ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Комплексная оперативная оценка сейсмической и вулканической опасности для Камчатского региона

Рекомендуемая область пременения

Экспертные оценки сейсмической и вулканической опасности для Камчатского региона передаются
- в административные органы и органы исполнительной власти Камчатской области для оптимизации деятельности подразделений Российской системы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (РСЧС),
- в Агентство по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций МЧС России,
- в Геофизическую службу РАН,
- в Федеральный центр прогнозирования землетрясений (ФЦПЗ),
- в Российский экспертный совет (РЭС) и учитываются при составлении этими организациями прогнозов чрезвычайных ситуаций на территории России.

Назначение, цели и задачи проекта

Прогноз разрушительных землетрясений и сильных извержений вулканов для снижения риска, уменьшения экономического ущерба и числа жертв.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Заменяемый процесс – индивидуальные прогностические оценки сейсмической обстановки по единичным независимым методам, связанным с исследованиям сейсмической и вулканической активности и прогнозом землетрясений. Такой подход характеризуется значительно меньшей надежностью и эффективностью, чем комплексирование большого числа методов. Организация работы в рамках официальной государственной структуры (Российского экспертного совета по прогнозу землетрясений) обеспечивает регулярность и оперативность представления оценок и рекомендаций для органов исполнительной власти Камчатской области по реагированию на сложившуюся сейсмическую и геодинамическую обстановку. Участие в работе ведущих специалистов Камчатки, которые обобщают данные более 20 независимых прогностических методов в комплексную оперативную оценку опасности, определяет высокий научный уровень разработки.

Разработка является уникальной, аналогов в России и в мире нет.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Экспертная оценка сейсмической и вулканической опасности дается Камчатским отделением Федерального центра прогнозирования землетрясений (КамО ФЦПЗ), которое было учреждено в 1998 г. как подразделение Геофизической Службы РАН в рамках целевой программы «Развитие Федеральной системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений».

В работе КамО ФЦПЗ принимают активное участие шесть научно-исследовательских организаций, занимающихся исследованиями сейсмичности и/или предвестников землетрясений:

Камчатская опытно-методическая сейсмологическая партия Геофизической службы РАН (КОМСП ГС РАН);

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН;

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН;

Институт Физики Земли РАН;

Камчатский государственный педагогический университет;

"Камчатнедра" ГГП "Камчатгеология", а также частные лица.

За период работы КамО ФЦПЗ (1998-2004 гг.) проведено 385 заседаний экспертного совета, составлено и передано в соответствующие структуры 380 заключений. Все материалы КамО ФЦПЗ хранятся и используются в научно-исследовательских работах по прогнозной тематике.

При оценке сейсмической опасности рассматриваются данные сейсмологических, геофизических, гидрогеохимических наблюдений и результаты их обработки, выделяются по оригинальным методикам предвестники сильных землетрясений, проводится экспертиза частных заключений по видам наблюдений и выделенным предвестникам, формируются комплексные среднесрочные (1-6 месяцев) и краткосрочные (7 суток) оценки сейсмической и вулканической опасности.

Комплекс используемых методов и предвестников можно разделить на несколько групп в соответствии с природой используемых полей: сейсмологические, геофизические, геохимические. Используется около 20 независимых методов прогноза, поступающих от научных организаций и частных лиц:

долгосрочные прогнозы для Камчатского региона,

- вариации крутизны спада огибающей коды слабых местных землетрясений;

Информационный параметр: a. Характеризует скорость спада огибающей коды.

Предвестник: синхронное (на двух станциях) отрицательное бухтообразное поведение a.

Параметры прогноза: магнитудыM>7.5, упреждение - 0.8-3 года, эпицентральное расстояние D=50-150 км.

- алгоритм «M6» (комплексное использование большой совокупности различных сейсмологических параметров);

Методика среднесрочного прогноза в реальном времени камчатских землетрясений с М?6. Используются следующие эффекты:

Выявление зон сейсмического затишья и активизации;

Выявление аномалий в распределении землетрясений по глубине и энергии;

Циклические изменения сейсмичности  (лунно-солнечный месячный период – 29.63 сут., лунный период – 8.85 и 18.613 лет, сезонные периодичности, суточная цикличность и т.д.);

Анализ роевых последовательностей;

Синхронизация сейсмичности в различных регионах мира;

Алгоритм “Мантия” (анализ каталогов землетрясений, расчет специальных параметров).

- обнаружение сейсмических затиший методами RTL и Z-тест;

Предвестник: сейсмическое затишье - временное (в течение месяцев – нескольких лет) уменьшение сейсмической активности.

Цель: выявление пространственно-временной области с аномально низким уровнем сейсмичности. Аномалии должны быть статистически значимыми.

- параметр t (вариации отношения скоростей сейсмических волн VP/VS), данные поля напряжений;

Предвестником сильного землетрясения является резкое увеличение t, т.е. отношения скоростей P- и S-волн.

- скважинные гидрогеодинамические;

(вариации уровня воды в скважине Елизовская-1 (H=665 м))

Предвестник сильного (M?6.6) землетрясения: понижение уровня воды со скоростью не менее 13 мм за 3 недели в течение интервала от нескольких недель до нескольких месяцев.

- ГидроГеоДеформационный  мониторинг;

Предвестниковый процесс: гидрогеологический эффект Вартаняна-Куликова (крупномасштабные быстрые вариации в гидросфере в результате вариаций напряженного состояния литосферы).

Режимные наблюдения за гидрологическими параметрами четырех скважин на Камчатке.

мониторинг сдвиговых напряжений по азимутальным вариациям отношения скоростей сейсмических волн

Среднесрочный предвестник: 1. Гантелеобразная зона положительных главных сдвиговых напряжений с двумя локальными максимумами; 2. Временная стабилизация азимута главных осей напряжений (после резкого роста главного сдвига).

- параметры атмосферно-ионосферных полей;

Используемые поля: вертикальное зондирование ионосферы, ОНЧ-излучение, вариации геомагнитного поля (ГМП), АЭП (атмосферная электропроводность) приземного слоя, уровень космического радиошума на частоте 32 МГц, атмосферное давление.

- вариации параметров высокочастотного сейсмического шума (ВСШ);

Объект: ВСШ (амплитуда - 10^-9-10^-12 м, частота – первые десятки Гц)

Информационный параметр: фазовый сдвиг между определенной волной приливного гравитационного потенциала и соответствующей ей компонентой огибающей ВСШ.

Предвестник: стабилизация фазового сдвига на некотором уровне в течение нескольких недель.

Ожидаемое землетрясение: c магнитудой M?6.0 на расстоянии до 250 км от пункта регистрации в течение 1-2 месяцев.

- вариации электромагнитного излучения в полосе частот 9-17 кГц;

Регистрация импульсного электромагнитного излучения (ЭМИ): частота несущей импульсов - 9-17 кГц, частота следования - 4-30 1/мин.

Проводится анализ компонент ЭМИ, модулированных приливными волнами O₁, M₂ и их гармониками.

- вариации геоэлектрического потенциала;

Анализ данных мониторинга электротеллурических токов в четырех пунктах наблюдений на Петропавловском геодинамическом полигоне.

Предвестник: бухтообразные вариации.

- вариации химического состава воды в скважинах и источниках;

Мониторинг девяти объектов: семи самоизливающихся скважин и двух термальных источников, объединенных в четыре станции.

Измеряемые параметры: расход воды, температура воды и воздуха, атмосферное давление, химический состав воды и газа.

Предвестник: уменьшение концентрации Cl перед сильными землетрясениями (после удаления тренда и низкочастотной фильтрации).

- измерение объемной активности радона ²²²Rn и водорода в подпочвенном газе.

За период работы КамО ФЦПЗ (1998-2004 гг.) для 10 землетрясений из 13 с магнитудой более 6,0, произошедших в указанные годы, выделены предвестниковые аномалии в параметрах нескольких полей в режиме реального времени.

Три землетрясения, аномалии перед которыми не выявлены, произошли в северо-восточной части сейсмоактивной области Камчатки, которая в настоящее время не контролируется никакими методами, кроме сейсмологических.

При оценке вулканической опасности рассматриваются заключения Камчатской группы реагирования на вулканические извержения (KVERT), оперативные данные о сейсмической активности вулканов, данные непрерывных видео наблюдений и визуальных наблюдений, данные спутниковых наблюдений, ежедневные оценки состояния вулканов и динамика их развития.

По сейсмологическим и спутниковым данным были выявлены предвестники и спрогнозированы извержения:

вулкана Шивелуч в 2001 г.,

вулкана Безымянный в июне 2004 г. 

вулкана Безымянный в январе 2005 г.

вулкана Ключевской в январе 2005 г.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Разработка внедрена в научно-производственную деятельность организации и используется в реальном времени для прогнозирования чрезвычайных ситуаций в Камчатской области.

Оценка сейсмической и вулканической опасности проводится экспертным советом, созданным в КамО ФЦПЗ из числа ведущих специалистов научных организаций Камчатки. Заседания экспертного совета проводятся еженедельно, при необходимости чаще. В результате использования метода экспертных оценок и комплексного подхода:

- проводится оперативная еженедельная оценка сейсмической и вулканической опасности;

- прогнозируются землетрясения и извержения вулканов в реальном времени;

- оцениваются возможные последствия их воздействия на население и инфраструктуры территории Камчатской области;

- разрабатываются рекомендации для органов исполнительной власти области по реагированию на сложившуюся сейсмическую и геодинамическую обстановку в интересах планирования действий органов РСЧС, обеспечивающих снижение уровня возможных потерь среди населения и материального ущерба;

- проводится экспертная оценка эффективности используемых и предлагаемых для реализации на территории области методик прогноза землетрясений, геодинамических воздействий, вулканических извержений, последствий чрезвычайных ситуаций и разрабатываются рекомендации по их развитию применительно к реальным условиям практического использования.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Применение комплексной оперативной оценки сейсмической и вулканической опасности, разработанной коллективом ведущих специалистов Камчатки, значительно экономит время работникам МЧС и территориальной администрации, представляя им обобщение данных о текущей сейсмической и геодинамической обстановке в регионе. Это обеспечивает возможность оперативного принятия официальных решений, касающихся чрезвычайных ситуаций

Новые потребительские свойства продукции

- Новизна подхода при оценке сейсмической опасности заключается в использовании оригинального комплекса долгосрочных, среднесрочных и краткосрочных методов прогноза сильных землетрясений, опирающихся главным образом на оперативные данные собственных наблюдательных сетей КФ ГС РАН.
- Новизна подхода при оценке вулканической опасности заключается в комплексном использовании данных непрерывных видео наблюдений, данных сейсмических наблюдений и спутниковых данных по температурным аномалиям на вулканах.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Не требуется

Стадия и уровень разработки

Разработка функционирует и готова к внедрению в сейсмоопасных регионах России и мира.

Предлагаемые инвестиции

25 млн. руб.
Инвестиции необходимы для развития, усовершенствования и освоения системы.

Рынки сбыта

- Территориальные административные органы и органы исполнительной власти сейсмоопасных регионов России и мира;
- органы МЧС;
- исследовательские и проектно-строительные организации;
- страховые компании;
- авиакомпании и др.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая разработка является уникальной, не имеет аналогов на мировом рынке аналогичных разработок.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

60

Дата поступления материала

19.10.2006