Вопросы инженерной сейсмологии: статья

Генерация карт сотрясаемости (PGA) на территории Российской Федерации с помощью сейсмологического сервиса Eqalert.ru
А.В. Коновалов 1,2, А.А. Степнов 1,2, И.Д. Орлин 1,2, Ю.А. Степнова 2
1 OOO «Геофизические технологии»
2 Дальневосточный геологический институт ДВО РАН
Журнал: Вопросы инженерной сейсмологии
Том: 51
Номер: 3
Год: 2024
Страницы: 20-41
УДК: 550.34.052
DOI: 10.21455/VIS2024.3-2
Ключевые слова: 1 OOO «Геофизические технологии», г. Южно-Сахалинск, Россия 2 Дальневосточный геологический институт ДВО РАН землетрясение, мониторинг, карта сотрясаемости, уравнение затухания, сильные движения грунта, пиковое ускорение грунта, автоматизированная служба, Россия
Аннотация: Представлены методологические аспекты создания и функционирования первого в России отечественного сейсмологического сервиса, поставляющего оперативную информацию о землетрясениях и сейсмических воздействиях на всей территории страны. Для этого определены зоны, подверженные сейсмическому риску, и для каждой из них подобрано соответствующее уравнение затухания пикового ускорения грунта из опубликованных научных статей с глобальными и региональными моделями. Подбор уравнений осуществлялся исходя из сейсмотектонического принципа дискриминации сейсмогенных участков Земли и воспроизводимости вычислений в условиях острого дефицита геофизической информации. Сейсмологический сервис поддерживает три интерфейса: телеграм-бот, веб-сайт и мобильные приложения для iOS и Android. Программная реализация выполнена на языках PHP, java script, swift и java. Ключевым компонентом сервиса является программный интерфейс для автоматического представления данных о сейсмических событиях и результатах расчета. Это связующее звено, которое реализует обмен данными между отдельными компонентами сервиса по технологии RESTfull API. Представленный сервис позволяет оперативно, при этом точнее существующих аналогов, оценивать сейсмические воздействия на городскую инфраструктуру. Точность достигается путем использования специально подобранных уравнений затухания, а оперативность – за счет нескольких источников данных о произошедших землетрясениях. Для пользователей сервиса геопространственные характеристики сейсмических воздействий представляются в виде карт сотрясаемости, в то время как автоматизированные системы и службы получают полный набор данных с использованием программного интерфейса.
Список литературы: Гусев А.А., Мельникова В.Н. Связи между магнитудами – среднемировые и для Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1990. № 6. С. 55–63.

Коновалов А.В., Степнов А.А., Клачков В.А., Манайчев К.А., Сабуров М.А., Вторушин А.Г., Гаврилов А.В., Томилев Д.Е. Оперативный прогноз сейсмических воздействий на территории Сахалинской области // Геодинамические процессы и природные катастрофы. Опыт Нефтегорска: Сборник материалов Всероссийской научной конференции с международным участием, Южно-Сахалинск, 26–30 мая 2015 г. Т. 1 / Ред. Б.В. Левин, О.Н. Лихачева. Владивосток: Дальнаука, 2015. С. 34.

Коновалов А.В., Манайчев К.А., Степнов А.А., Гаврилов А.В. Региональная модель затухания сильных движений грунта для о. Сахалин // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 1. С. 19–30. https://doi.org/10.21455/VIS2018.1-2

Коновалов А.В., Ханчук А.И., Степнов А.А., Степнова Ю.А. Сильное землетрясение на Сахалине 13.09.2020 // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. Т. 497, № 1. С. 67–70. https://doi.org/10.31857/S2686739721030075

Коновалов А.В., Степнов А.А., Богданов Е.C., Дмитриенко Р.Ю., Орлин И.Д., Сычев А.С., Гаврилов А.В., Манайчев К.А., Цой А.Т., Степнова Ю.А. Новые методы и технологии оперативной оценки сейсмических воздействий на примере о. Сахалин // Вопросы инженерной сейсмологии. 2022. Т. 49, № 3. С. 54–74. https://doi.org/10.21455/VIS2022.3-3

Коновалов А.В., Степнова Ю.А., Степнов А.А. Сильное землетрясение 05.02.2022 (ML 5.5) вблизи нефтегазового месторождения на северо-восточном шельфе о. Сахалин // Тихоокеанская геология. 2023a. Т. 42, № 1. С. 60–75. https://doi.org/10.30911/0207-4028-2023-42-1-60-75

Коновалов А.В., Степнов А.А., Дмитриенко Р.Ю., Орлин И.Д., Сычев А.С., Цой А.Т., Богданов Е.С. Генерация карт сотрясаемости (PGA) на территории РФ с помощью сейсмологического сервиса Eqalert.ru // PREPRINTS.RU. 2023б. 38 с. https://doi.org/10.24108/preprints-3112709

Павленко О.В. Сейсмические волны в грунтовых слоях: нелинейное поведение грунта при сильных землетрясениях последних лет // М.: Научный мир, 2009. 257 с.

Предеин П.А. Затухание сейсмических волн в центральной части Байкальской рифтовой системы: Дисс. … к.г.-м.н. Улан-Удэ; Иркутск: ИЗК СО РАН, 2022. 153 с.

Радзиминович Я.Б., Мельникова В.И, Гилёва Н.А., Филиппова А.И. Сильные землетрясения Северного Прибайкалья (MW = 4.6–4.7) в 2015 г. // Землетрясения Северной Евразии. 2021. Вып. 24 (2015 г.). C. 276–290. https://doi.org/10.35540/1818-6254.2021.24.27

Садовский М.А., Писаренко В.Ф., Штейнберг В.В. О зависимости энергии землетрясения от объема очага // ДАН СССР. 1983. Т. 221, № 3. С. 598–602.

Федеральный исследовательский центр: «Единая геофизическая служба Российской академии наук» [Электронный ресурс]. URL: http://www.gsras.ru/new/ssd_news.htm/ [Дата доступа: 01.11.2023].

Эртелева О.О. Параметры сейсмических колебаний в эпицентральных областях землетрясений: Дисс. … д.ф.-м.н. М.: ИФЗ РАН, 2019. 290 с.

Abrahamson N.A., Silva W.J. Empirical response spectral attenuation relations for shallow crustal earthquakes // Seismol. Res. Lett. 1997. V. 68, N 1. P. 94–127. https://doi.org/10.1785/gssrl.68.1.94

Abrahamson N.A, Silva W.J. Summary of the Abrahamson & Silva NGA ground-motion relations // Earthq. Spectra. 2008. V. 24, Iss. 1. P. 67–97. https://doi.org/10.1193/1.2924360

Abrahamson N.A., Silva W.J., Kamai R. Summary of the ASK14 ground motion relation for active crustal regions // Earthq. Spectra. 2014. V. 30, Iss. 3. P. 1025–1055. https://doi.org/10.1193/070913EQS198M

Adams J., Weichert D.H., Halchuk S., Basham P.W. Trial seismic hazard map of Canada 1995: Preliminary values for selected Canadian cities: Open File 3029. Geological Survey of Canada, 1995. 50 p. URL: https://ftp.maps.canada.ca/pub/nrcan_rncan/publications/STPublications_PublicationsST/194/194973/of_3029.pdf

Akkar S., Sandıkkaya M.A., Bommer J.J. Empirical ground-motion models for point- and extended source crustal earthquake scenarios in Europe and the Middle East // Bull. Earthq. Eng. 2014. V. 12, Iss. 1. P. 359–387. https://doi.org/10.1007/s10518-013-9461-4

Allen T.I., Wald D.J. Topographic slope as a proxy for global seismic site conditions (VS30) and amplification around the globe: Open-File Report 2007-1357. Golden: U.S. Geological Survey, 2007. 76 p.

Atkinson G.M. Ground motion relations for use in Eastern hazard analyses // 7th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Montreal, 1995. URL: https://www.caee.ca/7CCEEpdf/119 - Ground Motion Relations for Use in Eastern Hazard Analyses... G.M. Atkinson.pdf

Atkinson G.M., Boore D.M. Ground-motion relations for eastern North America // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1995. V. 85, N 1. P. 17–30. https://doi.org/10.1785/BSSA0850010017

Barosh P.J. Use of seismic intensity data to predict the effects of earthquakes and underground nuclear explosions in various geologic settings: Bulletin 1279. U.S. Geological Survey, 1969. 102 p.

Bureau G.J. Near-source peak ground acceleration // Earthq. Notes. 1981. V. 52, N 1. P. 81.

Campbell K.W., Bozorgnia Y. Campbell-Bozorgnia Next Generation Attenuation (NGA) relations for PGA, PGV and spectral acceleration: A progress report // Proc. 8th U.S. National Conference on Earthquake Engineering, San Francisco, 18–22 April 2006. San Francisco, 2006. Paper No. 906. 10 p.

Douglas J. Ground motion prediction equations 1964–2023. Glasgow: Department of Civil and Environmental Engineering, University of Strathclyde. URL: www.gmpe.org.uk/gmpereport2014.pdf [Access date: 01.11.2023].

Earthquake Hazards Program: PAGER Scientific Background. URL: https://earthquake.usgs.gov/data/pager/background.php/ [Access date: 01.11.2023a].

Earthquake Hazards Program: Search Earthquake Catalog. URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000i8vz/executive/ [Access date: 01.11.2023b].

Eqalert.ru. Event EA4k5gbD. URL: https://eqalert.ru/events/EA4k5gbD/ [Access date: 01.11.2023a].

Eqalert.ru. Event gZpJpVAN. URL: https://eqalert.ru/events/gZpJpVAN/ [Access date:01.11.2023b].

Eqalert.ru. Event 0b8GkXZz. URL: https://eqalert.ru/events/0b8GkXZz/ [Access date: 01.11.2023c].

Eqalert.ru. Event NBxwVnAJ. URL: https://eqalert.ru/events/NBxwVnAJ/ [Access date: 30.10.2023d].

European Mediterranean Seismological Centre. URL: https://www.emsc-csem.org/#2/ [Access date: 01.11.2023].

Fukushima Y., Tanaka T. A new attenuation relation for peak horizontal acceleration of strong earthquake ground motion in Japan // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1990. V. 80, N 4. P. 757–783. https://doi.org/10.1785/BSSA0800040757

García D., Wald D.J., Hearne M.G. A global earthquake discrimination scheme to optimize ground- motion prediction equation selection // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2012. V. 102, N 1. P. 185–203. https://doi.org/10.1785/0120110124

GEOFON Program. URL: https://www.gfz-potsdam.de/ [Access date: 01.12.2023].

GitHub: U.S. Geological Survey: Shakemap. URL: https://github.com/usgs/shakemap/ [Access date: 01.11.2023a].

GitHub: Global Earthquake Model. OpenQuake’s Engine for Seismic Hazard and Risk Analysis. URL: https://github.com/gem/oq-engine/ [Access date: 01.11.2023b].

GitHub: GEOPHYSTECH LLC: Ground Motion. URL: https://github.com/geophystech/GroundMotion.jl/ [Access date: 01.11.2023c].

Hanks T.C., Johnson D.A. Geophysical assessment of peak accelerations // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1976. V. 66, N 3. P. 959–968. https://doi.org/10.1785/BSSA0660030959

Japan Meteorological Agency. Earthquake Information issued by JMA. URL: https://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/en/guide/earthinfo.html/ [Access date: 01.11.2023].

Jorjiashvili N., Shengelia I., Godoladze T., Gunia I., Akubardia D. Ground motion prediction equations based on shallow crustal earthquakes in Georgia and the surrounding Caucasus // Earthq. Sci. 2022. V. 35, Iss. 6. P. 497–509. https://doi.org/10.1016/j.eqs.2022.12.001

Konovalov A.V., Stepnov A.A., Safonov D.A., Kozhurin A.I., Pavlov A.S., Gavrilov A.V., Manaychev K.A., Tomilev D.Ye., Takahashi H., Ichianagi М. The MW = 5.8 14 August 2016 middle Sakhalin earthquake on a boundary between Okhotsk and Eurasian (Amurian) plates // J. Seismol. 2018. V. 22, Iss. 4. P. 943–955. https://doi.org/10.1007/s10950-018-9744-y

Khanchuk A.I., Safonov D.A., Radziminovich Ya.B. Kovalenko N.S., Konovalov A.V., Shestakov N.V., Bykov V.G., Serov M.A., Sorokin A.A. The largest recent earthquake in the Upper Amur region on October 14, 2011: First results of multidisciplinary study // Dokl. Earth Sci. 2012. V. 445, Iss. 1. P. 916–919. https://doi.org/10.1134/S1028334X12070227

Michelini A., Faenza L., Lanzano G., Lauciani V., Jozinović D., Puglia R., Luzi L. The new ShakeMap in Italy: Progress and advances in the last 10 Yr // Seismol. Res. Lett. 2020. V. 91, N 1. P. 317–333. https://doi.org/10.1785/0220190130

Morikawa N., Fujiwara H. A new ground motion prediction equation for Japan applicable up to M9 mega-earthquake // J. Disaster Res. 2013. V. 8, N 5. P. 878–888. https://doi.org/10.20965/jdr.2013.p0878

Nagamatsu S., Goltz J., Matsukawa A. Societal issues in urban earthquake disasters: Lessons of the 2018 Osaka Earthquake. Japan, 2018. 9 p. URL: http://learningfromearthquakes.org/images/earthquakes/The-Osaka-Earthquake-of-2018.pdf

NGA-East: Median Ground-Motion Models for the Central and Eastern North America Region: PEER Report No. 2015/04. Berkeley: Pacific Earthquake Engineering Research Centre, University of California, 2015. 351 p. URL: http://peer.berkeley.edu/ngawest/index.html

Schulte S.M., Mooney W.D. An updated global earthquake catalogue for stable continental regions: Reassessing the correlation with ancient rifts // Geophys. J. Int. 2005. V. 161, Iss. 3. P. 707–721. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02554.x

ShakeMap program: ShakeMap Processing. URL: https://usgs.github.io/shakemap/manual3_5/tg_processing.html [Access date: 01.11.2023].

Stepnov A.A., Gavrilov A.V., Konovalov A.V., Ottemöller L. New architecture of an automated system for acquisition, storage, and processing of seismic data // Seismic Instruments. 2014. V. 50, Iss. 1. P. 67–74. https://doi.org/10.3103/S0747923914010083

Stepnov A.A., Konovalov A.V., Gavrilov A.V., Manaychev K.A. Earthworm-based automatic system for real-time calculation of local earthquake source parameters. Seism. Instr. 2017. V. 53, Iss. 4. P. 267–279. https://doi.org/10.3103/S0747923917040107

Stepnov A., Chernykh V., Konovalov A. The Seismo-Performer: A novel machine learning approach for general and efficient seismic phase recognition from local earthquakes in real time // Sensors. 2021. V. 21, Iss. 18. Art. 6290. 12 p. https://doi.org/10.3390/s21186290

Thompson E.M., Worden C.B. Estimating rupture distances without a rupture // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2018. V. 108, N 1. P. 371–379. https://doi.org/10.1785/0120170174

United States Geological Survey. URL: https://www.usgs.gov/ [Access date: 01.11.2023].

Wald D.J., Quitoriano V., Dengler L.A., Dewey J.W. Utilization of the Internet for rapid community intensity maps // Seismol. Res. Lett. 1999. V. 70, N 6. P. 680–697. https://doi.org/10.1785/gssrl.70.6.680

Wong Y.L., Zhao J.X., Luo Q. Attenuation characteristics of ground motions in northern China // Earthq. Eng. Engin. Vibrat. 2002. V. 1, Iss. 2. P. 161–166. https://doi.org/10.1007/s11803-002-0062-5