КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 15-17-30020

НазваниеПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ОЦЕНКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ В РЕГИОНАХ РОССИИ, ВКЛЮЧАЯ КАВКАЗ-КРЫМ И АЛТАЙ-САЯНЫ-ПРИБАЙКАЛЬЕ

РуководительСоловьев Александр Анатольевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизический центр Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2015 г. - 2017 г.

Конкурс№9 - Конкурс 2015 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с представлением результатов в рамках международной конференции (конгресса)».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-402 - Механизмы возникновения землетрясений, очаг, предвестники землетрясений

Ключевые словасистемный анализ, сейсмическая опасность, сейсмическое районирование, дискретный математический анализ, кластеризация, морфоструктурное районирование, распознавание мест возможного возникновения сильных землетрясений, численное моделирование геодинамики и сейсмичности, геомагнитные данные

Код ГРНТИ37.31.19

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Уменьшение последствий природных и природно-техногенных катастрофических событий – сложнейшая фундаментальная научная проблема, имеющая большое научно-техническое, социальное и экономическое значение. Ее актуальность непрерывно возрастает в связи с быстрым ростом плотности населения, увеличением техногенной нагрузки на природный комплекс, развитием экологически опасных производств (ядерно-энергетический комплекс, химическая промышленность, военно-промышленный комплекс и т.д.), а также расширением горнорудного производства, добычи нефти и газа. По данным ООН сейсмические катастрофы составляют около 51% от общего числа природных катаклизмов. Землетрясения представляют собой экстремальные явления, происходящие в сложной системе – литосфере Земли. Они связаны с динамикой литосферных плит, накоплением тектонических напряжений и их концентрированным сбросом. Сильнейшие землетрясения происходят редко, но имеют серьезные экономические и финансовые последствия, сопровождающиеся человеческими жертвами. Современные методы оценки сейсмической опасности, хотя и достаточно развиты, не всегда способны достаточно подробно охарактеризовать определенный регион на предмет реальной опасности от возможного сильного землетрясения. При этом получаемые классическими методами сейсморайонирования результаты могут в конкретных местах давать заниженные оценки уровня сейсмического потенциала территории (Аквила (Италия), 2009; Гаити, 2010; Чили, 2010; Тохоку (Япония), 2011 и др.). Поэтому совершенствование существующих и разработка новых методов адекватной оценки сейсмической опасности являются актуальными фундаментальными научными задачами, нацеленными на решение важнейшей проблемы сокращения потерь, связанных с природными катастрофами. Учитывая многофакторность процессов, приводящих к землетрясениям, решение этих задач может быть достигнуто лишь на основе применения комплекса методов и последующего системного анализа получаемых результатов. Около четвертой части территории Российской Федерации, на которой расположены 27 субъектов РФ с населением более 20 млн. человек, находится в сейсмоактивных регионах. Одновременно в зонах слабой сейсмической активности заметный сейсмический риск, часто связанный с большой плотностью населения и застройки, может быть обусловлен возможностью сотрясений, вызванных сильными землетрясениями в сопредельных районах. Объекты горного производства и гидроэнергетики часто расположены в горных районах, характеризующихся повышенной сейсмической опасностью. Здесь же стремительно развиваются рекреационные объекты. Согласно поручению Президента РФ о создании и развитии туристического кластера в Северо-Кавказском Федеральном Округе, республике Адыгея и Краснодарском крае планируется строительство пяти горнолыжных курортов и соответствующих объектов инфраструктуры стоимостью 450 млрд. рублей. Сегодня РФ проводит дорогостоящие мероприятия, направленные на развитие промышленности, туризма, сельского хозяйства и частного бизнеса в Крыму (население 2,2 млн. человек). Этим определяется выбор региона Кавказ-Крым в качестве одного из территориальных фокусов проекта. Цель проекта ‒ разработать новый системный алгоритмический подход к оценке сейсмической опасности двух сейсмоактивных районов РФ (Кавказ-Крым и Алтай-Саяны-Прибайкалье) и создать ГИС-приложения, реализующие карты такой опасности. Результатом проекта будет создание оригинальной, многофакторной, интеллектуальной, геоинформационной системы. Она будет интегрировать методами системного анализа целый ряд существующих и разрабатываемых в рамках проекта подходов к определению мест возможного возникновения сильных землетрясений и других характеристик сейсмической опасности. Системно интегрируемые в рамках проекта методы включают в себя распознавание мест возможного возникновения эпицентров сильных землетрясений FCAZ (кластеризация эпицентров землетрясений) и EPA (распознавание мест сильных землетрясений на основе морфоструктурного районирования), моделирование динамики систем блоков и разломов и сейсмичности, феноменологический формализованный анализ каталогов землетрясений. Поставленная в проекте задача актуальна, т.к. ее решение даст возможность существенно усилить достоверность сейсмического районирования РФ. Одновременно в проекте будет впервые сделана попытка создать алгоритмическую систему искусственного интеллекта для оценки сейсмической опасности. Последнее обосновывает актуальность проекта в теоретическо-алгоритмическом аспекте. Создаваемая в проекте система искусственного интеллекта для оценки сейсмической опасности будет иметь и глобальное значение, поскольку будет применима к другим сейсмоактивным регионам. Научная новизна проекта определяется применением для оценки сейсмической опасности в рассматриваемых регионах РФ нескольких, взаимодополняющих подходов, включая вновь разработанные, и интеграцией результатов методами системного анализа. При оценке сейсмической опасности будут использованы следующие подходы: - геолого-геофизическое районирование территорий и определение их блоковой структуры; - определение геолого-геофизических параметров зон высокой сейсмической опасности; - распознавание потенциальных мест возникновения сильных землетрясений по комплексу геолого-геофизических данных; - распознавание потенциальных высокосейсмичных зон с помощью кластеризационной системы (FCAZ-M); - моделирование сейсмичности и геодинамики на основе реальной геометрии разломно-блокового строения территории; - картирование сейсмической опасности на основе Общего закона подобия для землетрясений (ОЗПЗ), обобщающего фундаментальное соотношение (закон) Гутенберга-Рихтера. Многофакторная системная оценка сейсмической опасности в двух российских регионах будет включать в себя информацию о местоположении потенциальных очагов землетрясений разной силы, в том числе наиболее сильных, и карты сейсмической опасности на основе ОЗПЗ. Реализуемость проекта определяется результатами его участников.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения предлагаемого проекта будут: • произведена генерация оригинальных инновационных алгоритмов, предназначенных для выполнения распознавания мест возможного возникновения сильных землетрясений; • создана алгоритмическая система искусственного интеллекта для оценки сейсмической опасности; • распознаны тектонически нестабильные морфоструктурные узлы, где возможны эпицентры сильных землетрясений, в двух сейсмоопасных регионах РФ (Кавказ-Крым, Алтай-Саяны-Прибайкалье) и определены их геолого-геофизические и геоморфологические признаки, критерии высокой сейсмичности; • создан новый алгоритм кластерного анализа и с его помощью распознаны зоны возможного возникновения эпицентров сильных землетрясений в районах РФ (Кавказ-Крым, Алтай-Саяны-Прибайкалье) методами дискретного математического анализа; • построены ГИС-приложения, реализующие региональные карты оценок коэффициентов Общего закона подобия для землетрясений (ОЗПЗ), определяющие локально повторяемость событий разной силы, баланс между количеством больших и малых событий и фрактальную размерность носителя сейсмичности на основе откалиброванных каталогов землетрясений; • созданы модели блоковых структур рассматриваемых регионов и выполнено численное моделирование их динамики с целью определения областей повышенной сейсмической активности; • построены ГИС-системы карт сейсмического районирования сейсмоопасных регионов Кавказ-Крыма и Алтая-Саян-Прибайкалья на основе ОЗПЗ, распознавания мест возможного возникновения сильных землетрясений и определения мест катастрофических землетрясений по результатам численного моделирования геодинамики и сейсмичности; • получены локальные оценки повторяемости великих, значительных и сильных землетрясений и связанные с ними риски для основных городов Кавказа и Крыма; • разработаны инновационные приложения для визуализации накопленных в рамках проекта исходных геопространственных данных и распознанных в результате карт-схем высокосейсмичных территорий, включая сферические компьютерные экраны, разработанные в Геофизическом центре РАН; • опубликованы по результатам проекта не менее 10-ти статей в научных изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science) или «Скопус» (Scopus); • проведена на территории Российской Федерации крупная очная международная научная конференция, тематика которой включает в себя тематику проекта; • проведены на территории Российской Федерации две школы молодых ученых с участием в каждой в качестве лекторов не менее чем десяти российских и пяти зарубежных ученых, а также в качестве слушателей не менее чем двадцати российских молодых ученых в возрасте до 35 лет включительно. Теоретическое и практическое значение результатов исследования заключается в: • разработке нового системного алгоритмического подхода для решения задачи сейсмического районирования территории; • создании многофакторной, интеллектуальной, геоинформационной системы для оценки сейсмической опасности; • повышении детальности и точности методов оценки сейсмической опасности, что является основой для долгосрочного прогноза возможного ущерба от землетрясений и уточнения карт сейсмического районирования; • выделении потенциальных высокосейсмичных зон в регионах Российской Федерации; • создании условий для адекватного обеспечения градостроительной деятельности регионов РФ ‒ сейсмостойкого проектирования и практического строительства объектов разной степени ответственности и сроков эксплуатации; • разработке приложений для визуализации геопространственных данных и карт-схем высокосейсмичных территорий в среде ГИС с использованием сферических компьютерных экранов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---