Кросс-спектральный анализ сигналов, зарегистрированных датчиками давления и акселерометрами глубоководных обсерваторий DONET во время землетрясения Тохоку 2011тезисы доклада

Работа с тезисами доклада


[1] Карпов В. А. Кросс-спектральный анализ сигналов, зарегистрированных датчиками давления и акселерометрами глубоководных обсерваторий donet во время землетрясения Тохоку 2011 // XXIV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальных наукам Ломоносов-2017. Секция Физика. ISBN 978-5-8279-0125-9. — Физический факультет МГУ, 2017. — С. 167–168. В XXI веке донные датчики давления приобрели известность достаточно надежного способа обнаружения и регистрации волн цунами [1]. Однако, несмотря на свою надежность, метод по-прежнему не лишен недостатков. Самым существенным из них является зашумленность сигнала, возникающая из-за действия сейсмических и гидроакустических волн. Сильнее всего это проявляется вблизи источника подводного землетрясения. Основная цель данной работы — изучение природы этого шумового сигнала. Принципиальная возможность подобного исследования возникла благодаря данным сети глубоководных станций DONET, установленной Японским Агентством по Морским и Наземным Исследованиям и Технологиям (JAMSTEC). Каждая станция этой сети обладает датчиками давления и трехкомпонентными сейсмометрами. Подобное оборудование позволяет сопоставить изменение давления с движениями дна. В работах [1-3] было изложено предположение, что в интервале вынужденных колебаний, т.е. при частотах f_g<f<f_ac, (где f_g = 0.3*sqrt(g/H) и f_ac=c/4H), вариации давления и вертикальной компоненты ускорения связаны формулой p = ro*H*a_z (g — ускорение свободного падения, H — глубина, c— скорость звука в воде, ro — плотность воды). Проведенный в данной работе анализ полностью подтверждает справедливость этого предположения. Кросс-спектр рассматриваемых величин дает квадрат когерентности близкий к 1 и разницу фаз близкую 0 на всем выделенном диапазоне частот. Но нельзя не отметить, что в большинстве случаев наблюдались небольшие отклонения от этого правила. Итак, непосредственной задачей проделанной работы была проверка предположения, что наблюдаемые отклонения — результат вклада горизонтальных колебаний неровного дна в давление. Суть проведённого эксперимента заключалась в проведении кросс-спектрального анализа между давлением p и линейной комбинации компонент ускорения дна a_x, a_y, a_z по данным, записанным станциями DONET во время землетрясения Тохоку 2011. Были рассмотрены комбинации ускорений с учетом градиентов глубин в районах установки станций по батиметрии JODC500 и угла ориентации phi горизонтальных датчиков по скорректированным данным JAMSTEC [4]. Также для каждого набора данных дополнительно проводился поиск оптимального угла phi_opt и проверялось существование оптимальной линейной комбинации rho H[ a_z + alpha a_x+beta a_y], минимизирующих отклонения. В результате проделанной работы было выяснено, что учет вклада горизонтальных движений дна существенно уменьшает, а для восьми станций из десяти, развернутых к 11.03.2011, полностью устраняет дефекты идеальности кросс-спектра. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты 16-35-00232, 16-55-50018) Источники и литература 1. Levin B.W., Nosov M.A. Physics of Tsunamis, Second Edition. Springer International Publishing AG Switzerland. 2016. 388 p. 2. Bolshakova A., Inoue S., Kolesov S., Matsumoto H., Nosov M., and Ohmachi T. Hydroacoustic effects in the 2003 Tokachi-oki tsunami source, Russ. J. Earth. Sci., 2011, V.12, ES2005 3. Matsumoto H., Nosov M.A., Kolesov S.V., Kaneda Y. Analysis of pressure and acceleration signals from the 2011 tohoku earthquake observed by the DONET seafloor network // Journal of Disaster Research. — 2017. — Vol. 12, no. 1. — P.163–175. 4. Карпов В.А., Носов М.А. Верификация ориентации сейсмометров системы donet по записям землетрясения Тохоку 2011 // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: 2-я Международная научная школа молодых ученых; 19-21 октября 2016 г., Сборник тезисов. – ООО ПРИНТ ПРО Москва, 2016. – С.202-202.

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть