансформных разломов почти полностью представленыименно такими значениями коэффициента С. Причем наиболее примечателенпостоянством значений параметра С север Срединно-Атлантического хребта, атакже крупный материковый рифт – озеро Байкал.
Некоторые участки зонсубдукции также характеризуются значениями С близкими к 1.0 (северо-западТихого океана, представлен сегментами с чередующимися значениями около1.0 и 1.2).Значения параметра С близкие 1.5 наблюдаются в зонах сильного сжатия,характерного для столкновения двух континентальных плит (АльпийскоГималайский пояс сейсмичности объединяющий Памир, Гиндукуш, Гималаи,Бирму и более удаленные о районы вплоть до Алтая). Также значенияфрактальной размерности множества сосредоточения эпицентров близкие кмаксимальным относятся к району Аляскинского хребта. Значения С близкие к1.4 характерны для сейсмичности Перуанского сектора Анд, тогда как южнеедля Чилийско-Аргентинского сектора фрактальная размерность множествасосредоточения эпицентров в целом ниже 1.2.
Районы «точечной»сейсмичности, где оценка коэффициента С ниже 0.6, представлены редкимиотдельными площадями по всему миру. Гавайские и Галаппагосские островаявляются примерами областей, где такие значения коэффициента С связаны сзаведомо надежным определением параметров ОЗПЗ.Глава 3. Оценки коэффициентов Общего закона подобия дляземлетрясений в отдельных сейсмически активных регионах мираВ Главе рассмотрены оценки коэффициентов ОЗПЗ в отдельныхсейсмически активных регионах мира. Выбор изучаемых территорий определен9наличием и доступностью локальных и региональных каталогов сейсмическихсобытий, достаточно полных для надежной работы алгоритма.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
