Institute of Volcanology and Seismology FEB RAS Repository
IVS FEB RAS
Search
Browse
IVS FEB RAS Items
Statistics
Instruction
Links

Аналитическое описание сейсмических сигналов методом фрактального неортогонального амплитудно-частотного анализа

Рыбин А.К., Нигматуллин Р.Р., Непеина К.С., Казначеев П.А., Александров П.Н. (2019) Аналитическое описание сейсмических сигналов методом фрактального неортогонального амплитудно-частотного анализа // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. Вып. 41. № 1. С. 15-24. doi: 10.31431/1816-5524-2019-1-41-15-24.

[thumbnail of Rybin_et_al.pdf]
Preview
Text
Rybin_et_al.pdf
Creative Commons License

Download (1MB) | Preview

Abstract

В статье предлагается новый подход к описанию сейсмических сигналов от землетрясений на основе применения метода НАЧАСС (неортогонального амплитудно-частотного анализа сглаженных сигналов, «nonorthogonal amplitude-frequency analysis of the smoothed signals» NAFASS). Рассмотрен пример обработки записи одного из землетрясений, произошедшего на территории Тянь-Шаня, с использованием данной методики. Сигналы от этого землетрясения были зарегистрированы сейсмической станцией Карагай-Булак, входящей в состав цифровой телеметрической сети KNET, расположенной на территории Северного Тянь-Шаня. Статья представляет результаты первого этапа работы по созданию коллекции своеобразных «отпечатков» удароподобных сигналов со сложными биениями от землетрясений, которая позволит получить дополнительную информацию, характеризующую современную геодинамическую обстановку Тянь-Шаня. Подобного анализа сейсмических сигналов от землетрясений, произошедших на территории Тяньшанского региона, до настоящего времени не проводилось. Авторы надеются, что с помощью редуцированной фрактальной модели, лежащей в основе применяемого метода НАЧАСС, удастся избежать громоздких вычислений стандартными методами и непосредственно перейти к количественному описанию землетрясений в терминах общего набора параметров подгонки, создав «волновой портрет» события.

Abstract (translation)

The paper presents a new approach to the description of earthquake seismic signals based on the nonorthogonal amplitude-frequency analysis of the smoothed signals (NAFASS) method. The authors consider an example of the processing of one of earthquake’s records that occurred in the Tien Shan territory. The earthquake signals were recorded at the Karagai-Bulak seismic station, which is a part of the digital telemetry network KNET, located in the Northern Tien Shan area. The paper presents the results from the first stage of creation of a collection of blow-like signals with beatings (such as earthquakes) «fingerprints», which will provide additional information characterizing the modern geodynamic processes of the Tien Shan. Such analysis of seismic signals for the Tien Shan earthquakes has not been carried out yet. The authors hope that using the reduced fractal model on the base of NAFASS method will help avoid extensive calculations of standard methods and directly construct a quantitative description of earthquakes in the terms of a common set of fitting parameters by creating a «waveform portrait» of a seismic event.
Item Type: Article
Title: Аналитическое описание сейсмических сигналов методом фрактального неортогонального амплитудно-частотного анализа
Title (translation): Analytical description of the seismic signals based on the nonorthogonal amplitude-frequency analysis of the smoothed signals
Language: Russian
Journal or Publication Title: Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле
ISSN Print: 1816-5524
ISSN Online: 1816-5532
Uncontrolled Keywords: удароподобные сигналы, метод НАЧАСС, землетрясение,, blow-like signals, NAFASS method, earthquake, Tien Shan
Subjects: 3 State scientific and technical information rubricator (ГРНТИ) > 37 ГЕОФИЗИКА > 37.31 Физика Земли > 37.31.19 Сейсмология
References: Асминг В.Э. Создание программного комплекса для автоматизации детектирования, локации и интерпретации сейсмических событий и его использование для изучения сейсмичности северо-западного региона / Дис. канд. физ.-мат. наук. Москва, 2004. 137 с. [Asming V.E. Creating a software system for automating the detection, location and interpretation of seismic events and its use to study the seismicity of the north-western region / Dis. kand. fiz.-mat. nauk. Moscow, 2004. 137 p. (in Russian)].
Баранов С.В. Построение систем автоматического детектирования и локации сейсмических событий в реальном времени. Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Апатиты, 2002. 36 с. [Baranov S.V. Postroyeniye sistem avtomaticheskogo detektirovaniya i lokatsii seysmicheskikh sobytiy v real'nom vremeni. Avtoref. dis. kand. fiz.-mat. nauk. Apatity, 2002. 36 p. (in Russian)].
Березина А.В., Брагин В.Д., Першина Е.В., Рыбин А.К. Сейсмическая база данных по материалам сетей KNET и KRNET // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2013. Т. 13. № 7. С. 84−90 [Berezina A.V., Bragin V.D., Pershina E.V., Rybin A.K. Seismic database on the basis of materials of seismic networks KNET and KRNET // Vestnik Kyrgyzsko-Rossiyskogo slavyanskogo universiteta. 2013. V. 13. № 7. P. 84−90 (in Russian)].
Зосимов В.В., Лямшев Л.М. Фракталы в волновых процессах // Успехи физических наук. 1995. T. 165. № 4. С. 361−402. https://doi.org/10.3367/UFNr.0165.199504a.0361 [Zosimov V.V., Lyamshev L.M. Fractals in wave processes // Physics-Uspekhi. 1995. V. 38. № 4. P. 347−384. https://doi.org/10.1070/PU1995v038n04ABEH000080].
Конечная Я.В. Особенности природной сейсмичности западного сектора Арктической зоны РФ по данным станций Баренц-региона / Автореф. дис. канд. техн. наук. Архангельск, 2015. 24 с. [Konechnaya Ya.V. Osobennosti prirodnoy seysmichnosti zapadnogo sektora Arkticheskoy zony RF po dannym stantsiy Barents-regiona / Avtoref. dis. kand. tekhn. nauk. Arkhangelsk, 2015. 24 p. (in Russian)].
Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1973. 832 с. [Korn G.A., Korn T.M. Mathematical handbook: For scientists and engineers, 1968. McGraw-Hill Book Company, New York, USA. 1130 p.].
Короновский А.А., Храмов А.Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: Физматлит, 2003. 176 с. [Koronovskiy A.A., Khramov A.E. Nepreryvnyy veyvletnyy analiz i yego prilozheniya. Moscow: Fizmatlit, 2003. 176 p. (in Russian)].
Левин Б.В., Сасорова Е.В., Борисов С.А., Борисов А.С. Оценка параметров слабых землетрясений и их сигналов // Вулканология и сейсмология. 2010. № 3. С. 60−70 [Levin B.V., Borisov S.A., Borisov A.S., Sasorova E.V. Estimating the parameters of small earthquakes and their signals // Journal of Volcanology and Seismology. 2010. V. 4. № 3. P. 203−212. https://doi.org/10.1134/S074204631003005X].
Любушин А.А. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга. М.: Наука, 2007. 228 с. [Lyubushin A.A. Analiz dannykh sistem geofizicheskogo i ekologicheskogo monitoringa. Moscow: Nauka, 2007. 228 p. (in Russian)].
Малла С. Вейвлеты в обработке сигналов. М.: Мир, 2005. 671 c. [Malla S. A Wavelet Tour of Signal Processing. Academic Press, 2nd edition. 1999. 832 p.].
Морозов А.Н. Метод идентификации взрывной сейсмичности на территории Архангельской области // Вестник Камчатской региональной организации «Учебно-научный центр». Серия: Науки о Земле. 2008. № 1. Вып. 11. С. 177−184 [Morozov A.N. Method of identification of explosive seismicity on territories of the Arkhangelsk region // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2008. № 1(11). P. 177−184 (in Russian)].
Морозов Ю.В., Спектор А.А. Классификация объектов на основе анализа спектральных характеристик огибающих сейсмических сигналов // Автометрия. 2017. Т. 53. № 6. С. 49−56. https://doi.org/10.15372/AUT20170606 [Morozov Y.V., Spektor  A.A. Object Classification Based on Analysis of Spectral Characteristics of Seismic Signal Envelopes // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2017. V. 53. № 6. P. 576−582. https://doi.org/10.3103/S8756699017060061].
Мухамадеева В.А., Сычева Н.А. О предварительных результатах анализа каталогов землетрясений для территории Бишкекского геодинамического полигона // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2017. Т. 17. № 8. С. 170−177 [Mukhamadeeva V.A., Sycheva N.A. Preliminary results of analysis of the earthquakes catalogs for the territory of Bishkek Geodynamic Proving Ground // Vestnik Kyrgyzsko-Rossiyskogo slavyanskogo universiteta. 2017. V. 17. № 8. P. 170−177 (in Russian)].
Новиков И.Я., Протасов В.Ю., Скопина М.А. Теория всплесков. М: Физматлит, 2005. 616 с. [Novikov I.Ya., Protasov V.Yu., Skopina M.A. Teoriya vspleskov. Moscow: Fizmatlit, 2005. 616 p. (in Russian)].
Родионов Е.А. О применении вейвлетов к цифровой обработке сигналов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия «Математика. Механика. Информатика». 2016. Т. 16. Вып. 2. С. 217−225. https://doi.org/10.18500/1816-9791-2016-16-2-217-225 [Rodionov E.A. On Applications of wavelets in Digital Signal Processing // Izvestiya Saratovskogo Universiteta Novaya Seriya − Matematika Mekhanika Informatika. 2016. V. 16. № 2. P. 217−225. https://doi.org/10.18500/1816-9791-2016-16-2-217-225 (in Russian)].
Рыбин А.К., Баталева Е.А., Леонов М.Г. и др. Современная геодинамическая активность земной коры северного Тянь-Шаня и опасные геологические процессы // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2016. Т. 16. № 5. С. 157−163 [Rybin A.K., Bataleva E.A., Leonov M.G. et al. Modern geodynamic activity of the Northern Tien Shan earth crust and dangerous geological processes // Vestnik Kyrgyzsko-Rossiyskogo slavyanskogo universiteta. 2016. V. 16. № 5. P. 157−163 (in Russian)].
Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. 254 с. [Feder J. Fractals. Springer US. 1988. 284 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-2124-6].
Фролова А.Г, Джанузаков К.Д., Першина Е.В. Сейсмичность территории Кыргызстана // Известия Национальной Академии Наук Кыргызской Республики. 2012. № 3. С. 45−49 [Frolova A.G, Dzhanuzakov K.D., Pershina E.V. Seysmichnost' territorii Kyrgyzstana // Izvestiya Natsional'noy Akademii Nauk Kyrgyzskoy Respubliki. 2012. № 3. P. 45−49 (in Russian)].
Abdrakhmatov K., Havenith H.-B., Delvaux D., Jongmans D., Trefois P. Probabilistic PGA and arias intensity maps of Kyrgyzstan (Central Asia) // Journal of Seismology. 2003. V. 7. Iss. 2. P. 203−220. https://doi.org/10.1023/A:1023559932255.
Geller R.J., Mueller C.S. Four similar earthquakes in central California // Geophysical Research Letters. 1980. V. 7. Iss. 10. P. 821−824. https://doi.org/10.1029/GL007i010p00821.
Nigmatullin R.R., Rakhmatullin R. Detection of quasi-periodic processes in repeated-measurements: new approach for the fitting and clusterization of different data // Communications of Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2014. V. 19. Iss. 12. P. 4080−4093. https://doi.org/10.1016/j.cnsns.2014.04.013.
Nigmatullin R.R., Toboev V.A., Lino P., Maione G. Reduced fractal model for quantitative analysis of averaged micromotions in mesoscale: Characterization of blow-like signals // Chaos, Solitons & Fractals. 2015. V. 76. Iss. 7. P. 166−181. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2015.03.022.
Nigmatullin R.R., Gubaidullin I.A. NAFASS: Fluctuation spectroscopy and the Prony spectrum for description of multi-frequency signals in complex systems // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2018. V. 56. Iss. 3. P. 252−269. https://doi.org/10.1016/j.cnsns.2017.08.009.
Schaff D.P., Beroza G.C. Coseismic and postseismic velocity changes measured by repeating earthquakes // Journal Geophysical Research. 2004. V. 109. Iss. B10. B10302. https://doi:10.1029/2004JB003011.
Yoon C., O’Reilly O., Bergen K., Beroza G. Earthquake detection through computationally efficient similarity search // Science Advances. 2015. V. 1. Iss. 11. e1501057. https://doi.org/10.1126/sciadv.1501057.
Depositing User: И.М. Романова
Date Deposited: 10 Jul 2019 03:03
Last Modified: 10 Jul 2019 03:03
URI: http://repo.kscnet.ru/id/eprint/3624

Actions (login required)

View Item View Item