автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Вычислительный эксперимент в проблемах геомониторинга природной среды

На правах рукописи

СИМОНОВ Константин Васильевич

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ПРОБЛЕМАХ ГЕОМОНИТОРИНГА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

05.11.13 - приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Красноярск — 2006

Работа выполнена: в Институте вычислительных технологий СО РАН в Институте вычислительного моделирования СО РАН

Научный консультант: академик РАН Ю.И. Шокин

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, профессор А.В. Войтишек

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Л.В. Массель

доктор технических наук, профессор В.Б. Кашкин

Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, г. Новосибирск

Защита диссертации состоится « 12 » октября 2006 года в 1400 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.098.03 при Красноярском государственном техническом университете по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд. 4-17.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Красноярского государственного технического университета.

Автореферат разослан «11» сентября 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Е.А. Вейсов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность проблемы. Определяющей тенденцией современного развития систем мониторинга для : контроля природной среды является возрастающая роль информационно-вычислительных технологий обработки и анализа больших массивов разнородных данных. Возможности вычислительной техники и существующих информационных технологий позволяют создавать многопараметрические нелинейные модели для решения актуальных задач в области природопользования и охраны окружающей среды. Обобщение и комплексирование указанных- данных, формирование и выбор альтернативных вариантов решений на основе технологии вычислительного эксперимента позволяют поддержать системный подход для построения информационных и экспертных систем в области мониторинга и оценки опасности природных катастрофических явлений. В тоже время, разработки достаточно универсальной технологии анализа, поступающей информации, обеспечивающей решение проблемы эффективной поддержки указанной деятельности, нет. Необходим новый подход, основанный на современных алгоритмических и программных решениях, обеспечивающих значительное повышение эффективности создаваемых экспертных систем, путем разработки теоретических и методических основ комплексного анализа разнородных (неточных, с пропусками) данных в рамках технологии вычислительного эксперимента, что определяет актуальность работы.

В диссертационной работе. изложены результаты исследований автора, выполненные в 1980-2005 гг., и посвященные обоснованию методологии и технологии вычислительного эксперимента, разработке методов анализа больших массивов данных геомониторинга природных процессов для решения задач оценки сейсмической опасности и опасности от морских волн-наводнений сейсмической природы - цунами.

Усиление неблагоприятного воздействия природных процессов на развитие общества побудило ООН объявить 90-е годы прошлого столетия «Международным десятилетием уменьшения опасности стихийных бедствий». Обеспечение безопасности от природных катастроф становится важнейшей проблемой (В .А. Владимиров Ю.Л. Воробьев, К Л. Кондратьев, H.A. Махутов В.И. Осипов, Ю.И. Шокин и др.). Однако события в Юго-Восточной Азии в связи с землетрясением и цунами 26 декабря 2004 г. показали незащищенность приморских районов от землетрясений и вызываемых ими цунами.

Известны значительные научные достижения по разработке подходов к оценке долгосрочной сейсмической опасности (А.Д. Гвишиани, Г.С. Голицин, A.A. Гусев,

B.И. Кейлис-Борок, М.А. Садовский, В.И. Уломов, С.А. Федотов, Н.В. Шебалин,

C.И. Шерман и др.). Высока значимость решения проблемы средне- и !фаткосрочного прогноза сильных землетрясений на основе анализа данных сейсмического мониторинга очаговых областей (А.С.Алексеев; C.B. Гольдин, А.Д.Завьялов, В.И. Кейлис-Борок, К.Г. Леви, A.A. Маловичко, В.А. Моргунов, А.В.Николаев, Е.А. Рогожин, АЛ. Сидорин, Г.А. Соболев, В.Н. Страхов и др.).

В свою очередь, решение проблем мониторинга подводных цунамигенных землетрясений связано с необходимостью разработки-методов оперативного анализа поступающей разнородной информации для оценки- опасности и раннего предупреждения о цунами. Изучению явления цунами посвящены основополагающие работы Е.Ф. Саваренского, С.С. Войта, С.Л. Соловьева, A.C. Алексеева, Ю.И. Шокина, Б.В.Левина, E.H.Пелиновского. Цель научного исследования проблемы цунами заключается в разработке оптимальных мер защиты от их разрушительного воздействия и создании надежной системы раннего предупреждения. В качестве путей

решения этой проблемы (В.К. Гусяков, В.В. Иванов, В.М. Кайстренко, Е.А. Куликов, Л.И. Лобковский, Ан.Г. Марчук, М В. Носов, A.A. Поплавский, А.Б. Рабинович, Л.Б. Чубаров и др.) выделяют следующие:

- анализ энергетической структуры сейсмического процесса в очаговых зонах сильных подводных землетрясений для оценки цунамигенности и местоположения очаговой области вероятного цунами;

- изучение физической природы и механизмов генерации цунами, анализ трансформации при распространении в открытом океане и на шельфе, моделирование волны в прибрежной зоне и наката ее на берег;

- исследование статистических характеристик как основы для разработки моделей оценки риска цунами и методов районирования по степени опасности и, следовательно, смягчения последствий от их разрушительного воздействия;

- построение компьютерных экспертных моделей для оперативной оценки опасности по данным сейсмической и гидрофизической информации для наиболее цунамиопасных пунктов побережья в рамках региональных и локальных систем раннего предупреждения;

- зонирование прибрежной территории по уровню риска и ожидаемому ущербу от морских катастроф сейсмического происхождения на основе комплекса данных геомониторинга.

В современных условиях неотъемлемой частью обеспечения защиты от природных катастроф является оценка и управление рисками в кризисных ситуациях (В.А. Акимов, Г Л. Кофф, Г.Г. Малинецкий, В.И. Осипов, А.Л. Рагозин, H.H. Радаев, М.А. Шахраманьян и др.). Важнейшим элементом при этом является качество поступающей информации мониторинга природных процессов, комплексный анализ которой является основой для оценки опасности и принятия решений.

Эффективным инструментом при проведении исследований, связанных с изучением природных катастрофических процессов и оценкой риска, является численное моделирование и комплексный анализ данных наблюдений, принимающие форму вычислительного эксперимента и опирающиеся на результаты лабораторных и натурных экспериментов. Фундаментальные основы методологии и технологии вычислительного эксперимента заложены в трудах Г.И. Марчука, A.A. Самарского, Ю.И. Шокина, H.H. Яненко. Предлагаемые в диссертационной работе теоретические и методические основы решения проблем геомониторинга, в части анализа и интерпретации результатов наблюдений, разработанное алгоритмическое и программное обеспечение для быстрой обработки больших массивов данных в рамках технологии вычислительного эксперимента, позволяют решать эти новые задачи.

Цель работы заключается в разработке теоретических и методических основ комплексного анализа больших массивов данных геомониторинга природных процессов в рамках современной методологии и технологии вычислительного эксперимента.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- теоретическое и методическое обоснование применения технологии вычислительного эксперимента в проблемах геомониторинга землетрясений и цунами;

- разработка методики комплексного анализа данных наблюдений, включающая быстрые нелинейный регрессионный анализ и вейвлет-преобразование данных, способы эффективной визуализации изучаемого процесса;

- разработка методического и информационного обеспечения сейсмического мониторинга очаговых областей сильных землетрясений для исследуемого региона;

-разработка вычислительной технологии для построения элементов экспертной системы и оперативной оценки опасности цунами в рамках систем мониторинга и раннего предупреждения о цунами;

-разработка вычислительной методики комплексного анализа данных мониторинга для оценки долгосрочной опасности цунами и детального цунамирайонирования исследуемого побережья.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

Научная новизна диссертационной работы определяется следующими полученными оригинальными результатами.

1. Теоретически и методически обосновано применение технологии вычислительного эксперимента для решения проблем геомониторинга землетрясений и цунами. Эффективность вычислительного эксперимента определяется как развитием его вычислительных компонент, связанных с моделированием природного явления, так и разработкой быстрых алгоритмов анализа данных наблюдений и результатов расчетов.

2. Разработана вычислительная методика обработки и анализа больших массивов данных наблюдений природных процессов, включающая: алгоритмическое и программное обеспечение быстрого нелинейного многопараметрического регрессионного анализа и быстрого, вейвлет-преобразования, а также способы эффективной визуализации данных, основанные на элементах теории квантизации и метода построения упругой сетки.

3.: Разработано информационное и методическое обеспечение сейсмического мониторинга очаговых областей сильных землетрясений исследуемого региона. Выполнен анализ комплекса данных геомониторинга по уточнению сейсмической опасности. На основе вычислительной технологии построения карт общего сейсмического районирования (ОСР-97) получены новые оценки сейсмической опасности. Предложен подход для интерпретации данных процесса подготовки сильных землетрясений. Разработано эффективное алгоритмическое и программное обеспечение обработки низкоэнергетических сейсмических сигналов.

4. Разработана вычислительная технология построения компьютерных экспертных систем для оценки опасности цунами в рамках систем мониторинга и раннего предупреждения о цунами. Рассчитаны элементы экспертной системы для оценки опасности и раннего предупреждения о цунами (применительно к побережью Авачинского залива на Камчатке). Построена модель экспертной системы оперативной оценки опасности цунами для побережья Приморья и цунамигенной области в акватории Японского моря. Предложен новый способ оперативного решения обратной задачи цунами на основе регрессионного моделирования данных цунами, зарегистрированных глубоководными датчиками, и результатов численного моделирования от эталонных (модельных) очагов цунами. Для оценки цунамигенности землетрясения на основе анализа форшоковой последовательности, наблюдаемой в очаговой области сильного подводного землетрясения, предложен новый подход, который использовался для исследования данных о катастрофическом землетрясении и цунами 26 декабря 2004 г. в районе Суматры.

5. Разработана вычислительная методика комплексного анализа данных мониторинга для оценки опасности цунами и детального цунамирайонирования. На основе теории экстремальных статистик получены формулы для оценки опасности цунами, впервые построена двухпараметрическая схема цунамирайонирования тихоокеанского побережья России. Построены оценки динамических параметров цунами на основе аналитической теории наката волны на однородный откос, выделен

новый параметр подобия, имеющий смысл критерия необрушения волны. Показано, что практически всюду для исследуемого региона цунами проявляется в виде подтопления. Указанные оценки хорошо согласуются с данными наблюдений. Предложен новый способ обработки морфологических следов наводнений на основе анализа годовых колец многолетних растений. Предложен подход для оценки волновых эффектов проникновения цунами в круглые бухты с узким входом.

6. Средствами вычислительного эксперимента исследована задача оценки максимальной цунамиопасности и получены новые оценки опасности для наиболее неблагоприятных районов тихоокеанского побережья России (г. Северо-Курильск, п Усть-Камчатск). На основе серии вычислительных экспериментов построены карты-схемы детального цунамирайонирования для региональных областей Камчатки, Командорских и Курильских островов, побережья Приморья.

Методы исследований и фактический материал. Исследование носит комплексный характер, методы математического моделирования сочетаются с физическим моделированием, анализом современных натурных данных и описаний исторических событий, представленных в каталогах землетрясений и цунами.

Разработанные алгоритмы нелинейного многопараметрического регрессионного анализа данных геомониторинга основывались на методе наименьших квадратов. Неоднородная структура данных наблюдений изучалась с помощью теории вейвлет-преобразований пространственно-временных рядов. Эффективная визуализация данных основывалась на теории квантизации и методе упругих сеток.

Методологической и вычислительной основой уточнения сейсмической опасности для изучаемой территории являлись исследования, связанные с созданием карт ОСР-97 (сотрудничество с ОИФЗ РАН). Тестирование и апробация разработанного алгоритмического и программного обеспечения для анализа данных сейсмического мониторинга очаговых зон сильных землетрясений осуществлялось на основе сотрудничества с ГС РАН (г. Обнинск), ГС СО РАН (г. Новосибирск) и КНИИГиМС (г. Красноярск).

Численное моделирование цунами для решения задач оценки опасности, детального цунамирайонирования и построения элементов экспертных систем осуществлялось в рамках теории мелкой воды. В зависимости от характерных параметров процесса применялись различные приближения этой теории: линейное, нелинейное и нелинейно-дисперсионное (совместно с ИВТ СО РАН).

Обоснование общей формы закона повторяемости высот цунами выполнено с использованием теории экстремальных порядковых статистик о предельных распределениях максимумов случайной величины. На основе аналитической теории наката длинных волн на плоский откос получены формулы для оценки динамических характеристик цунами в береговой зоне и параметра, характеризующего тип наката (условие необрушения волны). Волновые эффекты в бухтах изучались на основе классических моделей волновой гидродинамики и численного анализа данных наблюдений (метод импульсной функции).

В работе проанализированы содержащиеся в каталогах цунами С.Л. Соловьева и Ч.Н. Го данные о высотах, периодах и временах добегания цунами, наблюдавшихся на побережье тихоокеанского региона России. Использовались материалы, полученные автором в процессе полевых экспедиционных работ (в том числе на о. Куба), а также при выполнении натурных экспериментов (совместно с ИМГиГ ДВО РАН).

Практическая значимость и востребованность результатов.

Практическая значимость работы определяется ее направленностью на решение задач прогноза, связанных с оценкой опасности землетрясений и цунами. Внедрение

разработанной методики комплексного анализа данных геомониторинга обеспечивает повышение, эффективности создания и деятельности экспертных и информационных систем поддержки принятия решений в- исследуемой предметной области. Практическое применение разработанной технологии позволяет принципиально расширить класс решаемых задач, повысить уровень автоматизации процесса обработки данных и качество получаемых решений.

Работа выполнялась в соответствии с планами НИР ИВМ СО РАН по пр01рамме «Новые поколения вычислительной техники; математическое моделирование и информационные технологии»; поддержана грантами РФФИ Л5? 98-05-65280, № 99-0565372, №01-05-64704, № 04-01-00823; грантом CRDF № RG1-2415-N0-02 «Data Assimilation and Inversion Scheme for Real-Time Tsunami Forecasting». Основанием для проведения исследований также являлись ФЦП «Мировой океан» — Подпрограмма 10 «Создание единой системы информации об обстановке в Мировом океане» (проект №47/2.1.6.3 «Обеспечить устойчивое функционирование и дальнейшее развитие национальной системы предупреждения о цунами»); ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы», проект «Повышение безопасности прибрежных территорий...»; Программа РАН № 13 «Природные катастрофы» (проект № 12);. Комплексный интеграционный проект СО РАН «Моделирование катастрофических процессов в природной среде и аварийных ситуаций в техносфере». Работы проводились, в том числе, по Программе ГКНТ «Мировой океан» (задание 14.02.Н «Разработать и внедрить методику наката цунами на берег и воздействия на сооружения, выполнить цунамирайонирование тихоокеанского побережья»); по Программе 0.74.03 (задание 02.II.H «Разработать практические методы оперативного и долгосрочного прогноза цунами, вызываемых подводными землетрясениями и оползнями, и внедрить их в Единую службу прогноза цунами»),, а также в рамках Программ ГКНТ и РАН: «Катастрофа» (проект №238), «Безопасность» (Пост. 1089 от 14.10.92), «Информатизация России» (проект № 13.9).

Двухпараметрическая схема цунамирайонирования тихоокеанского побережья отмечена бронзовой медалью ВДНХ (соавт.: Ч.Н. Го, В.М. Кайстренко) и включена в Геолого-Геофизический Атлас Курило-Камчатской островной системы в раздел «Цунами на тихоокеанском побережье». Способ для уточнения границ зон затопления от цунами по морфологическим признакам защищен авторским свидетельством (А.С. 1142570 с приоритетом от 6 июня 1983 г., в соавт. с В.В. Ивановым).

Разработанная методика локального долгосрочного прогноза цунамиопасности и результаты детального цунамирайонирования участка побережья о. Куба использовались для оценки границ затопления береговой зоны от цунами в районе проектирования приморской АЭС (по контракту с ПО «Союзатомзаграгонерго»).

Разработанная методика оценки цунамиопасности, а также результаты расчетов и схемы цунамирайонирования побережья тихоокеанского региона России использовались при составлении: Рекомендаций к проекту главы «Цунами и их воздействия на сооружения и берега» СНИП (Горький, Южно-Сахалинск, 1983); Подраздела «Расчетные параметры цунами» раздела 7 «Воздействия кунами на сооружения и берега» дополнения к СНИП 11-57-82 (Горький, Южно-Сахалинск, 1983); Руководства по расчету воздействия волн цунами на портовые сооружения, акватории и территории (Союзморниипроект, РД 31.33.07-86. - М., 1986).

В заинтересованные организации передавались результаты научных исследований, выполненных для ряда населенных пунктов и районов Курильских островов, Камчатки и Приморья, в том числе, информационное и программное обеспечение для оперативных служб Центров цунами в Петропавловске-Камчатском, Южно-Сахалинске и во Владивостоке (совместно с ИВТ СО РАН и ИМГиГ ДВО

7

РАН). Результаты расчетов, алгоритмическое обеспечение и комплексы программ, непосредственно связанные с решением прогностических задач в проблеме цунами, отмечены 1-м местом на конкурсе прикладных исследований СО РАН в 1989 г., научный руководитель исследований академик Ю.И. Шокин.

Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение для анализа данных мониторинга очаговых зон сильных землетрясений внедрено в Центр сейсмического мониторинга КНИИГиМС (руководитель ЦСМ В.Г. Сибгатулин) и используется при решении практических задач, связанных с проблемой сейсмического мониторинга.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзных совещаниях Дальневосточной секции МСССС (Владивосток, 1982; Южно-Сахалинск, 1984; Петропавловск-Камчатский, 1986); Всесоюзных совещаниях по проблеме цунами (Южно-Сахалинск, 1981; Новосибирск, 1982; Звенигород, 1983; Горький, 1984; Обнинск, 1985, 1988; Шушенское, 1986, 1987); Всесоюзных конференциях по волновой гидродинамики (Абакан, 1987; Ростов-на-Дону, 1990), II съезде советских океанологов (Ялта, 1982); Всесоюзной конференции «Актуальные проблемы вычислительной и прикладной математики» (Новосибирск, 1989); Региональном совещании Рабочей группы «Морские природные катастрофы» (Южно-Сахалинск, 1990), 27 Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984); Международных симпозиумах по цунами (Гамбург, 1983; Сидней, 1985; Ванкувер. 1987; Новосибирск, 1989; Сиэтл, 2001; Саппоро, 2003; Крит, 2005); Международном симпозиуме по природным и антропогенным катастрофам (Энсенада, 1988); Международном симпозиуме по глубоководным желобам (Южно-Сахалинск, 1987); III Международном симпозиуме по анализу сейсмичности и сейсмического риска (Чехословакия, 1985); Международной Рабочей группы «Процессы переноса в океане и лабораторное моделирование» (Москва, 1993); Международном совещании «Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф» (Красноярск, 1997, 2001, 2003; Кемерово, 2005); Международной конференции «Математические модели и методы их исследования» (Красноярск, 1997); Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций» (Красноярск, 1997, 2001, 2003); Международной конференции «Inverse problems of mathematical physics» (Новосибирск, 1998); Международной конференции «Симметрия в естествознании» (Красноярск, 1998); Сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике (Новосибирск, 1998, 2000); Международной конференции по сопряженным задачам механики и экологии (Томск, 1998); Международном семинаре-совещание «Кубатурные формулы и их приложения» (Уфа, 2001; Красноярск, 2003; Улан-Удэ, 2005); Всероссийском семинаре «Нейроинформатика и ее приложения» (Красноярск, 1999, 2003); Всероссийском семинаре «Моделирование неравновесных систем» (Красноярск, 1999, 2003); The International Workshop «The Tsunami Risk Assessment Beyond 2000: Theory, Practice and Plans» (Moscow, 2000); Международном симпозиуме «Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт» (Москва, 2002); International Symposium on Natural and Human-Made Hazards «Hazards 2002» (Turkey, Antalya, 2002); General Assembly European Geophysical Society (Nice, 2002; Venna, 2005, 2006); International Workshop «Local Tsunami Warning and Mitigation» (Petropavlovsk-Kamchatsky, 2002); The First International Conference «Inverse Problem: Modeling and Simulation» (Turkey, 2002); Международной конференции «Перспективы систем информатики», рабочем семинаре «Наукоемкое программное обеспечение» (Новосибирск, 2003); Международной конференции «Научное наследие академика Г.А. Гамбурцева и современная геофизика» (Москва, 2003); Международной

конференции «Проблемы сейсмологии III тысячелетия» (Новосибирск, 2003); Международной конференции «Математические методы в геофизике» (Новосибирск, 2003); International Symposium «Topical problems of nonlinear wave physics» (Нижний-Новгород, 2003, 2005); Всероссийском семинаре «Распределенные и кластерные вычисления» (Красноярск, 2003, 2004); Международной конференции ICCM-2004 (Новосибирск, 2004); Международной конференции «Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании» (Алматы, 2002,2004); Международном научном симпозиуме «Проблемные вопросы островной и прибрежной сейсмологии (Южно-Сахалинск, 2005); 2nd Asia-Oceania Geophysical Society Annual Meeting (Singapore, 2005); Всероссийской конференции «Астероидно-кометная опасность-2005» (Санкт-Петербург, 2005); Международной конференции «Инновационные технологии для нефтегазового комплекса» (Новосибирск, 2005), Всероссийской конференции «Обратные задачи и информационные технологии рационального природопользования» (Ханты-Мансийск, 2006); Международной конференции «Workshop on Tsunami-2006» (Кейо Университет, Иокогама, Япония, 2006), а также обсуждались на семинарах в Президиуме КНЦ СО РАН, ИВМ СО РАН, ИВТ СО РАН, ИМГиГ ДВО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИБФ СО РАН, ИНГГ СО РАН, ИО РАН; ИФЗ РАН, ГОИН и ДВНИИ Госкомгидромета, на кафедрах в КГУ и КГТУ.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением известных гидродинамических и статистических моделей, аналитических и численных методов решения задач, согласованностью теоретических и экспериментальных результатов, а также сопоставлениями, с результатами работ других авторов.

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликованы две монографии и более чем 90 работ, в том числе в центральных отечественных и международных журналах, в трудах. международных и российских научных конференций. Основные результаты исследований отражены в работах [1-50]. Личный вклад автора состоит в постановке и проведении теоретических и прикладных исследований, которые определяют основу диссертации и новизну полученных научных результатов, а также в руководстве экспериментальными и экспедиционными работами, в постановке и проведении серий вычислительных экспериментов в указанной предметной области, в обработке и интерпретации полученных данных.

Материалы исследований положены в основу спец. курсов по теории риска и математическим моделям в естествознании, которые автор читает в КГТУ на кафедре «Прикладная математика». Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение внедрено в учебный процесс в виде лабораторных занятий по изучению современных информационно-вычислительных технологий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Заключения и Приложений, где приводятся результаты обработки данных сейсмического мониторинга и вычислительных экспериментов по проблеме цунами. Объем диссертации с указанными приложениями составляет 386 страниц, включая 165 рисунков и 17 таблиц. Список литературы содержит 498 наименований.

Благодарности. Автор глубоко признателен академику Ю.И. Шокину, оказавшему большое влияние на формирование научных взглядов соискателя, за поддержку и внимание к работе. Автор выражает благодарность коллегам и участникам совместных исследований: В.М. Кайстренко, Ан.Г. Марчуку, М.В.Носкову, М.М. Лаврентьеву, мл., E.H. Пелиновскому, A.A. Поплавскому, В.Г. Сибгатулину, З.И. Федотовой, Р.Г. Хлебопросу, Л.Б. Чубарову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цели работы и задачи исследований, определена научная новизна полученных результатов, их практическая значимость,

В первой главе научно обосновывается целесообразность применения методологии и технологии вычислительного эксперимента для изучения природных катастроф в рамках современных систем мониторинга и контроля природной среды.

Возникающие кризисные ситуации от землетрясений и цунами, необходимость их анализа для оненки опасности инициируют спрос на современные технологии от эффективных компьютерных вычислений до обеспечения широкополосной и надежной связи информационных систем. Важным также представляется вопрос об инструментальных средствах комплексного мониторинга природных процессов, способных обеспечить качественными данными процедуры принятия решений в условиях высокой неопределенности и быстро изменяющейся обстановки, характерной в период чрезвычайной ситуации.

Применительно к проблеме обеспечения безопасности от землетрясений и цунами выделены базовые характеристики и факторы, определяющие кризисные ситуации. Современная технология вычислительного эксперимента, призванная решать проблемы мониторинга и оценки опасности природных катастроф, включает эффективную обработку и анализ больших массивов данных наблюдений, ориентированный на пользователя интерфейс, которые поддерживаются развитой сетевой инфраструктурой и оперативными компьютерными вычислениями.

Рассмотрены основные задачи, которые ставятся перед современными информационно-вычислительными технологиями в процессе управления в кризисных ситуациях применительно к проблемам мониторинга и оценки опасности. Практическое назначение результатов исследований заключается в совершенствовании вычислительной и информационной поддержки принятия решений в системах мониторинга и службах по предотвращению чрезвычайных ситуаций при землетрясениях и цунами на основе разработанных алгоритмов и компьютерных программ анализа данных геомониторинга очаговых зон и численного моделирования изучаемых природных процессов.

Анализируются общие принципы технологии вычислительного эксперимента, его основные этапы применительно к проблеме мониторинга и оценки опасности землетрясений и цунами. Важной составляющей является эффективное алгоритмическое и программное обеспечение для быстрой обработки и анализа больших массивов данных наблюдений и результатов расчетов.

Сформулированы постановки основных решаемых задач, связанных с комплексным анализом больших массивов данных. Обосновывается применение «нейросетевого» подхода обработки неточно заданных данных геомониторинга природных процессов, позволяющих наиболее полно учесть их особенности и информацию, заключенную в них. На этой основе предлагается вычислительная технология быстрого многопараметрического регрессионного моделирования неточно заданных данных наблюдений, включающая процедуры синтеза модели (обучение) и ее тестирование. Показывается, что возможность заполнения пробелов в массивах данных наблюдений и обработка неточно заданной информации открывает новые перспективы при решении прогностических задач в проблемах геомониторинга природных процессов.

Для анализа неоднородной структуры в данных геомониторинга обосновывается применение вычислительной технологии вейвлет-преобразования, имеющего смысл

локального спектрального анализа простанственно-временных данных. Показана эффективность такой «диагностики» локальных особенностей природных процессов для выделения локальной регулярности, характерных масштабов-и других свойств данных наблюдений.

Приведена постановка задачи анализа и эффективной визуализации пространственно-временных данных мониторинга сейсмического процесса в очаговых областях землетрясений. В рамках разрабатываемой методики комплексного анализа данных геомониторинга обосновывается возможность применения теории квантизации (построение множеств Вороного) и метода упругих сеток для анализа случайных пространственных полей.

Обосновывается необходимость применения ^ технологии вычислительного эксперимента (ВЭ) применительно к проблеме цунами. Обсуждаются возможности применения ВЭ для построения моделей экспертных систем с целью решения задач раннего предупреждения о цунами. Раскрыты особенности информационного обеспечения ВЭ. Приведены вычислительные компоненты технологии ВЭ, связанные с численным моделированием .цунами в реальных акваториях. Выполнены тестовые и методические расчеты. В .результате . разработаны элементы технологии вычислительного эксперимента для решения актуальных задач геомониторинга и оценки опасности цунами. Проведена их адаптации для соответствующих типов ЭВМ (несколько поколений вычислительной техники).

В рамках исследований по разработке методического и информационного обеспечения сейсмического мониторинга изучаемой - территории (центральные и южные районы Красноярского края) анализируются современные подходы анализа данных наблюдений для решения задач оценки сейсмической опасности. Приведен обзор современных исследований, посвященных.прогнозу землетрясений и оценке сейсмической опасности в регионе. Показана необходимость организации эффективного регионального геомониторинга с целью контроля очаговых зон сильных землетрясений, оценки опасности от региональных и местных землетрясений, обеспечение нормативного уровня сейсмобезопасности населения, гражданских и промышленных объектов края. Приведены основные положения методики построения карт ОСР-97. Кратко описан разработанный интерфейс для комплекса программ по расчету и построению карт ОСР-97, который обеспечил информационную поддержку процесса моделирования изучаемого явления.

Во второй главе в рамках технологии вычислительного эксперимента разработана методика комплексного анализа данных наблюдений для решения прямых и обратных задач геомониторинга с целью построения элементов экспертных систем и прогностических моделей изучаемых природных явлений.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение для нелинейного многопараметрического регрессионного моделирования данных наблюдений. В

качестве базисной функции используется:

= ^ + +

] *

где X— входы, к - количество входов; Ъ, с, н», (р — подстраиваемые параметры (Ь и с определяются при предобработке); аи - 1-й выход задачи ] - меняется от единицы до числа строк в матрице

Указанный вид функции принят из-за эффективности вычисления производных, оценки интегральных характеристик (значимости входов, средней гладкости) и близости к интегральному преобразованию Фурье. Для оптимизации использовался метод сопряженных градиентов, то есть направление шага выбиралось линейной

11

комбинацией антиградиента оценочной функции и шага на предыдущей итерации. На каждой итерации вдоль выбранного направления выбирался оптимальный шаг с помощью квадратичной аппроксимации оценочной функции. Для оценки экстраполяционных возможностей регрессионного подхода необходима проверка получаемых моделей на данных, не включенных в обучающую выборку. Для этой цели использовался способ быстрого тестирования, основывающийся на методе перекрестной проверки.

Описанный выше алгоритм реализован в программе (совместно с В.А. Охониным и A.JI. Щемелем), которая предназначена для оперативного синтеза по большим массивам эмпирических и экспериментальных данных аналитических моделей, с регулируемым уровнем сглаживания этих данных. Программа работает в среде операционных систем MS Windows 98/2000/ХР и Windows NT 4, а также в виде набора инструментальных функций вычислительной среды «Matlab». Синтезируемые с помощью описанного выше алгоритма аналитические модели приближенно воспроизводят характерные для исходного объекта причинно-следственные связи в той мере, в какой эти связи проявили себя при сборе эмпирических данных. Что позволяет вместо экспериментов с исходным объектом прибегать к численным экспериментам с моделью.

Программа и разработанная методика регрессионного анализа данных использовались для решения ряда сложных научно-технических задач, для моделирования значительных по объему массивов данных и дополнительной разнородной информации, в частности:

-анализ геолого-геофизических данных в задачах прогноза дебита нефти (Тохомо-Юрубченская нефтяная залежь);

- построение нелинейной многопараметрической регрессионной модели рудного тела для оценки качества руды на различных горизонтах (Кия-Шалтырское месторождение глинозема);

- анализ сейсмогеологических данных, каталога землетрясений и сейсмических сигналов для решения задачи оценки сейсмической опасности на территории юга Красноярского края;

- построение экспертных систем поддержки принятия решений для оценки опасности цунами тихоокеанского побережья России;

- построение аипроксимационных моделей для анализа и оценки опасности наводнений от весенних паводков на реках края.

Имеется значительный опыт работы и в других областях моделирования данных, при решении прямых и обратных задач геоэкологии, при решении задач аппроксимации многопараметрических палеточных функций, оценки сложных функций Грина и быстрого счета специальных функций, встроенных в численные алгоритмы для решения прямых и обратных задач в проблемах геомониторинга. Для оценки эффективности алгоритма проведен ряд численных экспериментов с аналогичной программой, представленной в Matlab (рис. 1).

В рамках разработанного алгоритмического обеспечения предложен подход для решения задачи восстановления скрытых параметров изучаемых распределений, который представлен в виде модельного датчика случайных величин, генерирующего параметры изучаемого явления. Датчик случайных величин строится как регрессионное отображение из вспомогательного многообразия в многообразие реальных данных. Приведен пример моделирования данных из каталога землетрясений, которые зарегистрированы в изучаемом регионе.

Рис. 1. Сравнение скоростей для разработанной программы (нижняя линия) и для дополнения Matlab Neural Net Toolbox (верхняя линия). По оси х отложено количество подстроечных параметров, по оси у - время выполнения однойитерации в секундах (масштаб логарифмический).

Рассмотрена задача оценки сейсмической опасности по совокупности наблюдений о предвестниках, измеряемых в период подготовки сильного сейсмического события. Построенная регрессионная модель «способна» предсказать оставшееся количество дней до землетрясения по данным с нескольких датчиков, измеряющих различные физические показатели геосреды. На примере анализа конкретных данных наблюдений (предоставленных ИВМиМГ СО РАН) показаны возможности этого подхода для построения интегрального предвестника.

Разработано алгоритмическое обеспечение для быстрого вейвлет-преобразования пространственно-временных рядов.. Программная реализация алгоритмов является- элементом комплекса программ для обработки данных сейсмического мониторинга; а также топографических данных, для решения широкого круга задач геомониторинга. Разработан алгоритм «быстрого» получения вейвлет-диаграммы сейсмического сигнала. Программная реализация алгоритма является элементом комплекса программ для обработки сейсмической информации. Интегральное вейвлет-преобразование имеет вид:

Kb = Kf(a, Ъ) = И"0-5 = И"0'5 ]nx)<pa^x)dx.

Для получения вейвлет-диаграммы функции f(x) на интервале [хО, xl] параметр сдвига b должен изменяться в этом же диапазоне. Границы.области значений коэффициента масштабирования выбираются в соответствии с требованиями для каждой конкретной задачи. Вычисление на каждом шаге значений функций f(x), <р(х) и интегрирование по всей числовой оси делает эту процедуру нерациональной для анализа больших массивов реальных данных геомониторинга. Предлагается следующая расчетная схема построения вейвлет-диаграммы сигнала:

j = 0,1,2..... N ;

/•=1,2..... М ;

( х 1 - х 0 ) _

Д * =

Ь , =

N '

= j ■ А х е е .{ а,

[0

- const ; х 1 - х 0 ];

а м Ь

где N - число дискретных отсчетов на промежутке, М - величина выборки масштабов. Вводится функция Ца¡), характеризующая окно сходимости базисного вейвлета: ¿(а,) е {1, 2, ..., «};

<Р

j • Ах

< ô, V j > £(о,) ,

где 3— порог сходимости, положительная постоянная величина «близкая» по значению к нулю. Для J > Ца) будем считать ¡¡А ± 1 Ах н о . Определяется матрица базисного

вейвлета и матрица Fi, в виде:

/ = 0. 1, .... 2Цаи );

(/-¿(ям)) Ах

F, , = fix0 + (j - I + Цаи )) - Дх) Исходное вейвлет-преобразование можно переписать в виде интегральной суммы:

Av Ца^+Lt»,)

Kb, = ^A'V/) = TT=- +FnJ.<pJ

Так как компоненты матрш и функции L(aJ постоянные величины, то процедура вейвлет-преобразования сводится к перемножению и сложению некоторого набора величин. При этом матрицы организованы таким образом, чтобы количество операций на вычисление коэффициентов их элементов было минимально, что существенно уменьшает затраты машинного времени, необходимого для вычислений (рис. 2).

Рис. 2. Обработка сейсмического события 07.04.2002, записанного сейсмостанцией «Дивногорск»: а - сейсмограмма сейсмических колебаний; б - вейвлет-диаграмма (ЛГ канал); в - обработанная специальным образом вейвлет-спектральная информация о событии.

В случае двумерных данных материнский вейвлет представляет поверхность с центральной симметрией, отвечающей тому же набору требований, что и в одномерном случае. Начальные данные £> представляют матрицу ЫхМ элементов, которые содержат значения некоторой характеристики в узлах прямоугольной координатной сетки. Необходимо выявить структуры заданной формы, слабо выраженные на фоне неоднородности среды. Разработан алгоритм двумерного вейвлет-преобразования. Вводятся следующие функции: х,у е {-М , М );

Р(0 = -(1-0

ф

х+М ,у*М

<р

10 ((л: - М)г + {у - М)2) М

где М—масштаб вейвлет-преобразования, Фх*му*и~ матрицы базисного вейвлета. Вейвлет-преобразование можно переписать в виде интегральной суммы: ЛхЛу

W.

Е5> ■ + Dx

t.y+i+ Di*t,j-i + A+*.j4i) +

•«VmA.,

На графике (рис. 3) приведены относительные временные затраты на вычисление вейвлет-диаграммы для матрицы 200x200, вычисления производились на Р III - 800. На основе разработанных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования создан комплекс программ оперативной обработки больших массивов данных наблюдений (совместно с С.А. Перетокиным). Программы написаны на языке Borland С++ в среде объектно-ориентированного программирования Builder 5.0. 150 ■S3«

SZiS GZ 71.5

90.S 100

Рис. 3. Временные затраты на вычисление вейвлет-диаграммы для матрицы 200x200.

Эффективность разработанного инструментария комплексной методики для моделирования данных продемонстрирована на экспериментах по обработке и анализу больших массивов данных наблюдений в различных областях науки о Земле. Моделирование данных о рельефе Земли для поиска и выделения импактных кратеров с помощью вейвлет-преобразования выполнялось для различных регионов Сибири (кратеры Логонча и Папигай), Казахстана (кратер Жиманшин) и др.

Алгоритмическое и программное обеспечение методики регрессионного моделирования и вейвлет-преобразования тестировались на данных цифровых сейсмических станций региональной сети и на временных рядах иной природы, в том

15

числе обрабатывались материалы георадара. С помощью разработанной методики выполнено регрессионное моделирование временных рядов для прогнозирования движения полюса Земли - координат х(0 и у(0, которые были получены с веб сайта международной службы вращения Земли - 1ЕЯ!$. В результате применения вейвлет-преобразования удалось повысить на порядок относительную точность расчета координат полюса Земли на временном интервале прогноза в 30 суток.

Вычислительная методика комплексного анализа данных геомониторинга применялась для изучения структурно-вещественного соответствия сложных геообъектов, выполнялся анализ данных геоопробования и численно решались классические задачи геостатистики. Обобщенная схема анализа данных наблюдений для решения задач геомониторинга приведена в таблице 1.

_Таблица 1.

Этапы обработки и анализа данных геомониторинга

Тип этапа Цель этапа | Оценка результатов

Стандартизация данных и вейвлет-преобразование Переход к равной плотности данных

Сглаживание данных нелинейной регрессией Устранение шумов, обеспечение возможности экстраполяции Оценка дисперсии высокочастотной компоненты

Заполнение пробелов в сглаженных данных Обеспечение возможности полного использования данных геомониторинга

Пространственная аппроксимация данных нелинейной регрессией Прогноз трехмерных полей по известным данным Оценка дисперсии случайной компоненты

Прогноз (экстраполяция) по гладким данным Прогноз изучаемого признака по измерениям Оценка точности для низко- и высочастотных компонент

Прогноз (экстраполяция) по аппроксимированным данным Прогноз изучаемого признака по измерениям Оценка точности для низко- и высочастотных компонент

Методика комплексного анализа данных геомониторинга, включающая быстрое вейвлет-преобразование и быстрое регрессионное моделирование пространственно-временных рядов, является эффективным инструментом для построения аппроксимационных и прогностических моделей изучаемых природных явлений.

Разработано алгоритмическое обеспечение для эффективной визуализации исследуемых данных мониторинга. Разработан алгоритм построения множеств Вороного для анализа пространственно-временных данных наблюдений. Пусть Т -некоторое связное подмножество некоторого пространства. Точки /, е Т — представляют данные наблюдения природного процесса (например, каталог землетрясений). Покроем исходное множество точек решеткой, в узлах которой расположены вспомогательные точки {г *} "ш,. Задача заключается в сведении непрерывного множества точек к множествам Вороного, которые удовлетворяют следующему условию (A.B. Захаров, 2003):

.V

¿•.vPl = S ¡Ж > '' № -> min, p(t, ,(,')-> min,

wa»

где p(i,, i' ) - некоторая неотрицательная функция, равная расстоянию от точки i, до -юкюи i' . Задача также состоит в том, чтобы найти набор точек {г,} и соответствующее

им разбиение такое, чтобы ошибка ггн[7"] была наименьшей. Рассмотрим

некоторое множество- Т. Точки г, е Г - данные наблюдения сейсмического процесса (каталог землетрясений). Каждая точка данных /, имеет некоторые свойства: г, (х, у, М(Я)), где (х, у) - её координаты (эпицентр), М - магнитуда (землетрясения). Для каждой величины М (из физических соображений о сейсмическом процессе) определяется область влияния, т.е. радиус Л - области притяжения к точке г, с магнитудой М Эти свойства, применительно к реальной физической задаче, позволяют найти центральную точку из множества Т. Разобьем множество исходных точек на некоторые подмножества Вороного, чтобы ошибка^:?-] была минимальна. Для этого из множества точек в Т выберем ту точку, которая по своему свойству (магнитуде) является основной (центральной). Зафиксируем эту точку и найдем расстояние между ней и всеми остальными точками по соотношению:

где V - это середина отрезка (/,,<,*). В итоге, получим множество, в котором лежат все рассматриваемые точки данных. Сравним полученные значения и исключим точки из построенного множества, расстояние от которых до фиксированной точки наибольшее. Таким же образом выбирается центральная точка для оставшихся точек. Рассматриваемое множество разобьется на несколько областей {Дц}".!. С помощью разработанного алгоритма изучены свойства группируемости множества точек сейсмической природы из каталога землетрясений для Караганской очаговой зоны.

Разработан алгоритм построения упругой сетки,: учитывающий значения введенного «физического» признака для данных наблюдений. Особенностью этого способа визуализации сейсмологических данных является то, что получаемая при его применении система узлов оказывается упорядочена. Соседние на этой сетке узлы в результате действия алгоритма оказываются соседними в пространстве данных, что дает возможность после размещения точек данных по ближайшим узлам двумерной сетки визуализировать их. В этом случае проекции данных изображены в исходных внутренних координатах, узлы которых представлены в виде прямоугольной сетки. Построенная таким образом сетка располагается во множестве исходных точек данных так, чтобы каждой точке данных % сопоставлялся ближайший узел сетки у у. При заданных положениях узлов сетки и при размещении в ней точек данных производится разбиение множества данных на таксоны Ку. Рассмотрим, следуя работе (А.Н. Горбань, А.Ю. Зиновьев, 2000), двумерную прямоугольную сетку узлов, в которой р узлов по горизонтали, д узлов по вертикали. Перенумеруем узлы этой сетки с помощью двух индексов: у/ = 1...р,/=1...д. Построенная сетка располагается во множестве точек данных так, чтобы каждой точке сопоставлялся ближайший узел сетки. Точки данных имеют вид >0(х,У,М), где (х, у) - её координаты, М- магнитуда. Такой способ разбивает все множество данных на рхд подмножеств Ку - таксонов, в пределах каждого из которых точки подмножества окажутся ближе к узлу сетки У, чем к какому-нибудь другому, узлу. Обозначим это обстоятельство следующим

образом: К9 = {/ е Рк,\у''> - /Г < е }.'

Разработанный алгоритм реализован в среде МаНСАО 2000 и использовался для анализа геолого-геофизических данных и каталога землетрясений Караганской сейсмоактивной области. Для этих же данных проведен анализ свойства группируемости сейсмических событий с использованием индекса Моришиты.

Показано случайное и концентрированное размещение изучаемых точек исходных данных в заданном пространстве Если исследуемая пространственная область, задаваемая в виде квадрата со стороной ¿, содержащая N событий, разбита на Q квадратных ячеек, где Q принимает значения 4, 16, 64 и т.д., то индексом Моришиты

, и,(",-!)

называется величина: / = у У ,г;-. где п.- число событий в 1-й ячейке, О -

Ы{Ы - 1) ^

число ячеек в разбиении. Из формулы видно, что индекс Моришиты зависит от числа ячеек. Индекс I, деленный на число ячеек <2 для данного разбиения, равен вероятности того, что наугад выбранные два землетрясения будут принадлежать одной ячейке. В изучаемой очаговой области выделены как сосредоточенная, так и рассеянная (диффузионная) компоненты сейсмичности.

Предложенные способы эффективной визуализации данных наблюдений являются дополнением методики комплексного анализа данных геомониторинга. Как показали исследования, алгоритмическое и программное обеспечение для комплексной обработки больших массивов информативных данных геомониторинга пригодно для встраивания в алгоритмические контуры крупных исследовательских комплексов с целью анализа неоднородной структуры данных наблюдений и построения элементов экспертных систем для решения задач прогноза.

В третьей главе разработано методическое и информационное обеспечение для решения проблем сейсмического мониторинга изучаемого региона (центральные и южные районы Красноярского края). Выполнен анализ состояния проблемы сейсмического мониторинга, приведена структура информационного обеспечения системы наблюдения за сейсмической активностью территории. Предложен ряд подходов по совершенствованшо региональной службы сейсмического мониторинга в части обработки данных наблюдений. Разработаны алгоритмы анализа данных сейсмического мониторинга низкоэнергетических событий для контроля очаговых областей сильных землетрясений региона.

Основные решаемые задачи при осуществлении сейсмического мониторинга и проведении соответствующих исследований:

- методическое и информационное обеспечение сейсмического мониторинга на территории Красноярской промышленной агломерации и восточной части Алтае-Саянской сейсмоактивной области;

- оперативный анализ сейсмической информации на основе разрабатываемого алгоритмического и программного обеспечения (для последующей передачи ее в ГС СО РАН, ГС РАН и региональным структурам МЧС);

-формирование базы данных о сейсмических событиях по результатам проведения сейсмического мониторинга для оценки сейсмической опасности;

- уточнение карт сейсмического районирования и оценка сейсмической опасности для промышленных и социальных объектов на территории Красноярского края.

В соответствии с решаемыми задачами принята следующая конфигурация региональной сети стационарных сейсмических станций (рис. 4). Поставленная цель и решаемые задачи определяют отличия этой системы от принятой в региональных геофизических службах. Основная ее особенность - мобильность конфигурации сейсмической сети, адекватная оперативная реакция на изменчивость сейсмической обстановки, новые приемы обработки и анализа сейсмологической информации. В режиме реального времени выполняется предварительная и сводная обработка записей сейсмических событий, анализ сейсмической обстановки в очаговых зонах. Конфигурация сети адаптируется к сейсмическим проявлениям, реагируя на ход

сейсмического процесса в каждой из исследуемых сейсмоактивных зон, регистрируя низкоэнергетические события, ранее недоступные при анализе сейсмического режима.

МО _ «О заИ'КЛтю*

I I I

Рис. 4. Схема расположения региональной сети сейсмических станций.

Сейсмический мониторинг, в предлагаемом варианте (концепции), где реализованы новые методологические и методические принципы регионального мониторинга, является ведущим элементом в системе мероприятий по обеспечению должного уровня сейсмической безопасности. В итоге, в период с 2000 г. по 2005 г. в крае создана региональная сейсмологическая сеть для регистрации информативных низкоэнергетических классов землетрясений, контроля «сейсмической погоды» и обоснования параметров зон возникновения очага землетрясения (ВОЗ) для решения задач долгосрочного прогноза сейсмической опасности. Получена количественная информация об энергетике, временном и пространственном параметрах сейсмических событий в регионе.

Рассмотрена общая схема анализа данных сейсмического мониторинга (рис. 5). На этой основе и на базе геолого-геофизических исследований (региональных профилей) и сейсмологической информации (унифицированных региональных каталогов землетрясений) создаётся сейсмотектоническая основа (сейсмотектоническая карта-модель) в масштабе 1:1 000000 для обеспечения высокого качества составления или уточнения нормативной карты регионального сейсмического районирования, "то есть ■ карта ОСР-97 детализируется на региональном уровне с учётом сейсмогеологической специфики.

Далее, на базе комплексных профильно-площадных геолого-геофизических исследований и информации о местной сейсмичности создаётся среднемасштабная сейсмотектоническая карта-модель района (территории), в масштабе 1:500000 (1:200000) как основа для составления (или уточнения) нормативной карты детального сейсмического районирования (ДСР). Карты ДСР обеспечивают уточнённый долгосрочный прогноз и исходные параметры сейсмического воздействия. для сейсмостойкого проектирования с учётом инженерно-геологических условий и вероятного возникновения вторичных (сейсмогенных) опасных геологических явлений и процессов. На этом уровне обосновывается выбор участков для размещения

геофизических полигонов, пунктов для размещения сейсмостанций, геофизических режимных пунктов и скважин гидрогеодинамического мониторинга.

Рис. 5. Схема анализа данных сейсмического мониторинга.

Затем на базе сетей геомониторинга осуществляется среднесрочный прогноз (недели, месяцы), оценка сейсмической опасности и комплекс связанных с этим процедур — сбор, хранение, накопление, обмен данными, информирование руководящих органов и оценка сейсмогеодинамической обстановки. Таким образом, в рамках разработки и реализации концепции предложен ряд подходов по совершенствованию региональной службы сейсмомониторинга.

Выполнен анализ комплекса сейсмогеологических данных для уточнения сейсмического балла в рамках вычислительной технологии построения карт ОСР-97 (В.И. Уломов и др.). В результате проведенных детальных сейсмологических исследований уточнена модель зон ВОЗ для территории Красноярской агломерации и рассчитаны значения балльности сотрясаемости соответствующей повторяемости.

В основу исследований и предлагаемых рекомендаций по уточнению исходного балла сейсмической опасности для территории Красноярской промышленной агломерации положены:

-технология построения карт ОСР-97 на основе линеаментно-доменно-фокальной (ЛДФ) модели (В.И. Уломов, Л.С. Шумилина, ОИФЗ РАН);

- материалы полевых сейсмогеологических исследований и описание Малиновской палеосейсмодислокации, выполненные совместно с сотрудниками ИЗК СО РАН; -результаты комплекса геолого-геофизических и сейсмологических исследований, проведенных для уточнения исходной сейсмичности (материалы КНИИГиМС и результаты, полученные непосредственно автором);

-специализированный каталог землетрясений Северной Евразии без афтершоков (Н.В. Кондорская, В.И. Уломов, ОИФЗ РАН);

- региональный каталог землетрясений, полученный в результате обработки зарегистрированных региональной сетью сейсмических станций слабых сейсмических событий в регионе в период с 02.02.2000 г. по 02.02.2004 г. (КНИИГиМС).

Цель исследований и рекомендаций состояла в том, чтобы применить разработанные методы уточнения сейсмической опасности (УСО) для Красноярской промышленной агломерации на базе официально признанной технологии составления карт ОСР-97. Общее методологическое руководство данных исследований осуществлялось В.И. Уломовым (ОИФЗ РАН). В результате этого, проведенные КНИИГиМС и непосредственно автором сейсмологические и сейсмогеологические исследования позволили уточнить модель зон ВОЗ для территории Красноярской агломерации. В соответствии с методикой построения карт ОСР были рассчитаны уточненные значения балльности для изучаемой территории. Для достижения указанного результата и его обоснования выполнены следующие исследования:

- создана дополнительная сеть сейсмических станций для проведения сейсмического мониторинга в районе Красноярской промышленной агломерации и прилегающих территорий;

- произведен (производится и в настоящий момент) сбор сведений о слабой сейсмичности в указанной области;

- выполнен комплекс работ по выявлению палеосейсмодислокаций в районе исследований, в частности, выявлена Малиновская палеосейсмодислокация;

- детально изучены современные тектонические движения геологической среды;

- проведен анализ сейсмичности изучаемой территории но унифицированным каталогам землетрясений с учетом новых данных сейсмического мониторинга;

- выполнена корректировка параметров зон возникновения очагов землетрясений, использовавшихся в модели зон ВОЗ при расчете карт ОСР-97, с учетом разломно-блоковой структуры среды и особенностей ее сейсмического режима;

-рассчитан и визуализирован комплект карт УСО для рассматриваемой территории, отражающих вероятность возможного превышения конкретных величин сейсмических воздействий в течение заданных интервалов времени.

В итоге, составлены таблицы с параметризацией основных структурных элементов (зон) и комплект карт УСО, характеризующих уровень сейсмической опасности в соответствии с ОСР-97. Выполнены соответствующие расчеты и моделирование сейсмического режима с использованием алгоритмического и программного обеспечения, описанного в первой главе. Методика анализа данных геомониторинга прошла апробацию при выполнении ряда проектов, в частности, при оценке сейсмической опасности для трассы магистрального нефтепровода. Таким образом, разработаны методические и информационные основы решения задачи для уточнения сейсмической опасности исследуемой территории на основе анализа данных регионального сейсмомониторинга очаговых зон сильных землетрясений и вычислительной технологии построения карт ОСР-97.

Разработан подход для анализа форшоковой и афтершоковой последовательности данных сейсмического мониторинга очаговой области сильного землетрясения, исследованы «энергетические» характеристики, описывающие процесс подготовки сильного землетрясения. В этой связи выполнен детальный анализ данных о форшоках Алтайского землетрясения 27 сентября 2003 г. (рис. 6), который позволил выявить следующие особенности процесса подготовки сильного сейсмического события:

- наличие определенных структур (устойчивых связей и цикличности) внутри изучаемого процесса, представленного в виде распределения магпитуд индикаторных землетрясений (форшоков) во времени на «энергетических диаграммах»;

21

-наличие «энергетических уровней» и развитие анализируемого процесса в виде стадий, включая стадию активной подготовки ■ сильного землетрясения, проявляющуюся в виде .«энергетического клина», который характеризует затишье высокоэнергетических землетрясений и активизацию низкоэнергетических; -наличие «энергетического предвестника», регистрация перед основным землетрясением аномально слабого сейсмического события, по- сравнению с наблюдаемым ростом магнитуды низкоэнергетических землетрясений.

Рис. б. Энергетические признаки подготовки Алтайского землетрясения (27.09.2003).

Основным прогностическим признаком подготовки сильного' землетрясения является образование, так называемого, «энергетического клина». Это наблюдение соответствует известной стадии «сейсмического затишья», в период которой снижается энергетический уровень регистрируемых в очаговой области сейсмических событий. Отметим, что «энергетические клинья», как правило, четко проявляются при подготовке сильных сейсмических событий с магнитудой 6.0 и более. Указанные обстоятельства определяют необходимость мониторинга низкоэнергетических событий в очаговых областях путем .уплотнения наблюдательной сети мониторинга вокруг потенциального очага. Выполненный анализ сейсмических процессов в очаговых зонах сильных землетрясений.Центральной Сибири, Камчатки, Калифорнии и других регионов подтверждает , перспективность предлагаемой методики оценки сейсмической опасности на основе вышеупомянутых физических предположений и выявленных«энергетических» характеристик (признаков). Выводы из анализа данных сейсмомонитор'инга очаговых, зон согласуются с известными результатами исследований по этой тематике (G.H. Журков, А.С.Алексеев,. C.B. Гольдин,1 Г.А. Соболев и др.).

В 2004-2005 гг. в.рамках реализации концепции о сейсмическом мониторинге региона и решения описанной выше задачи ЦСМ КНИИГиМС, с . участием автора, обеспечено, развитие и оптимизация региональной сейсмической сети комплексного сейсмического мониторинга. Расширен, диапазон - представительной ' регистрации сейсмических событий. При этом для территории центральных и южных районов Красноярского края уровень минимальных представительных магнитуд понижен до 1.5, а для всей Алтае-Саянской области до 2.5. Это позволило взять под эффективный контроль сейсмические очаги, .потенциально-опасные для Красноярской и Саяно-Шушенской промышленных агломераций. Проведена апробация методики выделения

информативных признаков, характеризующих процесс подготовки сильного землетрясения.

Методические приемы анализа данных мониторинга очаговой области с целью оперативной оценки опасности землетрясений формулируются следующем образом:

- сканирование прогностической области, так называемой, «информационной ячейкой» (диаметром порядка 300 км) и шагом смещения 150 км;

- построение динамики сейсмических процессов в координатах «магнитуда-время» для каждой информационной ячейки;

- выделение в структуре сейсмических процессов характерных элементов (энергетических уровней и др.);

- оценка «мощностей» проявления сейсмического процесса как среднее приращение между минимальными и максимальными энергетическими уровнями в системе координат «магнитуда-время»;

- анализ изменчивости упомянутых параметров в пределах прогностической области.

Указанные методические приемы пригодны для оперативного анализа данных для землетрясений с магнитудой больше 6.0. При этом, исходя из известных теоретических и экспериментальных положений о сейсмическом процессе, область подготовки будущего землетрясения в 3-5 раз превышает размеры очага конкретного сейсмического события. Оптимизация размеров области прогноза достигается путем последовательного сканирования до получения устойчивого энергетического временного ряда, характеризующегося вышеописанными признаками. Для конкретизации местоположения будущего землетрясения могут быть также использованы известные предвестники: сейсмические, электромагнитные, гидрогеодинамические, гидрогеохимические, биохимические и т.д. Надежность получаемых оценок определяется не только выявленными закономерностями структуры энергетических процессов, но и надежностью исходных данных. Энергетический процесс должен описываться магнитудами одной природы и не содержать существенных пропусков по времени. Значения магнитуд должны быть равноточными и не содержать систематических искажений.

В настоящее время завершается разработка алгоритмического и программного обеспечения для автоматизации анализа процессов, протекающих в сейсмических очагах и фиксируемых сетями сейсмического мониторинга. Алгоритм оценки характеристик ожидаемого землетрясения на основе сейсмического мониторинга выделенной очаговой области является по своей сути динамическим и самообучающимся, т.е. с течением времени прогноз уточняется, а после завершения каждого сейсмического цикла пороговые параметры изучаемого процесса могут быть скорректированы. Таким образом, если в распоряжении исследователя имеется информация о форшоковом процессе в форме зависимости магшпуды слабых сейсмических событий во времени в прогностической области, которая включает в себя и будущий сейсмический очаг, то оперативная оценка сейсмической опасности в принципе возможна. Магнитуда здесь является интегральной энергетической характеристикой сейсмического очага. Разработанный способ анализа данных сейсмического мониторинга конкретных очаговых областей является конструктивным и согласуется с известными моделями подготовки сильного землетрясения.

Для практического решения этой задачи определяющими являются следующие элементы системы мониторинга: выделение сейсмически активных очаговых зон и установка временных локальных сейсмических групп (ЛСГ), ориентированных для наблюдений за конкретными очагами; сбор и обработка данных цифровых сейсмических станций в режиме реального времени; анализ полученных данных и выделение «энергетических» признаков. Описаны особенности функционирования

23

региональной системы мониторинга за низкоэнергетической сейсмичностью центральных и южных районов Красноярского края.

Разработан: ряд способов и приемов для выделения и- обработки низкоэнергетических сейсмических сигналов, полученных на базе ЛСГ.. Приемы обработки и способы решения ряда сейсмологических задач, включающие вейвлет-анализ и поляризационную фильтрацию, опробованы на реальных записях сейсмических событий (данные ЦСМ КНИИГиМС). Отличительной особенностью предложенного алгоритмического обеспечения является их ориентированность на обработку слабых сейсмических сигналов.- Существует возможность комбинирования алгоритмов в зависимости от конкретной ситуации и решаемой задачи,. например, идентификация сейсмического события «взрыв-землетрясение»: На рисунке 7 приведена блок-схема обработки и анализа сейсмических сигналов, которая включает набор алгоритмов и методических приемов, где реализованы способы вейвлет-анализа и процедуры поляризационной (детектор прямолинейного- движения) фильтрации данных наблюдений.

Рис. 7. Схема обработки и анализа сейсмических сигналов.

Приведены примеры расчетов и решений ряда задач сейсмомониторинга. Методика прошла апробацию на реальных данных наблюдений. Разработанное методическое и информационное обеспечение, а также алгоритмическое обеспечение анализа данных сейсмического мониторинга очаговых зон сильных землетрясений предоставляют новые возможности для решения актуальных задач, связанных с оценкой сейсмической опасности.

В четвертой главе разработана вычислительная технология построения элементов экспертной системы для оценки опасности цунами в рамках региональных и локальных систем мониторинга и раннего предупреждения о цунами. Выполнен анализ состояния и принципов функционирования существующих международных систем мониторинга цунамигенных землетрясений и раннего предупреждения о цунами в Тихом океане (США, Япония и др.). В настоящее время в этих системах сейсмический метод прогноза является ведущим при оценке вероятности цунами от сильных подводных землетрясений, поскольку заблаговременность оценок сейсмической подсистемы существенно выше, чем гидрофизической. Гидрофизический метод используется в качестве мониторинга за интенсивностью возникающих волн цунами. Сдерживает развитие этого направления высокая стоимость работ по установке и обеспечению функционирования удаленных уровенных датчиков (гидрофизических станций). В тоже время, в особо цунамиопасных местах устанавливаются современные береговые системы регистрации цунами (п. Усть-Камчатск и г. Северо-Курильск).

За прошедшее десятилетие, как показал опыт регистрации сильных землетрясений и цунами в тихоокеанском регионе, ситуация с заблаговременным прогнозом цунамигенных землетрясений и оперативной оценкой опасности цунами существенно не изменилась. Многочисленные публикации с описанием проявлений цунами в Тихом океане в 90-х годах прошлого века свидетельствует об этом. Между тем общей тенденцией развития систем сейсмического мониторинга и систем предупреждения о цунами (СПЦ) является переход на более высокий класс вычислительной техники, на новое поколение аппаратуры для измерений сейсмических колебаний и приливных уровней, а также новые возможности в телекоммуникациях, средствах связи и использовашш спутниковой информации.

Как показывает развитие реальных событий, во время землетрясений и цунами практически даже самая совершенная региональная система, в основе которой лежит сбор и обработка распределенных данных, не в состоянии обеспечить требуемую заблаговременность. При каждом землетрясении в ближней зоне очага существует участок побережья, где цунами может наблюдаться менее чем через 10 мин после начала землетрясения. С целью решения этой задачи предлагается вычислительная технология построения моделей локальных систем для раннего предупреждения и оценки опасности цунами. Предлагаемый (совместно с ИВТ СО РАН) вариант структуры российской СПЦ основан на концепции об иерархической системе раннего предупреждения цунами, которая включает национальный и региональные уровни, а также создание локальных систем для защищаемых участков побережья в цунамиопасных областях Дальнего Востока. Как показал проведенный анализ состояния современных систем мониторинга цунами, исследования, связанные с развитием концепции о структуре СПЦ, в первую очередь должны быть направлены на глубокую интеграцию информационно-вычислительных технологий в процесс сбора, обработки, анализа данных и принятия решений.

Разработана вычислительная технология построения элементов экспертной системы в рамках локального мониторинга и раннего предупреждения о цунами. Эта технология предусматривает выполнение специальным образом организованной серии вычислительных экспериментов, по результатам которой для конкретного участка побережья определяется местоположение рациональной сети гидрофизических датчиков. Далее, рассчитываются номограммы, с помощью которых оцениваются параметры волны в береговой зоне по данным регистрации цунами на датчиках. Номограммы позволяют выполнить оценку опасности цунами в режиме реального времени и с необходимой заблаговременностью. Конкретная реализация предлагаемой

25

технологии осуществлена для участка побережья Авачинского залива на Камчатке. На этом примере продемонстрированы основные этапы построения элементов экспертных систем.

Расчет элементов экспертной системы включает несколько этапов, каждый из которых осуществляется в своей расчетной области. На первом этапе (расчетная область - «океан») рассчитываются карты времен добегания от удаленных источников. На основе анализа карт определяются основные направления подхода волны цунами к области «район». Работа по второму этапу (расчетная область «район») заключается: в уточнении времен добегания до защищаемого - пункта с использованием- более подробной батиметрии; в определении оптимальной схемы расстановки гидрофизических датчиков предупреждения о цунами; в сборе, систематизации. и анализе исторических натурных данных о подводных землетрясениях и цунами для оценки параметров «проектных» волн цунами. По результатам выполненных на этом этапе расчетов оцениваются максимальные амплитуды и преобладающие периоды, анализируются расчетные и натурные данные и определяются наиболее опасные очаги цунами от вероятных подводных землетрясений. Целью третьего этапа является расчет, коэффициентов усиления волн, при их... распространении от датчиков наблюдения, системы мониторинга до изучаемого побережья. Исходным материалом для выполнения этой работы являются результаты расчетов трансформации волн (по области «акватория»), обладающих гидрофизическими характеристиками (амплитуда, частота, форма), определенными на предыдущем этапе и связанными с исследуемой акваторией и с ее вероятными цунамигенными зонами. Четвертый этап выполняется для участка береговой зоны и включает: расчет границ зон затопления от «проектных» волн цунами; оценку инженерного риска для объектов, расположенных в береговой зоне; составление результирующих номограмм для принятия решений в период тревоги цунами.

Предложена вычислительная технология, связывающая этапы численного моделирования цунами и регрессионного анализа данных для построения элементов экспертной системы заблаговременной оценки опасности цунами. Построение искомых; моделей, связывающих параметры очага цунами (землетрясения) и характеристики расчетных величин (распределение коэффициентов усиления цунами и высот волн вдоль побережья), выполнялись на основе алгоритма регрессионного анализа. Проведено численное моделирование распространения- цунами от цунамигенной зоны.в Японском море. Построены регрессионные модели связи между параметрами очага цунами, и характеристиками проявления волн на побережье Приморья. Разработаны элементы экспертной системы для поддержки принятия решений о цунамиопасности и раннего предупреждения о цунами для отдельных пунктов вдоль побережья Приморья (рис. 8).

Высота волны вдоль побережья Приморья

| Н, м .

I 0,9 ^ ' - ■ I■ — т-ч " - .V; ^ 1 ■ ^ ч.-.!-1 -'I

, £-~ - - .....— I

1 14 1.8 2,2 2,6 3 3,4 3,6 4.2 4.6 5 5,4 I

| Координаты вдоль побережья Приморья

Рис. 8. Оценка опасности цунами для побережья Приморья.

В экспертной системе для исследуемой области Японского моря в качестве исходной информации для оценки опасности цунами использовались распределения коэффициентов волны цунами от пяти сильнейших землетрясений: землетрясения и цунами 1741, 1940, 1964, 1983 и ¡993 гг. Магнитуда землетрясений изменяется в пределах от 7 1 до 7.9 по шкале Рихтера. Местоположение очагов цунами в данном построении экспертной системы характеризуются широтной координатой (субмеридиональное расположение очагов цунами), которые изменяются от 38 град с.ш до 44 град с ш Побережье Приморья разделено на пять зон (в условных координатах), для которых оцениваются значения коэффициентов усиления и высоты волн цунами. Условные координаты для пунктов наблюдения следующие: Владивосток - 1 0; Находка - 1.5; Валентин - 2.0; Ольга - 2.5; Рудная Пристань — 3.0 Предложен способ решения обратной задачи цунами на основе регрессионного моделирования данных регистрации цунами и результатов численного моделирования от эталонных (модельных) очагов цунами. При решении практической задачи оценивалось местоположение очага Андриановского цунами 1996 г., которое зарегистрировано с помощью глубоководных датчиков, расположенных вдоль Алеутских островов. Для решения обратной задачи использовались расчетные мареограммы, полученные в результате численного моделирования цунами от ряда модельных (эталонных) очагов, которые были расположены вдоль Алеутских островов. С помощью регрессионного анализа расчетных и натурных данных о цунами оценивалось местоположение очага цунами 1996 г. относительно указанных модельных очагов (рис. 9). Разработан способ для оперативного решения обратной задачи цунами на основе нелинейного регрессионного моделирования соответствующих данных - материалов вычислительного и натурного экспериментов.

Рис. 9. Область исследования и система расположения датчиков (СЫЭР № Ма-2415-Ы0-02). Показаны оценки местоположения очага цунами 1996 г. по четырем регрессионным моделям и результирующая оценка решения обратной задачи цунами, черный кружок - центр очага Андриановского цунами 1996 г.

Разработан подход для,оценки цунамигенности подводного землетрясения на основе анализа форшоковой последовательности сильного подводного землетрясения. Изучено пространственно-временное распределение сейсмических событий для очаговой области землетрясения 26 декабря 2004 г. в районе острова Суматры (рис. 10). По диаграмме развития форшокового процесса в координатах «магнитуда-время» выделен «прогностический клин».

-- -J. г —

• - • - * ^^ 1Ш ш

1

1 л . • 1 *

ш п.

»В* 92" М* »'' 91* 109* 101'

Рис. 10. Область подготовки катастрофического землетрясения 26 декабря 2004 г.; звездой показано местоположение эпицентра, кружками — форшоки.

Анализ обратных изохрон.: изучаемого цунами показал соответствие оценок очага цунами по форшоковой ; области и по инструментальным гидрофизическим данным (рис. 11). Представленный подход оценки цунамигенности подводного землетрясения апробирован при анализе форшоковой последовательности для ряда очаговых областей сильных землетрясений в районе Камчатки, Южных Курил и Японии.

longitude

Рис. 11. Оценка местоположения очага цунами методом обратных изохрон. (AOGS 2na Annual Meeting - 2005, SE32, Singapore, 2005). 28

Если в распоряжении региональной службы раннего предупреждения о цунами для прогностической области, которая включает будущий сейсмический очаг сильного подводного землетрясения, имеется информация о форшоковом процессе в форме зависимости магнитуды сейсмических событий от времени, то оценка цунамигенности ожидаемого землетрясения возможна. Поскольку для сейсмоактивных и цунамигенных регионов мирового океана к настоящему времени накоплена обширная информация об особенностях проявления цунами, а современные сейсмологические сети глобального мониторинга позволяют оперативно контролировать эти регионы, то изложенные принципы оценки цунамигенности сильнейших землетрясений и параметров очага ожидаемых цунами могут быть реализованы с учетом региональных особенностей.

Гпава 5 посвящена разработке вычислительной методики комплексного анализа данных мониторинга цунами для оценки опасности цунами и детального цунамирайонирования исследуемого побережья.

Выполнен статистический анализ данных наблюдений на основе теории экстремальных статистик, получены формулы для оценки опасности цунами. Для пуассоновского процесса последовательности цунами (работы В.М. Кайстренко) оценка опасности цунами (инженерный риск) определяется в виде вероятности Ят{Х, Н) того, что в пункте X за время Т максимальный заплеск цунами превысит уровень Я хотя бы один раз:

Следующая формула определяет уровень, который может быть превышен за время Т с заданным риском цунами Л:

На основе анализа данных наблюдений о цунами и результатов численного моделирования цунами для Курило-Камчатского региона и побережья Приморья построена двухпараметрическая карта-схема обзорного цунамирайонирования тихоокеанского побережья

Оценки динамических параметров цунами получены на основе аналитической теории наката цунами на однородный откос (исследования E.H. Пелиновского). Выделен новый параметр подобия, имеющий смысл критерия обрушения волны цунами:

где Н- высота максимального заплеска на берегу, г=2я/со— период волны цунами, g -ускорение свободного падения, а = const - уклон дна.

На основе построенной карты-схемы цунамирайонирования по высоте цунами и ее периоду для времени прогноза Т-100 лет вычислены максимальные скорости и тип наката волны для ряда пунктов на Курильских островах и Камчатке. Показано, что практически всюду цунами проявляется в виде подтопления. Указанные оценки хорошо согласуются с данными наблюдений. Этот результат имеет важное значение при проектировании гидротехнических сооружений в береговой зоне.

Разработаны методы детального цунамирайонирования изучаемого побережья на основе анализа выделенного набора сейсмической, гидрофизической и геоэкологической информации о проявлениях землетрясений и цунами. Анализ

RT(X,H) = 1-е

,-т<р(х,н)

инструментальных мареографных данных наблюдений и статистическая интерпретация распределений высот цунами вдоль побережья, полученных в результате численного моделирования , цунами, позволяет выполнить локальное цунамирайонирование. Анализ данных о цунами для Южно-Курильской бухты показал эффективность предложенной методики.

Геоморфологическое обследования- береговой зоны и описание следов от наводнений в результате цунами составляют суть методики оценки границ затопления побережья, который включает обработку годовых колец многолетних растений, растущих в береговой зоне. Если указанные данные отсутствуют, то функция распределения высот волн вдоль побережья строится на основе математического моделирования цунами, исходными данными являются сейсмологические материалы о цунамигенных землетрясениях и гидрофизическая информация о наводнениях.

Предложен подход для анализа волновых эффектов проникновения цунами в круглые бухты с узким входом. На основе данных наблюдений о проявлениях цунами, строится зависимость между линейными размерами бухты, характером рельефа дна и периодом волны цунами. Результаты исследований цунами от Камчатского .землетрясения 1952 г. в бухтах на-Гавайских островах показали, что коэффициент усиления волны при проникновении цунами в эти бухты зависит от, соотношения длительности максимальной фазы волны цунами и длительности реакции бухты на волновое воздействие цунами.

Учет неблагоприятных факторов (приливы, сейши, штормовые нагоны), связанных с различными колебаниями уровня моря при оценке цунамиопасности выполняется на основе построения совместного распределения изучаемых характеристик.

Исследована задача оценки максимальной цунамиопасности для наиболее неблагоприятных районов тихоокеанского побережья России. Построена модель оценки опасности цунами для г. Северо-Курильска. В береговой зоне г. Северо-Курильска опробована методика морфологического анализа следов прошлых цунами. При численном моделировании «критической» волны цунами и для расчета границы зоны. затопления использовались данные о хорошо изученном землетрясении и цунами 4 ноября 1952 г. Расчетные границы затопления побережья от цунами сопоставлялись с оценками, полученными с помощью других подходов (статистического, , морфологического и исторических описаний). При оценке опасности для Т-100 лет вероятная граница зоны затопления для г. Северо-Курильска проходит на высоте Нюо=17.8 м над уровнем моря (рис. 12).

Выполнена оценка цунамиопасности для побережья в районе п. Усть-Камчатска. На основе построенной двухпараметрической схемы цунамирайонирования высота заплеска цунами равна 9.5 м с повторяемостью один раз в 100 дет. Оценка максимальной цунамиопасности по данным наблюдений на основе корреляционных зависимостей для района п. Усть-Камчатска дает значения Нтт=7.8-9Л м, что согласуется с ранее полученными оценками. Результаты вычислительного эксперимента для района исследований представлены на рисунке 13.

Вычислительная методика оценки цунамиопасности и детального цунамирайонирования прошла апробацию при получении оценок опасности цунами для участка побережья в северо-восточной части о. Куба (рис. 14).

Проведены серии вычислительных экспериментов для детального цунамирайонирования региональных областей Камчатки, Командорских и Курильских островов, побережья Приморья в акватории Японского моря.

Рис 13. Оценка опасности цунами для побережья п. Усть-Камчатска.

31

н,н

- Рис. 14. Оценка-опасности цунами для изучаемого участка побережья о. Куба.

Приложение 1 представляет иллюстрации и краткое описание результатов анализа данных сейсмического мониторинга, не вошедшие в основной текст.

Приложение 2 представляет иллюстрации и краткое описание результатов вычислительных экспериментов при построении схем детального цунамирайонирования в Курило-Камчатском регионе и акватории Японского моря.

Приложение3 содержит акты о внедрении и другие- документы, подтверждающие применение полученных в диссертационной работе результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены теоретические основы технологии вычислительного эксперимента и методики комплексного анализа пространственно-временных данных геомониторинга опасных природных процессов (землетрясения и цунами), что можно квалифицировать как новое крупное достижение в методологии информационного и вычислительного обеспечения современных систем контроля и мониторинга природной среды, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и ее регионов.

Проведенные исследования- позволяют сформулировать следующие новые научные и практические результаты.

1. Современное состояние и тенденции развития систем мониторинга и контроля окружающей среды, предопределяют необходимость методической, информационной и вычислительной поддержки принятия решений об опасности природных катастроф (землетрясения и цунами) на новом технологическом уровне, т.е. на более тесной связи теоретических и экспериментальных исследований с помощью объединяющей технологии, основой которой является вычислительный эксперимент.

2. С целью обеспечения информационной и вычислительной основы современной системы мониторинга разработана методика для оперативной обработки и анализа больших массивов разнородных (неточных, с пропусками) данных наблюдений. Методика включает алгоритмы быстрого многопараметрического нелинейного регрессионного - моделирования и быстрого вейвлет-преобразования пространственно-временных рядов, а также алгоритмы эффективной визуализации

32

процесса на основе элементов теории квантизации и метода упругих сеток. Внедрение и реализация методики осуществлены при выполнении ряда крупных научно-технических проектов, где с помощью разработанного алгоритмического и программного обеспечения выполнена обработка больших объемов данных наблюдений для моделирования взаимосвязей и построения прогностических моделей изучаемых явлений.

3. Обработка и анализ больших объемов информации сейсмического мониторинга с помощью разработанной методики обеспечивает повышение уровня сейсмической безопасности исследуемого региона (центральные и южные районы Красноярского края). Создано информационное и методическое обеспечение для решения актуальных задач регионального сейсмического мониторинга, в том числе:

- выполнен анализ комплекса данных геомониторинга для уточнения сейсмической опасности территории крупной промышленной агломерации на основе вычислительной технологии построения карт ОСР-97;

- на основе анализа данных сейсмического мониторинга очаговой области выявлены и изучены характеристики сейсмического режима, позволяющие контролировать процесс подготовки сильного землетрясения;

- разработано алгоритмическое и программное обеспечение процесса обработки и анализа информативных низкоэнергетических сейсмических сигналов от региональных землетрясений. Указанное алгоритмическое и программное обеспечение является основой для специализированного программного комплекса центра сейсмического мониторинга.

4. Применение технологии вычислительного эксперимента и использование методики комплексного анализа данных обеспечивают построение компьютерных экспертных систем в проблеме цунами. На основе разработанной вычислительной технологии рассчитаны элементы экспертной системы для оценки опасности и раннего предупреждения о цунами применительно к побережью Авачинского залива на Камчатке. Методика апробирована при построении элементов экспертной системы оценки опасности цунами для побережья Приморья и цунамигенной области в акватории Японского моря.

Предложен способ решения обратной задачи цунами. Выполнен сравнительный анализ (регрессионное моделирование) данных регистрации цунами глубоководными датчиками и результатов численного моделирования волны от эталонных очагов цунами. В результате решения практической задачи (в рамках международного проекта) получена оценка местоположения очага Андриановского цунами 1997 г.

Предложен подход для оценки цунамигенности землетрясения на основе анализа пространственно-временного распределения форшоковой последовательности, наблюдаемой в очаговой области сильного подводного землетрясения. Исследованы данные о катастрофическом землетрясении и цунами 26 декабря 2004 г. в районе о. Суматра. Представленный подход показал свою перспективность при анализе очаговых областей для ряда цунамигенных землетрясений в районе Камчатки, Южных Курил, Японии, Индонезии и др.

5. Разработанная вычислительная методика комплексного анализа данных мониторинга обеспечивает получение оценок долгосрочной опасности цунами и детального цунамирайонирования тихоокеанского побережья России. Выполнен анализ данных наблюдений (на основе теория экстремальных статистик) и результатов численного моделирования цунами для Курило-Камчатского региона и побережья Приморья в акватории Японского моря. Получены формулы для оценки опасности (инженерного риска) цунами и построена двухпараметрическая обзорная схема цунамирайонирования тихоокеанского побережья.

В рамках аналитической теории наката цунами на однородный откос выделен новый параметр подобия, имеющий смысл критерия необрушения волны. Получены оценки динамических параметров- волн цунами в береговой зоне, показано, что практически всюду для исследуемого региона цунами проявляется в виде подтопления. Этот результат имеет важное значение при проектировании гидротехнических сооружений в береговой зоне.

Решена задача локального цунамирайонирования на основе численного моделирования мареографных данных о проявлениях цунами. Разработанный способ оценки границ зон затопления побережья от цунами на основе анализа изменчивости годовых колец многолетних растений отмечен авторским свидетельством на изобретение. Исследованы эффекты проникновения цунами в круглые бухты сузким входом для < оценки зависимости коэффициентов усиления (ослабления) цунами от параметров акватории и временных характеристик волны. Разработаны рекомендации для оценки опасности цунами с учетом неблагоприятных факторов усиления волны, которые включены в качестве дополнений в соответствующие разделы СНИП и РД.

6; На основе разработанных методики и технологии вычислительного эксперимента исследована задача оценки максимальной цунамиопасности-и получены оценки опасности для наиболее неблагоприятных районов тихоокеанского побережья (г. Северо-Курильск, п. Усть-Камчатск). Проведены серии вычислительных экспериментов для детального цунамирайонирования региональных областей Камчатки, Командорских и Курильских островов, побережья Приморья в акватории Японского моря. Выполнена апробация методики и технологии вычислительного эксперимента в процессе решения задачи об оценке опасности цунами и локального цунамирайонирования для изучаемого участка побережья о. Куба.

Разработанные методы и программные средства нашли применение как в научных исследованиях, так в решении практических задач. Перспективы дальнейших исследований связаны с развитием технологии вычислительного эксперимента в изучаемой предметной области, а также с разработкой алгоритмического и программного обеспечения комплексной обработки данных мониторинга для многопроцессорной техники.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Басов Б.И., Кайстренко В.М., Королев Ю.И., Левин Б.В., Симонов К.В., Харламов A.A. Некоторые результаты физического моделирования процесса возбуждения и распространения цунами // В кн.: Генерация цунами и выход волн на берег. - М.: Радио и связь, 1984. - С. 33-39.

2. Вульф М.В., Симонов К.В., ЧубаровЛ.Б. Исследование геохимических ассоциаций нефелиновых руд Кия-Шалтырского месторождения методом регрессионного моделирования // Вычислительные технологии. - 2002. - Т. 7,. Часть 2 (совм. вып., КазНУ). - С. 114-126.

3. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Симонов КВ., Пелиновский E.H., Плинк Н.Л., Сладкевич М.С., Соловьев С.Л. Методы расчета цунамиопасности побережий // Труды 27-ого Международного геологического конгресса, К.06. «Землетрясения и предупреждение стихийных бедствий». -М.: Наука, 1984. - Т. 6. - С. 133-140.

4. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Пелиновский E.H., Симонов КВ. Прогноз цунамиопасности для побережья Камчатки // Метеорология и гидрология. -1986.-№7.-С. 74-81.

5. Го Ч.Н., Иващенко А.И., Кайстренко В.М., Поплавский A.A., Симонов К.В. Цунами на тихоокеанском побережье СССР // Геолого-Геофизический Атлас

Курило-Камчатской островной системы. / Ред.: К.Ф. Сергеев, М.Л. Красный. -Ленинград, 1987.-С. 36-37.

6. Го Ч Н„ Кайстренко ВМ, Пелиновский ЕН., Симонов КВ. Количественная оценка цунамиопасности и схема цунамирайонирования Тихоокеанского побережья СССР // В кн.: Тихоокеанский ежегодник, 1988. - Владивосток: ДВО АН, 1988.-С. 9-16.

7. Доброхотов С.Ю., Жевандров П.Н, Симонов К.В. Краевые волны Стокса в замкнутых акваториях // В кн.: Теоретические и экспериментальные исследования длинноволновых процессов. - Владивосток: ДВНЦ АН, 1985. -С. 13-19.

8. Иванов В.В, Симонов К.В Способ определения границы затопления побережья. - Авторское свидетельство № 1142570. - М.: ВНИИПИ, 1983. - 4 с

9. Иванов В В, Симонов К.В, Гярдер О И. К оценке эффектов экранирования и цунамиопасности бухт // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1984. - Т. 20. - № 12. - С. 1206-1214.

10 .Кайстренко В М„ Пелиновский ЕН., Симонов К В Накат и трансформация волн цунами на мелководье // Метеорология и гидрология. - 1985. - № 10. - С. 68-75.

11.Карев ВЮ, Симонов К.В, Чубарое ЛБ, Шокин Ю.И. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами: детальное цунамирайонирование Тихоокеанского побережья Камчатки // Исследование цунами. - М.: Наука, 1990,-№4.-С. 64-84.

М.Лаврентьев М М, мл Симонов К В., Охонин В А , ЩемельАЛ. Применение современных информационных технологий для оценки геоэкологических рисков II Большая Медведица. - 2002. - № 1.- С. 88-99.

13.Марчук Ан.Г, Симонов К.В, Перетокин С.А. Поиск вероятных импактных кратеров на поверхности Земли путем обработки цифровых данных о рельефе // Большая Медведица. - 2004. - № 1. - С. 58-65.

14 .Новиков В А., Симонов К.В, Чубарое Л.Б, Шокин Ю.И. Вычислительный эксперимент в задачах минимизации ущерба от морских катастрофических волн-наводнений // Труды Всесоюзного совещания по численным методам в задачах волновой гидродинамики. - Красноярск: ВЦ СО АН, 1991. - С. 128-133.

15.Носков МВ, Симонов К.В, Щемель А.Л. Нелинейная многопараметрическая регрессия данных наблюдений // Вопросы математического анализа. -Красноярск: КГТУ, 2003. - Вып. 7. - С. 103-120.

16 .Носков МВ, Симонов КВ, Перетокин С А Быстрое вейвлет-преобразование пространственных данных геомониторинга // Вычислительные технологии. -

2004. - Т. 9. - Часть 3 (совм. вып., КазНУ). - С. 242-245.

П.Носков М.В, Симонов КВ, Перетокин С.А Быстрое вейвлет-преобразование сейсмических сигналов // Вычислительные технологии. - 2004. - Т. 9 (спец. вып.) - С. 86-94.

18. Носков М.В., Симонов КВ., Перетокин С А. Моделировния данных мониторинга очаговой области сильных землетрясений // Вычислительные технологии. -

2005.-Т. 10 (спец. вып.)-С. 115-121

19. Носков МВ, Симонов К.В, Перетокин С А Моделирование данных сейсмомониторинга // Кубатурные формулы и их приложения. Материалы VIII Международного семинара-совещания. - Улан-Удэ: ВСГТУ, 2005. - С. 97-99.

20 .Сибгатулин В Г, Симонов КВ, Перетокин С А Оценка сейсмической опасности юга Центральной Сибири. - Красноярск: КНИИГиМС, 2004. - 190 с.

21. Сибгатулин В Г, Симонов КВ, Перетокин С А Анализ энергетических характеристик сейсмического процесса и прогноз землетрясений //

Вычислительные технологии. - 2004. - Т. 9. - Часть 4 (совм. вып., КазНУ). -С. 24-28.

22. Симонов КВ. Об интерпретации результатов спектрально-временного анализа PL-волн // В. кн.: Обработка сейсмологических наблюдений и поиск предвестников землетрясений на Дальнем Востоке. - Южно-Сахалинск: СахКНИИ ДВНЦ, 1978. - С. 49-55.

23.Симонов: КВ., Поплавский А.А. Исследование динамических характеристик волны цунами в процессе ее наката на берег // В кн.: Генерация цунами и выход волн на берег. - М.: Радио и связь, 1984. - С. 64-67.

24. Симонов КВ. Методы прогноза опасности и районирования побережья от морских природных катастроф И В сб.: Труды семинара «Математические модели в механике». - Красноярск, ВЦ СО РАН.- 1997 - С. 185-200. (Деп. в ВИНИТИ, N 3357, В-97 от 17 ноября 1997 г.).

25. Симонов К.В., Чубарое Л.Б., Шокин Ю.И. Методы оценки и прогнозирования состояния катастрофического процесса, применительно к проблеме цунами // Труды ■ Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций»,- Красноярск: КГТУ, 1997.- С. 184-185.

26. Симонов К.В. Морские природные катастрофы - спусковой механизм кризисных ситуаций // Материалы международной конференция по сопряженным задачам механики и экологии.- Томск: ТГУ, 1998. - С. 177-178.

П.Симонов К.В., Чубарое Л.Б., Перетокин С.А., Щемель A.JI. Нелинейный ре1рессионный анализ и вейвлет-преобразования данных сейсмического мониторинга // Вычислительные технологии. - 2003.- Т. 8. - Часть 3. (совм. вып., КазНУ)-С. 134-138.

28. Симонов К.В., Перетокин С.А., Щемель А.Л., Шерман С.И. Регрессионное моделирование данных сейсмологических наблюдений // Труды Международной конференции «Математические методы в геофизике», -Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2003. - Часть 1. - С. 81-86.

29.Симонов КВ., Перетокин С.А., Болотина C.B., Щемель А.Л. Алгоритмические средства обработки больших массивов данных // Труды II Всероссийского семинара «Распределенные и кластерные вычисления». - Красноярск, ИВМ СО РАН, 2004-С. 176-197.

30. Симонов КВ., Перетокин С А. Моделирование сейсмической опасности // Вестник КГТУ. Математические методы и моделирование. - Красноярск: КГТУ, 2004.-Вып. 33.-С. 126-131.

31. Шокин Ю.И:, Чубарое Л.Б., Марчук Ан.Г., Симонов КВ. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами. - Новосибирск: Наука, СО, 1989. - 168 с.

32. Шокин Ю. К, Чубарое Л. Б., Симонов КВ. Информационно-вычислительные технологии для анализа и управления кризисными ситуациями в проблеме цунами // Природно-техногенная безопасность Сибири: Труды научных мероприятий. - Красноярск, 2001.-T. 1.-С. 289-292.

33.Шокин Ю.И., Чубарое Л.Б., Симонов КВ., Федотова З.И. Вычислительный эксперимент в проблеме моделирования и оценки риска природных катастроф // Вычислительные технологии. - 2004. — Т. 9. — Часть 4 (совм. вып., КазНУ). — С. 335-345.

34.Шокин Ю.И., Чубарое Л.Б., Симонов КВ. Вычислительный эксперимент: моделирование Андриановского цунами (1996) в Тихом океане // Вычислительные технологии. - Т. 9 (спец. вып.) - 2004. - С. 111-115.

35.Chubarov L.B., Shokin Yu.L, Simonov K.V. Using Numerical Modeling to Evaluate Tsunami Hazard Near the Kuril Island // Natural Hazards. - 1992 - № 5.- P. 293-318.

36.Chubarov LB, Shokm Yul, Simonov K.V. Computational Technology for Constructing Tsunami Local Warning Systems // Science of Tsunami Hazards. -2001.-V. 19.-№ 1,-P. 23-38.

37.Chubarov LB., Shokin Yul., Simonov К V Tsunami-Risk Estimation and Computational Technology of Constructing Local Systems of Tsunami Warning // Proc. Intern. Workshop «The Tsunami Risk Assessment: Theory, Practice and Plans». - Moscow: 10 RAS. 2001. - P. 79-92.

38. Chubarov L В, Shokin Yu /., Simonov К. V. Computer experiment in the tsunami problem // Proc. Intern. Tsunami Symp. - Seattle, NOAA, 1987. - P. 147-178.

39. Chubarov L В., Shokin Yul, Simonov K.V., Sudakov A.N. On the Atlas of Tsunami Travel Time Charts for the Tsunami Warning System in the Pacific // Proc. Intern. Tsunami Symp. - Novosibirsk, 1990. - P. 54-59.

40. Go Ch N., Kaistrenko V.M., Simonov K.V A two-parameter scheme for tsunami hazard zoning // Marine Geodesy. - 1985. - V. 9. - № 4. - P. 469-476.

41. Kaistrenko V.M, Afazova R.Kh . Pelinovsky E N.. Simonov K.V. Analytical Fheoiy for Tsunami Run Up on a Smooth Slope //J. Tsunami Soc.- 1991,- V. 9,- № 2,- P. 72-79.

AI.Lavrentiev MM., Jr, Marchuk An G„ Simonov К V., Okhonm V.A. Complex analysis of ocean tsunami observation data for solution of the inverse problem // Proc. Intern. Tsunami Symp.- USA, Seattle, 2001. - P. 795-808.

AI.Lavrentiev MM.Jr, Simonov K.V. Stochastic resonance in application to tsunamigenic of underwater earthquake // Proc. Intern. Symp. «Topical problems of nonlinear wave physics». - Nizhny Novgorod: IAP RAS, 2003. - P. 268-269.

44. Marchuk An G, Simonov К. V The possible impact craters discovering on the Earth surface using the DEM data processing // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center. Series: Mathematical Problems in Geophysics. Issue 10. - 2005. - P. 59-69.

45. Marchuk A , Simonov К, Sibgatulin V, Peretokin S. Earthquakes and tsunamis in the Sumatra region: prediction and modelling // Proc. Intern. Tsunami Symp. - Greece: Inst, of Geodynamics, National Observatory of Athens, 2005. - P. 156-158

46.Marchuk A.G., Simonov К V., Sibgatulin VG, Peretokin S A. Estimation of tsunami source parameters by foreshock process monitoring of tsunamigeneous earthquake in the system of tsunami warning // Proc. Intern. Symp. «Topical problems of nonlinear wave physics». NWP-3. - Nizhny Novgorod: IAP RAS, 2005. - P. 75-76.

AT. Marchuk AnG, Simonov KV, Peretokin S.A Detection of possible impact craters using the digital elevation data processing // Материалы Всероссийской конференции «Астероидно-кометная опасность-2005» - Санкт-Петербург: Институт прикладной астрономии РАН, 2005. - С. 241-244.

48.Shokin Yul, Chubarov LB.. Novikov V.A., Simonov K.V. Constraction of Local Tsunami Warning System Based on Computing Experiments // Proc. Intern. Tsunami Symp. - Novosibirsk, 1990. - P. 254-259.

49.Simonov K.V., Marchuk AnG, Okhonin VA, Shchemel AL Using of nonlinear regression with fuzzy input data for analysis of seismicity // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center, series: Mathematical Modeling in Geophysics, issue: 7, NCC Publisher, Novosibirsk .- 2002. - P. 69-76.

50.Zakharov A.V., Simonov К V., Peretokin S.A. Some approaches to solving the approximation tasks in geomonitoring data interpretation // Труды международной конференции ICCM-2004 - Новосибирск: ИМВиМГ СО РАН, 2004 - P. 110-115.

ЛП № 04943 от 02.03.99. Подписано в печать 5.09.2006.

Формат бумаги 60x86x1/16. Усл. печ. л. 2,1. Тираж 100 экз. Заказ № 17.

Отпечатано на ризографе ИВМ СО РАН. 660036, Красноярск, Академгородок.

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ПРОБЛЕМАХ ГЕОМОНИТОРИНГА ПРИРОДНЫХ КАТАСТРОФ

1.1. Информационно-вычислительные технологии в задачах геомониторинга природных катастроф

1.1.1. Факторы, определяющие кризисные ситуации природного характера

1.1.2. Основные задачи в проблеме геомониторинга природных процессов

1.1.3. Методология и технология вычислительного эксперимента

1.2. Информационное обеспечение вычислительного эксперимента

1.2.1. Быстрая нелинейная многопараметрическая регрессия

1.2.2. Вейвлет-преобразование данных геомониторинга

1.2.3. Эффективная визуализация данных наблюдений

1.3. Информационное и алгоритмическое обеспечение ВЭ в проблеме цунами

1.3.1. Проблема цунами для приморских сейсмоактивных районов

1.3.2. Информационное обеспечение вычислительного эксперимента

1.3.3. Алгоритмическое обеспечение численного моделирования цунами

1.4. Сейсмический мониторинг исследуемого региона

1.4.1. Проблемы сейсмического мониторинга региона

1.4.2. Методическое обеспечение оценки сейсмической опасности 73 Выводы по первой главе.

2. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МЕТОДИКА АНАЛИЗА ДАННЫХ ГЕОМОНИТОРИНГА ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1. Нелинейная многопараметрическая регрессия

2.1.1. Алгоритм быстрой нелинейной регрессии данных наблюдений

2.1.2. Методика регрессионного анализа данных наблюдений

2.1.3. Восстановление скрытых параметров в данных наблюдений

2.2. Вейвлет-преобразование постранственно-временных данных

2.2.1. Быстрое вейвлет-преобразование сигналов

2.2.2. Быстрое вейвлет-преобразование пространственных данных

2.2.3. Методика комплексного анализа данных геомониторинга

2.3. Способы эффективной визуализации данных наблюдений

2.3.1. Построение множества Вороного

2.3.2. Визуализация данных на основе метода «упругих сеток»

2.3.3. Визуализация сейсмического процесса в очаговой области 137 Выводы по второй главе.

3. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА РЕГИОНА

3.1. Сейсмический мониторинг в регионе

3.1.1. Основные задачи сейсмического мониторинга

3.1.2. Информационное и вычислительное обеспечение сейсмомониторинга

3.2. Оценка сейсмической опасности

3.2.1. Постановка задачи оценки сейсмической опасности

3.2.2. Анализ инструментальных сейсмологических данных

3.2.3. Моделирование сейсмической опасности

3.3. Сейсмический мониторинг очаговых зон землетрясений 166 3.3.1. Анализ данных о подготовке сильного землетрясения

3.3. 2. Развитие системы сейсмического мониторинга 172 3.3.3. Анализ данных мониторинга очаговой области

3.4. Анализ данных сейсмического мониторинга на основе локальной сейсмической группы

3.4.1. Алгоритмическое обеспечение анализа данных на основе ЛСГ

3.4.2. Анализ данных наблюдений на основе ЛСГ 187 Выводы по третьей главе

4. МОДЕЛИ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МОНИТОРИНГА ЦУНАМИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

4.1. Система мониторинга и раннего предупреждения цунами

4.1.1. Международная система предупреждения о цунами

4.1.2. Иерархическая структура системы предупреждения о цунами

4.2. Методика построения моделей экспертных систем на основе ВЭ

4.2.1. Проблема локального прогноза опасности цунами

4.2.2. Особенности сбора и анализа данных в российской СПЦ

4.2.3. Модель экспертной системы на основе вычислительного эксперимента

4.3. Модель экспертной системы для оценки опасности цунами

4.3.1. Модель экспертной системы на основе ВЭ (Японское море)

4.3.2. Модель экспертной системы на основе натурных данных 217 4.4. Решение обратной задачи цунами на основе ВЭ

4.4.1. Постановка обратной задачи

4.4.2. Численный анализ расчетных и натурных мареограмм

4.4.3. Оценка параметров цунамигенности землетрясения 231 Выводы по четвертой главе 235 5. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ОДЕРЖИ ОПАСНОСТИ ЦУНАМИ

5.1. Модели оценки опасности цунами

5.1.1. Оценка опасности цунами

5.1.2. Двухпараметрическая схема цунамирайонирования

5.1.3. Повторяемость периодов волн цунами

5.2. Оценка параметров наката цунами на берег

5.2.1. Оценка динамических параметров наката цунами

5.2.2. Оценка характеристик наката цунами в реальных акваториях

5.3. Методы детального цунамирайонирования

5.3.1. Методика детального цунамирайонирования

5.3.2. Оценка цунамиопасности для побережья г. Северо-Курильска

5.3.3. Оценка цунамиопасности для побережья п. Усть-Камчатска

Актуальность проблемы. Определяющей тенденцией современного развития систем мониторинга для контроля природной среды и оценки опасности природных катастроф является возрастающая роль информационно-вычислительных технологий обработки и анализа больших массивов разнородных данных [13,28, 84-85,178,217,260-265,267-269,283, 294, 378-379,395,402].

Возможности вычислительной техники и существующих информационных технологий позволяют создавать многопараметрические нелинейные модели для решения актуальных задач в области природопользования и охраны окружающей среды [30, 149, 182, 395]. Обобщение и комплексирование указанных данных, формирование и выбор альтернативных вариантов решений на основе технологии вычислительного эксперимента позволяют поддержать системный подход для построения информационных и экспертных систем в области мониторинга и оценки опасности природных катастрофических явлений [106-107, 207,230, 248]. В тоже время, разработки достаточно универсальной технологии анализа поступающей информации, обеспечивающей решение проблемы эффективной поддержки указанной деятельности, нет [29,211,256,282,404].

Необходим подход, основанный на современных алгоритмических и программных решениях, обеспечивающих значительное повышение эффективности создаваемых экспертных систем в данной предметной области. Развивается направление исследований, заключающееся в разработке теоретических и методических основ комплексного анализа разнородных (неточных, с пропусками) данных геомониторинга опасных природных процессов в рамках современной технологии вычислительного эксперимента, определяющее актуальность работы.

В диссертационной работе изложены результаты исследований автора, выполненные в 1980-2005 гг., и посвященные разработке технологии вычислительного эксперимента применительно к изучению природных катастроф, созданию алгоритмов анализа больших массивов данных геомониторинга для решения задач оценки сейсмической опасности и опасности от морских волн-наводнений сейсмической природы - цунами.

Усиление неблагоприятного воздействия природных процессов на развитие общества побудило ООН объявить 90-е годы прошлого столетия «Международным десятилетием уменьшения опасности стихийных бедствий». Обеспечение безопасности от природных катастроф становится важнейшей проблемой (С.К. Шойгу, Ю.Л. Воробьев, В.А. Владимиров [402]; Григорьев Ал.А., К.Я.Кондратьев [85]; Н.А.Махутов [177]; В.И.Осипов [261, 263-265]; Ю.И. Шокин [404] и другие исследования). Однако события в Юго-Восточной Азии 26 декабря 2004 г. показали незащищенность приморских районов от катастрофических землетрясений и вызываемых ими разрушительных цунами.

Известны значительные научные достижения по разработке подходов к оценке долгосрочной сейсмической опасности (А.Д. Гвишиани [56];

A.Г.Гамбурцев [55]; Г.С. Голицин [72]; А.А.Гусев, Л.С.Шумилина [89-90];

B.И. Кейлис-Борок [12, 50]; Б.В. Костров [169]; Ю.В. Резниченко [292]; М.А.Садовский, В.Ф. Писаренко [111,299-300]; В.П. Солоненко [349];

B.И.Уломов [309-310, 374-377]; С.А.Федотов {383, 385]; Н.В.Шебалин [397399]; С.И. Шерман [401] и другие исследования).

Высока значимость решения проблемы средне- и краткосрочного прогноза сильных землетрясений на основе анализа данных сейсмического мониторинга очаговых областей (А.С.Алексеев, C.B.Гольдин, П.Г.Дядьков и др. [10, 11];

C.С.Арефьев [15-17]; В.Н. Гайский [51]; C.B. Гольдин,. П.Г. Дядьков, B.C. Селезнев, А.Ф. Еманов и др. [74-76]; С.Н. Журков, B.C. Куксенко [128, 129]; А.Д. Завьялов [130]; В.И. Кейлис-Борок, В.Г. Кособоков [167-168, 295, 453-454]; К.Г. Леви [189]; Л.И. Лобковский, Б.В. Баранов [196-197]; A.A. Маловичко [208]; Г.М. Молчан [231]; В.А. Моргунов [233]; A.B. Николаев [240]; В.Н. Николаевский [241]; А.А.Никонов, А.Л. Стром [242, 366]; Е.А. Рогожин [291, 293]; А.Я.Сидорин [105, 314]; Г.А.Соболев [244, 342-347]; В.Н.Страхов [364-365]; Тихонов А.Н. [365] и другие исследования).

В свою очередь, решение проблем мониторинга подводных цунамигенных землетрясений связано с необходимостью разработки методов оперативного анализа поступающей разнородной информации для оценки опасности и раннего предупреждения о цунами. Изучению явления цунами посвящены основополагающие работы Е.Ф. Саваренского [297-298], С.С. Войта [43-44], С.Л. Соловьева [352-358], A.C. Алексеева [9], Ю.И. Шокина [9, 214, 405-406], Б.В. Левина [37, 45, 190-191], E.H. Пелиновского [46, 272-273]. Цель научного исследования проблемы цунами заключается в разработке оптимальных мер защиты от их разрушительного воздействия и создании надежной системы раннего предупреждения. В качестве путей решения этой проблемы (В.К. Гусяков [42, 91-94, 95-98]; С.Ф. Доценко [112]; М.И.Железняк [126-127]; В.В.Иванов [138, 142]; А.И. Иващенко [94, 143, 145-146]; В.М. Кайстренко [151, 154]; Ю.П. Королев [166, 279]; Г.Л. Кофф [170-171]; Е.А. Куликов [114, 119, 180, 381]; A.A. Куркин [135, 183-184]; Л.И. Лобковский [196-197]; Р.Х. Мазова [203-205]; Ан.Г. Марчук [198, 212-214, 406]; Н.Р. Мирчина [226-227]; М.А. Носов [191, 257258]; Т.К.Пинегина [277]; A.A.Поплавский [279-281]; А.Б.Рабинович [108, 119, 288-290]; М.С. Сладкевич [200], З.И. Федотова [243-244]; Л.Б.Чубаров [97-98, 214, 367, 406]; Г.В.Шевченко [166, 272-273, 381, 390] и другие исследования) выделяют следующие:

-анализ энергетической структуры сейсмического процесса в очаговых зонах сильных подводных землетрясений для оценки цунамигенности и местоположения очаговой области вероятного цунами;

- изучение физической природы и механизмов генерации цунами, анализ трансформации при распространении в открытом океане и на шельфе, моделирование волны в прибрежной зоне и наката ее на берег;

- исследование статистических характеристик как основы для разработки моделей оценки риска цунами и методов районирования по степени опасности и, следовательно, смягчения последствий от их разрушительного воздействия;

- построение компьютерных экспертных моделей для оперативной оценки опасности по данным сейсмической и гидрофизической информации для наиболее цунамиопасных пунктов побережья в рамках региональных и локальных систем раннего предупреждения;

- зонирование прибрежной территории по уровню риска и ожидаемому ущербу от морских катастроф сейсмического происхождения на основе комплекса данных геомониторинга.

В современных условиях неотъемлемой частью обеспечения защиты от природных катастроф является оценка и управление рисками в кризисных ситуациях (В.А. Акимов [6-8, 395]; Г.Л.Кофф [170-171]; Г.Г. Малинецкий [206207, 378]; В.И. Осипов [264-265]; А.Л. Рагозин [13, 267, 269]; H.H. Радаев [6-7]; М.А. Шахраманьян [395-396] и другие исследования). Важнейшим элементом при этом является качество поступающей информации мониторинга природных процессов, комплексный анализ которой является основой для оценки опасности и принятия решений.

Эффективным инструментом при проведении исследований, связанных с изучением природных катастрофических процессов и оценкой риска, является численное моделирование и комплексный анализ данных наблюдений, принимающие форму вычислительного эксперимента и опирающиеся на результаты лабораторных и натурных экспериментов. Фундаментальные основы методологии и технологии вычислительного эксперимента заложены в трудах Г.И.Марчука [210-211], A.A. Самарского [302-304], Ю.И. Шокина [403,405-406], H.H. Яненко [415].

Предлагаемые в диссертационной работе теоретические и методические основы решения проблем геомониторинга, в части анализа и интерпретации результатов наблюдений, разработанное алгоритмическое и программное обеспечение для быстрой обработки больших массивов данных в рамках технологии вычислительного эксперимента, позволяют решать эти новые задачи.

Цель работы заключается в разработке теоретических и методических основ комплексного анализа больших массивов данных геомониторинга природных процессов в рамках современной методологии и технологии вычислительного эксперимента.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - теоретическое и методическое обоснование применения технологии вычислительного эксперимента в проблемах геомониторинга землетрясений и цунами;

- разработка методики комплексного анализа данных наблюдений, включающая быстрые нелинейный регрессионный анализ и вейвлет-преобразование данных, способы эффективной визуализации изучаемого процесса;

-разработка методического и информационного обеспечения сейсмического мониторинга очаговых областей сильных землетрясений для исследуемого региона;

- разработка вычислительной технологии для построения элементов экспертной системы и оперативной оценки опасности цунами в рамках систем мониторинга и раннего предупреждения о цунами;

- разработка вычислительной методики комплексного анализа данных мониторинга для оценки долгосрочной опасности цунами и детального цунамирайонирования исследуемого побережья.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

Научная новизна диссертационной работы определяется следующими полученными оригинальными результатами. •

1. Теоретически и методически обосновано применение технологии вычислительного эксперимента для решения проблем геомониторинга землетрясений и цунами. Эффективность вычислительного эксперимента определяется как развитием его вычислительных- компонент, связанных с моделированием природного явления, так и разработкой быстрых алгоритмов анализа данных наблюдений и результатов расчетов.

2. Разработана вычислительная методика обработки и анализа больших массивов данных наблюдений природных процессов, включающая: алгоритмическое и программное обеспечение быстрого нелинейного многопараметрического регрессионного анализа и быстрого вейвлет-преобразования, а также способы эффективной визуализации данных, основанные на элементах теории квантизации и метода построения упругой сетки.

3. Разработано информационное и методическое обеспечение сейсмического мониторинга очаговых областей сильных землетрясений исследуемого региона. Выполнен анализ комплекса данных геомониторинга по уточнению сейсмической опасности. На основе вычислительной технологии построения карт общего сейсмического районирования (ОСР-97) получены новые оценки сейсмической опасности. Предложен подход для интерпретации данных процесса подготовки сильных землетрясений. Разработано эффективное алгоритмическое и программное обеспечение обработки низкоэнергетических сейсмических сигналов.

4. Разработана вычислительная технология построения компьютерных экспертных систем для оценки опасности цунами в рамках систем мониторинга и раннего предупреждения о цунами. Рассчитаны элементы экспертной системы для оценки опасности и раннего предупреждения о цунами (применительно к побережью Авачинского залива на Камчатке). Построена модель экспертной системы оперативной оценки опасности цунами для побережья Приморья и цунамигенной области в акватории Японского моря. Предложен новый способ оперативного решения обратной задачи цунами на основе регрессионного моделирования данных цунами, зарегистрированных глубоководными датчиками, и результатов численного моделирования от эталонных (модельных) очагов цунами. Для оценки цунамигенности землетрясения на основе анализа форшоковой последовательности, наблюдаемой в очаговой области сильного подводного землетрясения, предложен новый подход, который использовался для исследования данных о катастрофическом землетрясении и цунами 26 декабря 2004 г. в районе Суматры.

5. Разработана вычислительная методика комплексного анализа данных мониторинга для оценки опасности цунами и детального цунамирайонирования. На основе теории экстремальных статистик получены формулы для оценки опасности цунами, впервые построена двухпараметрическая схема цунамирайонирования тихоокеанского побережья России. Построены оценки динамических параметров цунами на основе аналитической теории наката волны на однородный откос, выделен новый параметр подобия, имеющий смысл критерия необрушения волны. Показано, что практически всюду для исследуемого региона цунами проявляется в виде подтопления. Указанные оценки хорошо согласуются с данными наблюдений. Предложен новый способ обработки морфологических следов наводнений на основе анализа годовых колец ю многолетних растений. Предложен подход для оценки волновых эффектов проникновения цунами в круглые бухты с узким входом.

6. Средствами вычислительного эксперимента исследована задача оценки максимальной цунамиопасности и получены новые оценки опасности для наиболее неблагоприятных районов тихоокеанского побережья России (г. Северо-Курильск, п. Усть-Камчатск). На основе серии вычислительных экспериментов построены карты-схемы детального цунамирайонирования для региональных областей Камчатки, Командорских и Курильских островов, побережья Приморья.

Методы исследований и фактический материал. Исследование носит комплексный характер, методы математического моделирования сочетаются с физическим моделированием, анализом современных натурных данных и описаний исторических событий, представленных в каталогах землетрясений и цунами.

Разработанные алгоритмы нелинейного многопараметрического регрессионного анализа данных геомониторинга основывались на методе наименьших квадратов [32, 193, 202, 387, 389]. Неоднородная структура данных наблюдений изучалась с помощью теории вейвлет-преобразований пространственно-временных рядов [18, 33, 47, 109, 394]. Эффективная визуализация данных основывалась на теории квантизации [134] и методе упругих сеток [80, 137].

Методологической и вычислительной основой уточнения сейсмической опасности для изучаемой территории являлись исследования, связанные с созданием карт ОСР-97 (сотрудничество с ОИФЗ РАН). Тестирование и апробация разработанного алгоритмического и программного обеспечения для анализа данных сейсмического мониторинга очаговых зон сильных землетрясений осуществлялось на основе сотрудничества с ГС РАН (г. Обнинск), ГС СО РАН (г. Новосибирск) и КНИИГиМС (г. Красноярск).

Численное моделирование цунами для решения задач оценки опасности, детального цунамирайонирования и построения элементов экспертных систем осуществлялось в рамках теории мелкой воды [214]. В зависимости от характерных параметров процесса применялись различные приближения этой теории [392]: линейное, нелинейное и нелинейно-дисперсионное (совместно с ИВТ СО РАН).

Обоснование общей формы закона повторяемости высот цунами выполнено с использованием теории экстремальных порядковых статистик о предельных распределениях максимумов случайной величины [53, 88, 192]. На основе аналитической теории наката длинных волн на плоский откос [46, 273] получены формулы для оценки динамических характеристик цунами в береговой зоне и параметра, характеризующего тип наката (условие .необрушения волны). Волновые эффекты в бухтах изучались на основе классических моделей волновой гидродинамики [185, 234] и численного анализа данных наблюдений (метод импульсной функции) [234, 370].

В работе проанализированы содержащиеся в каталогах цунами С.Л. Соловьева и Ч.Н. Го [354-358] данные о высотах, периодах и временах добегания цунами, наблюдавшихся на побережье тихоокеанского региона России. Использовались материалы,' полученные автором в процессе полевых экспедиционных работ (в том числе на о. Куба), а также при выполнении натурных экспериментов (совместно с ИМГиГ ДВО РАН).

Практическая значимость и востребованность результатов.

Практическая значимость работы определяется ее направленностью на решение задач прогноза, связанных с оценкой опасности землетрясений и цунами. Внедрение разработанной методики комплексного анализа данных геомониторинга обеспечивает повышение эффективности создания и деятельности экспертных и информационных систем поддержки принятия решений в исследуемой предметной области. Практическое применение разработанной технологии позволяет принципиально расширить класс решаемых задач, повысить уровень автоматизации процесса обработки данных и качество получаемых решений.

Работа выполнялась в соответствии с планами НИР ИВМ СО РАН по программе «Новые поколения вычислительной техники, математическое моделирование и информационные технологии»; поддержана грантами РФФИ №98-05-65280, № 99-05-65372, № 01-05-64704, №04-01-00823; грантом СЮТ RG1-2415-N0-02 «Data Assimilation and Inversion Scheme for Real-Time Tsunami Forecasting». Основанием для проведения исследований также являлись ФЦП «Мировой океан» - Подпрограмма 10 «Создание единой системы информации об обстановке в Мировом океане» (проект №47/2.1.6.3 «Обеспечить устойчивое функционирование и дальнейшее развитие национальной системы предупреждения о цунами»); ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы», проект «Повышение безопасности прибрежных территорий.»; Программа РАН № 13 «Природные катастрофы» (проект № 12); Комплексный интеграционный проект СО РАН «Моделирование катастрофических процессов в природной среде и аварийных ситуаций в техносфере». Работы проводились, в том числе, по Программе ГКНТ «Мировой океан» (задание 14.02.Н «Разработать и внедрить методику наката цунами на берег и воздействия на сооружения, выполнить цунамирайонирование тихоокеанского побережья»); по Программе 0.74.03 (задание 02.II.H «Разработать практические методы оперативного и долгосрочного прогноза цунами, вызываемых подводными землетрясениями и оползнями, и внедрить их в Единую службу прогноза цунами»), а также в рамках Программ ГКНТ и РАН: «Катастрофа» (проект №238), «Безопасность» (Пост. 1089 от 14.10.92), «Информатизация России» (проект № 13.9).

Двухпараметрическая схема цунамирайонирования тихоокеанского побережья отмечена бронзовой медалью ВДНХ (соавт.: Ч.Н. Го, В.М. Кайстренко) и включена в Геолого-Геофизический -Атлас Курило-Камчатской островной системы в раздел «Цунами на тихоокеанском побережье». Способ для уточнения границ зон затопления от цунами по морфологическим признакам защищен авторским свидетельством (A.C. 1142570 с приоритетом от 6 июня 1983 г., в соавт. с В.В. Ивановым).

Разработанная методика локального долгосрочного прогноза цунамиопасности и результаты детального цунамирайонирования участка побережья о. Куба использовались для оценки границ затопления береговой зоны от цунами в районе проектирования приморской АЭС (по контракту с ПО «Союзатомзагранэнерго»).

Разработанная методика оценки цунамиопасности, а также результаты расчетов и схемы цунамирайонирования побережья тихоокеанского региона России использовались при составлении: Рекомендаций к проекту главы «Цунами и их воздействия на сооружения и берега» СНИП (Горький, Южно-Сахалинск, 1983); Подраздела «Расчетные параметры цунами» раздела 7 «Воздействия цунами на сооружения и берега» дополнения к СНИП П-57-82 (Горький, Южно-Сахалинск, 1983); Руководства по расчету воздействия волн цунами на портовые сооружения, акватории и территории (Союзморниипроект, РД 31.33.07-86.-М., 1986).

В заинтересованные организации передавались результаты научных исследований, выполненных для ряда населенных пунктов и районов Курильских островов, Камчатки и Приморья, в том числе, информационное и программное обеспечение для оперативных служб Центров цунами в Петропавловске-Камчатском, Южно-Сахалинске и во Владивостоке (совместно с ИВТ СО РАН и ИМГиГ ДВО РАН). Результаты расчетов, алгоритмическое обеспечение и комплексы программ, непосредственно связанные с решением прогностических задач в проблеме цунами, отмечены 1-м местом на конкурсе прикладных исследований СО РАН в 1989 г., научный руководитель исследований академик Ю.И. Шокин.

Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение для анализа данных мониторинга очаговых зон сильных землетрясений внедрено в Центр сейсмического мониторинга КНИИГиМС (руководитель ЦСМ В.Г. Сибгатулин) и используется при решении практических задач, связанных с проблемой сейсмического мониторинга.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзных совещаниях Дальневосточной секции МСССС (Владивосток, 1982; Южно-Сахалинск, 1984; Петропавловск-Камчатский, 1986); Всесоюзных совещаниях по проблеме цунами (Южно-Сахалинск, 1981; Новосибирск, 1982; Звенигород, 1983; Горький, 1984; Обнинск, 1985, 1988; Шушенское, 1986, 1987); Всесоюзных конференциях по волновой гидродинамики (Абакан, 1987; Ростов-на-Дону, 1990), II съезде советских океанологов (Ялта, 1982); Всесоюзной конференции «Актуальные проблемы вычислительной и прикладной математики» (Новосибирск, 1989); Региональном совещании Рабочей группы «Морские природные катастрофы» (Южно-Сахалинск, 1990), 27 Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984); Международных симпозиумах по цунами (Гамбург, 1983; Сидней, 1985; Ванкувер, 1987; Новосибирск, 1989; Сиэтл, 2001; Саппоро, 2003; Крит, 2005); Международном симпозиуме по природным и антропогенным катастрофам (Энсенада, 1988); Международном симпозиуме по глубоководным желобам (Южно-Сахалинск, 1987); III Международном симпозиуме по анализу сейсмичности и сейсмического риска (Чехословакия, 1985); Международной Рабочей группы «Процессы переноса в океане и лабораторное моделирование» (Москва, 1993); Международном совещании «Современные методы математического моделирования природных и техногенных катастроф» (Красноярск, 1997, 2001, 2003; Кемерово, 2005); Международной конференции «Математические модели и методы их исследования» (Красноярск, 1997); Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций» (Красноярск, 1997, 2001, 2003); Международной конференции «Inverse problems of mathematical physics» (Новосибирск, 1998); Международной конференции «Симметрия в естествознании» (Красноярск, 1998); Сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике (Новосибирск, 1998, 2000); Международной конференции по сопряженным задачам механики и экологии (Томск, 1998); Международном семинаре-совещание «Кубатурные формулы и их приложения» (Уфа, 2001; Красноярск, 2003; Улан-Удэ, 2005); Всероссийском семинаре «Нейроинформатика и ее приложения» (Красноярск, 1999, 2003); Всероссийском семинаре «Моделирование неравновесных систем» (Красноярск, 1999, 2003); The International Workshop «The Tsunami Risk Assessment Beyond 2000: Theory, Practice and Plans» (Moscow, 2000); Международном симпозиуме «Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт» (Москва, 2002); International Symposium on Natural and Human-Made Hazards «Hazards 2002» (Turkey, Antalya, 2002); General Assembly European Geophysical Society (Nice,

15

2002; Venna, 2005, 2006); International Workshop «Local Tsunami Warning and Mitigation» (Petropavlovsk-Kamchatsky, 2002); The First International Conference «Inverse Problem: Modeling and Simulation» (Turkey, 2002); Международной конференции «Перспективы систем информатики», рабочем семинаре «Наукоемкое программное обеспечение» (Новосибирск, 2003); Международной конференции «Научное наследие академика Г.А. Гамбурцева и современная геофизика» (Москва, 2003); Международной конференции «Проблемы сейсмологии III тысячелетия» (Новосибирск, 2003); Международной конференции «Математические методы в геофизике» (Новосибирск, 2003); International Symposium «Topical problems of nonlinear wave physics» (Нижний-Новгород, 2003, 2005); Всероссийском семинаре «Распределенные и кластерные вычисления» (Красноярск, 2003,2004); Международной конференции ICCM-2004 (Новосибирск, 2004); Международной конференции «Вычислительные технологии и математическое моделирование в науке, технике и образовании» (Алматы, 2002, 2004); Международном научном симпозиуме «Проблемные вопросы островной и прибрежной сейсмологии (Южно-Сахалинск, 2005); 2nd Asia-Oceania Geophysical Society Annual Meeting (Singapore, 2005); Всероссийской конференции «Астероидно-кометная опасность-2005» (Санкт-Петербург, 2005); Международной конференции «Инновационные технологии для нефтегазового комплекса» (Новосибирск, 2005), Всероссийской конференции «Обратные задачи и информационные технологии рационального природопользования» (Ханты-Мансийск, 2006); Международной конференции «Workshop on Tsunami-2006» (Кейо Университет, Иокогама, Япония, 2006), а также обсуждались на семинарах в Президиуме КНЦ СО РАН, ИВМ СО РАН, ИВТ СО РАН, ИМГиГ ДВО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИБФ СО РАН, ИНГГ СО РАН, ИО РАН; ИФЗ РАН, ГОИН и ДВНИИ Госкомгидромета, на кафедрах в КГУ и КГТУ.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным применением известных гидродинамических и статистических моделей, аналитических и численных методов решения задач, согласованностью теоретических и экспериментальных результатов, а также сопоставлениями с результатами работ других авторов.

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликованы две монографии и более чем 90 работ, в том числе в центральных отечественных и международных журналах, в трудах международных и российских научных конференций. Основные результаты исследований отражены в работах [1-50]. Личный вклад автора состоит в постановке и проведении теоретических и прикладных исследований, которые определяют основу диссертации и новизну полученных научных результатов, а также в руководстве экспериментальными и экспедиционными работами, в постановке и проведении .серий вычислительных экспериментов в указанной предметной области, в обработке и интерпретации полученных данных.

Материалы исследований положены в основу спец. курсов по теории риска и математическим моделям в естествознании, которые автор читает в КГТУ на кафедре «Прикладная математика». Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение внедрено в учебный процесс в виде лабораторных занятий по изучению современных информационно-вычислительных технологий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Заключения и Приложений, где приводятся результаты обработки данных сейсмического мониторинга и вычислительных экспериментов по проблеме цунами. Объем диссертации с указанными приложениями составляет 386 страниц, включая 165 рисунков и 17 таблиц. Список литературы содержит 498 наименований.

Выводы и результаты исследований по пятой главе.

Разработана вычислительная методика комплексного анализа данных мониторинга для оценки опасности цунами и детального цунамирайонирования, включающая:

1. Статистический анализ данных наблюдений о цунами, на основе теории экстремальных статистик, и результатов численного моделирования для построения модели локальной оценки опасности цунами, впервые построены карта-схема обзорного (общего) цунамирайонирования тихоокеанского побережья России.

2. Оценки динамических параметров цунами, полученные на основе аналитической теории наката цунами на однородный откос, выделен новый параметр подобия, имеющий смысл критерия обрушения волны. На основе построенной карты-схемы цунамирайонирования по высоте волны Нмо и ее периоду г для времени прогноза Т=100 лет вычислены максимальные скорости и тип наката цунами для ряда пунктов на Курильских островах и Камчатке, показано, что практически всюду цунами проявляется в виде подтопления, указанные оценки хорошо согласуются с данными наблюдений. Этот результат имеет важное прикладное значение и используется при проектировании гидротехнических сооружений в береговой зоне.

291

3. Методы детального цунамирайонирования изучаемого побережья на основе анализа выделенного набора сейсмической, гидрофизической и геоэкологической информации о проявлениях землетрясений и цунами, в частности:

- анализ инструментальных мареографных данных наблюдений и статистическую интерпретацию распределений высот цунами вдоль побережья, полученные в результате численного моделирования. На примере анализа данных о цунами для Южно-Курильской бухты показана эффективность предложенной методики локального цунамирайонирования побережья;

-анализ данных морфологического обследования береговой зоны и описание морфологических следов от наводнений в результате цунами, оценка границ затопления побережья на основе анализа годовых колец многолетних растений, способ прошел апробацию при выполнении ряда проектов в различных регионах; -функция распределения высот вдоль побережья строится также на основе математического моделирования цунами, исходными данными является сейсмологическая информация о цунамигенных землетрясениях;

- анализ эффектов проникновения цунами в круглые бухты с узким входом, на основе данных наблюдений о проявлениях волны; строятся зависимости между линейными размерами бухты, характером рельефа дна и периодом волны цунами. Результаты исследований цунами от Камчатского землетрясения 1952 г. в бухтах на Гавайских островах показали, что коэффициент усиления волны при проникновении цунами в эти бухты зависит от соотношения длительности максимальной фазы волны цунами и длительности реакции бухты на волновое воздействие цунами. Наблюдения волновых эффектов в глубоких бухтах позволили сформулировать условия возникновения волн Стокса в «замкнутых» акваториях.

- учет неблагоприятных факторов, связанных с различными колебаниями уровня моря (приливы, сейши, штормовые нагоны) при оценке цунамиопасности с использованием совместной функции распределения;

4. На основе разработанной методики и технологии ВЭ исследована задача оценки максимальной цунамиопасности для наиболее неблагоприятных районов тихоокеанского побережья России. Построена модель оценки опасности цунами

292 для г. Северо-Курильска. В береговой зоне г. Северо-Курильска опробована методика морфологического анализа следов прошлых цунами. При моделировании «критической» волны цунами и для расчета границы зоны затопления использовались данные о хорошо изученном землетрясении и цунами 4 ноября 1952 г. Расчетные границы затопления побережья от цунами сопоставлялись с оценками, полученными с помощью других подходов (статистического, морфологического и исторических описаний). При оценке опасности для Т=100 лет вероятная граница зоны • затопления г. Северо-Курильска проходит на высоте Нмо-17.8 м над уровнем моря.

В результате проведения комплекса исследований получена оценка цунамиопасности для побережья в районе п. Усть-Камчатска. На основе обзорной схемы цунамирайонирования высота заплеска цунами равна 9.5 м с повторяемостью один раз в 100 лет. Оценка максимальной цунамиопасности по данным наблюдений на основе корреляционных зависимостей для района п. Усть-Камчатска дает оценки Нтах=7.8-9.1 м, что согласуется с ранее полученными результатами и является достаточно надежной.

5. Проведены серии численных экспериментов по моделированию цунами для региональных областей Камчатки, Командорских и Курильских островов и акватории Японского моря. Выявлены особенности распространения цунами в исследуемых акваториях и построены распределения основных характеристик цунами вдоль тихоокеанского побережья. Построены карты-схемы детального цунамирайонирования для исследуемых участков побережья. Вычислительная методика оценки цунамиопасности и детального цунамирайонирования прошла апробацию при получении оценок опасности цунами для участка побережья в северо-восточной части о. Куба.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе изложены теоретические основы технологии вычислительного эксперимента и методики комплексного анализа пространственно-временных данных геомониторинга опасных природных процессов (землетрясения и цунами), что можно квалифицировать как новое крупное достижение в методологии информационного и вычислительного обеспечения современных систем контроля и мониторинга природной среды, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и ее регионов.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие новые научные и практические результаты.

1. Современное состояние и тенденции развития систем мониторинга и контроля окружающей среды предопределяют необходимость методической, информационной и вычислительной поддержки принятия решений об опасности природных катастроф (землетрясения и цунами) на новом технологическом уровне, т.е. на более тесной связи теоретических и экспериментальных исследований с помощью объединяющей технологии, основой которой является вычислительный эксперимент.

2. С целью обеспечения информационной и вычислительной основы современной системы мониторинга разработана методика для оперативной обработки и анализа больших массивов разнородных (неточных, с пропусками) данных наблюдений. Методика включает алгоритмы быстрого многопараметрического нелинейного регрессионного моделирования и быстрого вейвлет-преобразования пространственно-временных рядов, а также алгоритмы эффективной визуализации процесса на основе элементов теории квантизации и метода упругих сеток. Внедрение и реализация методики осуществлены при выполнении ряда крупных научно-технических проектов, где с помощью разработанного алгоритмического и программного обеспечения выполнена обработка больших объемов данных наблюдений для моделирования взаимосвязей и построения прогностических моделей изучаемых явлений.

3. Обработка и анализ больших объемов информации сейсмического мониторинга с помощью разработанной методики обеспечивает повышение уровня сейсмической безопасности исследуемого региона (центральные и южные районы Красноярского края). Создано информационное и методическое обеспечение для решения актуальных задач регионального сейсмического мониторинга, в том числе:

- выполнен анализ комплекса данных геомониторинга для уточнения сейсмической опасности территории крупной промышленной агломерации на основе вычислительной технологии построения карт ОСР-97;

-на основе анализа данных сейсмического мониторинга очаговой области выявлены и изучены характеристики сейсмического режима, позволяющие контролировать процесс подготовки сильного землетрясения;

- разработано алгоритмическое и программное обеспечение процесса обработки и анализа информативных низкоэнергетических сейсмических сигналов от региональных землетрясений. Указанное алгоритмическое и программное обеспечение является основой для специализированного программного комплекса центра сейсмического мониторинга.

4. Применение технологии вычислительного эксперимента и использование методики комплексного анализа данных обеспечивают построение компьютерных экспертных систем в проблеме цунами. На основе разработанной вычислительной технологии рассчитаны элементы экспертной системы для оценки опасности и раннего предупреждения о цунами применительно к побережью Авачинского залива на Камчатке. Методика апробирована при построении элементов экспертной системы оценки опасности цунами для побережья Приморья и цунамигенной области в акватории Японского моря.

Предложен способ решения обратной задачи цунами. Выполнен сравнительный анализ (регрессионное моделирование) данных регистрации цунами глубоководными датчиками и результатов численного моделирования волны от эталонных очагов цунами. В результате решения практической задачи (в рамках международного проекта) получена оценка местоположения очага Андриановского цунами 1997 г.

Предложен подход для оценки цунамигенности землетрясения на основе анализа пространственно-временного распределения форшоковой последовательности, наблюдаемой в очаговой области сильного подводного землетрясения. Исследованы данные о катастрофическом землетрясении и цунами 26 декабря 2004 г. в районе о. Суматра. Представленный подход показал свою перспективность при анализе очаговых областей для ряда цунамигенных землетрясений в районе Камчатки, Южных Курил, Японии, Индонезии и др.

5. Разработанная вычислительная методика комплексного анализа данных мониторинга обеспечивает получение оценок долгосрочной опасности цунами и детального цунамирайонирования тихоокеанского побережья России. Выполнен анализ данных наблюдений (на основе теория экстремальных статистик) и результатов численного моделирования цунами для Курило-Камчатского региона и побережья Приморья в акватории Японского моря. Получены формулы для оценки опасности (инженерного риска) цунами и построена двухпараметрическая обзорная схема цунамирайонирования тихоокеанского побережья.

В рамках аналитической теории наката цунами на однородный откос выделен новый параметр подобия, имеющий смысл критерия необрушения волны. Получены оценки динамических параметров волн цунами в береговой зоне, показано, что практически всюду для исследуемого региона цунами проявляется в виде подтопления. Этот результат имеет важное значение при проектировании гидротехнических сооружений в береговой зоне.

Решена задача локального цунамирайонирования на основе численного моделирования мареографных данных о проявлениях цунами. Разработанный способ оценки границ зон затопления побережья от цунами на основе анализа изменчивости годовых колец многолетних растений отмечен авторским свидетельством на изобретение. Исследованы эффекты проникновения цунами в круглые бухты с узким входом для оценки зависимости коэффициентов усиления (ослабления) цунами от параметров акватории и временных характеристик волны. Разработаны рекомендации для оценки опасности цунами с учетом неблагоприятных факторов усиления волны, которые включены в качестве дополнений в соответствующие разделы СНИП и РД.

6. На основе разработанных методики и технологии вычислительного эксперимента исследована задача оценки максимальной цунамиопасности и получены оценки опасности для наиболее неблагоприятных районов тихоокеанского побережья (г. Северо-Курильск, п. Усть-Камчатск). Проведены серии вычислительных экспериментов для детального цунамирайонирования региональных областей Камчатки, Командорских и Курильских островов, побережья Приморья в акватории Японского моря. Выполнена апробация методики и технологии вычислительного эксперимента в процессе решения задачи об оценке опасности цунами и локального цунамирайонирования для изучаемого участка побережья о. Куба.

Разработанные методы и программные средства нашли применение как в научных исследованиях, так в решении практических задач. Перспективы дальнейших исследований связаны с развитием технологии вычислительного эксперимента в изучаемой предметной области, а также с разработкой алгоритмического и программного обеспечения комплексной обработки данных мониторинга для многопроцессорной техники.

1. Аверьянова В.Н. Закономерности ориентации движений при Курило-Камчатских землетрясениях и возможность районирования цунамигенности // Проблема цунами. - М.: Наука, 1968. - С. 98-105.

2. Авдеев A.B., Лаврентьев М.М. мл., Симонов К.В. Исследование морских природных катастроф методом обратной задачи // Международная конференция «Inverse problems of mathematical physics». Тез. докл. -Новосибирск: ИМ СО РАН, 1998. С. 3.

3. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика, 1985. - 464 с.

4. Аки К., Ричарде П. Количественная сейсмология: Теория и методы. Т. 1,2. -М.: Мир, 1983. ,

5. Акимов В.А., Новиков В.Д., РадаевН.Н. Природные и техногенные ЧС: опасности угрозы, риски. М*: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2001.- 344 с.

6. Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев H.H. Основы анализа и управления риском в природных и техногенной сферах. М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2004 - 352 с.

7. Алексеев A.C., Гусяков В.К., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Численное исследование генерации и распространения волн цунами при реальной топографии дна. Линейная модель // Изучение цунами в открытом океане. -М.: Наука, 1978.-С. 5-20.

8. Алексеев A.C. Белоносов A.B., Петренко В.Е. Определение интегрального предвестника с использованием многодисциплинарной модели и активного вибросейсмического мониторинга // Труды ИВМиМГ, 1998. Серия: мат. модели в геофизике, вып. 7. С. 3-50.

9. Ален К., Хаттон К., Кейлис-Борок В.И. и др. Долгосрочный прогноз землетрясений и автомодельность сейсмологических предвестников //

10. Достижения и проблемы современной геофизики. М.: Наука, 1984. -С.152-165.

11. Анализ и оценка природных и техногенных рисков // Материалы международной конференции. / Под ред. A.JI. Рогозина. М.: Изд-во ПНИИС, 1997-173 с.

12. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1976.

13. Арефьев С.С. Эпицентральные сейсмологические исследования. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 375 с.

14. Арефьев С.С. Афтершоки, форшоки и рои землетрясений // Физика Земли.2002. -№ 1.-С. 60-77.

15. Арефьев С.С. Очаг и афтершоки Алтайского (Чуйского) землетрясения 2003 года // Физика Земли. 2006. - № 2. - С. 85-96.

16. Астафьева Н. М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук, 1998. Т. 166. - № 11. - С. 1145-1170.

17. Афанасьев К.Е., Стуколов С.В. Многопроцессорные вычислительные системы и параллельное программирование. Кемерово: Кузбассвузиздат,2003.-233 с.

18. Балакина JIM. Цунами и механизм очага землетрясения северо-западной части Тихого океана // Волны цунами. Южно-Сахалинск: СахКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1972. - Вып. 29. - С. 48-72.

19. Балакина JIM. Урупское землетрясение 1963 г. в литосфере Курильской островной дуги // Физика Земли. 1989. - № 10. - С. 3-17.

20. Балакина JI.M. Курило-Камчатская сейсмогенная зона строение и порядок генерации землетрясений // Физика Земли. - 1995. - № 12. - С. 48-57.

21. Баранов Б.В., Монин A.C. О Курило-Алеутской субдукции // ДАН. 1985. -Т. 281.-№ 6.-С. 1328-1331.

22. Баренблатт Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. -Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 206 с.

23. Барцев С.И., Гилев С.Е. Охонин В.А. Принцип двойственности в организации адаптивных сетей обработки информации // Динамика химических и биологических систем. Новосибирск: Наука, 1989. - С. 6-55.

24. Бат М. Спектральный анализ в геофизике. М.: Недра, 1980.

25. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Региональные проблемы безопасности. Красноярский край М.: МГФ «Знание», 2001. - 576 с.

26. Белолипецкий В.М., Шокин Ю.И. Математическое моделирование в задачах охраны окружающей среды. Новосибирск: Инфолио-пресс, 1997. - 240 с.

27. Бельчанский Г.И., Коробков H.B. Использование искусственных нейронных сетей для анализа спутниковых данных дистанционного зондирования // исследованием земли из космоса. 1998. - № 4. - С. 111-120.

28. Бендат Д., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. - 540 с.

29. Берзин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. М.: Физ.-мат. лит, 1962.

30. Блаттер А. Вейвлет-анализ. Основы теории М.: Техносфера, 2004. - 273 с.

31. Богданов Г.С., Го Ч.Н., Иванов В.В., Кайстренко В.М., Симонов К.В. и др. Цунамирайонирование Усть-Камчатска // Всесоюзное совещание по цунами «Теоретические основы, методы прогноза цунами». Тез. докл. Обнинск: ЦКБ ГМП, 1988.-С. 38-40.

32. Богданов Г.С, Митрофанов В.Н., Фаин И.В., Шельтинг Е.В. Распространение длинных волн в районе Усть-Камчатска // Природные катастрофы и стихийные бедствия в Дальневосточном регионе. -Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. С. 193-205.

33. Бурмин В.Ю., Ахметьев В.М. Погрешности в определении параметров гипоцентров близких землетрясений и эффективность систем сейсмологических наблюдений // Вулканология и сейсмология. 1994. -№2.-С. 109-128.

34. Бурымская Р.Н., Левин Б.В., Соловьев С.Л. Кинематический критерий цунамигенности подводного землетрясения // ДАН. 1981. - Т. 261. - № 6. -С. 1325-1330.

35. Вабишевич П.Н. Численное моделирование М.: Изд-во МГУ, 1993 - 152 с.

36. Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. М.: Наука, 1979.-448 с.

37. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1959. - 576 с.

38. Виген С. Проблема цунами и ее значение для жизни и деятельности человека на побережье Тихого океана // Труды ДВНИИ. Динамика длиннопериодных волн в океане и исследования цунами. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - Вып. 103. - С. 3-7.

39. Викулин A.B., Гусяков В.К., Титов В.В. О природе максимального цунами // Вычислительные технологии. 1992. - Т. 1. - № 3. - С. 131 -134.

40. Войт С.С. Цунами // В кн.: Океанология. Физика океана. Т. 2. М.: Наука, 1978.-С. 229-254.

41. Войт С.С. Волны цунами // Исследования цунами М., 1987 - № 1- С. 826.

42. Володичев H.H., Подорольский А.Н., Левин Б.В., Подорольский Вл.А., Корреляция проявлений крупных серий землетрясений со временем фаз новолуния и полнолуния // Вулканология и сейсмология. 2001. - № 1. -С. 60-67.

43. Вольцингер Н.Е., Клеванный К.А., Пелиновский E.H. Длинноволновая динамика прибрежной зоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 271 с.

44. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразования. -СПб.: Изд-во ВУС, 1999.

45. Вульф М.В., Симонов К.В., Чубаров Л.Б. Исследование геохимических ассоциаций нефелиновых руд Кия-Шалтырского месторождения методом регрессионного моделирования // Вычислительные технологии. 2002. -Т. 7 - Часть 2 (совм. вып., КазНУ) - С. 114-126.

46. Габриэлов A.M., Дмитриева О.Д., Кейлис-Борок В.И. и др. Долгосрочный прогноз землетрясений: Методические рекомендации. М.: Наука, 1986.

47. Гайский В.Н. Статистическое изучение сейсмического режима. М.: Наука, 1970.-122 с.

48. Гайский В.Н., Жалковский Н.Д. Распределение очагов землетрясений разной величины в пространстве и во времени // Известия АН СССР. Физика Земли. 1972. - № 2. - С. 13-22.

49. Галамбош Я. Асимптотическая теория экстремальных порядковых статистик. М.: Наука, 1984. - 304 с.

50. Галушкин А.И. и др. Некоторые концептуальные вопросы развития нейрокомпьютеров // Успехи зарубежной радиоэлектроники. 1997. -№2.-С. 3-10.

51. Гамбурцев А.Г. Сейсмический мониторинг литосферы. М.: Наука, 1992.

52. Гвишиани А.Д. Горшков А.И., Ранцман Е.Я. и др. Прогнозирование мест землетрясений в регионах умеренной сейсмичности.- М.:Наука, 1988.-174 с.

53. Гидрохимические предвестники землетрясений. М.: Наука, 1985. - 286 с.

54. Гидродинамические предвестники землетрясений. М.: ИФЗ АН СССР, 1984.-212 с.

55. Гилев С.Е., Горбань А.Н., Миркес Е.М. Малые эксперты и внутренние конфликты в обучаемых нейронных сетях // ДАН. 1991. - Т. 320. - № 1. -С. 220-223.

56. Го Ч.Н., Симонов К.В. Районирование побережья Курильских островов по степени цунамиопасности // Всесоюзное совещание по цунами «Вопросы оперативного и долгосрочного прогноза цунами». Тез. докл. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВНЦ АН, 1981. - С. 79.

57. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Симонов К.В. Локальный долгосрочный прогноз цунами и цунамирайонирование. Южно-Сахалинск, 1982. - 28 с. (Препринт / ДВНЦ АН, СахКНИИ).

58. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Симонов К.В. О возможности локального долгосрочного прогноза цунами // Оперативный и долгосрочный прогноз цунами. Южно-Сахалинск: Изд.-во ИМГиГ ДВНЦ АН, 1983. - С. 150-162.

59. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Симонов К.В. Предварительные данные о цунамиопасности побережья Японского моря // Нестационарные длинноволновые процессы на шельфе Курильских островов. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН, 1984.-С. 138-141.

60. Го Ч.Н., Иващенко А.И., Симонов К.В., Соловьев C.JI. Проявления япономорского цунами 26 мая 1983 г. на побережье. СССР // Накат цунами на берег. Горький: ИПФ АН, 1985. - С. 171-180.

61. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Пелиновский E.H., Симонов К.В. Прогноз цунамиопасности для побережья Камчатки // Метеорология и гидрология. -1986.-№ 7.-С. 74-81.

62. Го Ч.Н., Иващенко А.И., Кайстренко В.М., Поплавский A.A., Симонов К.В. Цунами на тихоокеанском побережье СССР // Геолого-Геофизический Атлас Курило-Камчатской островной системы. / Ред.: К.Ф. Сергеев, M.JI. Красный. Ленинград, 1987. - С. 36-37.

63. Го Ч.Н., Кайстренко В.М., Пелиновский E.H., Симонов К.В. Количественная оценка цунамиопасности и схема цунамирайонирования Тихоокеанского побережья СССР // Тихоокеанский ежегодник, 1988. -Владивосток: Изд-во ДВО АН, 1988. С. 9-16.

64. Го Ч.Н. О статистическом изучении распределения высот волн цунами вдоль побережья // Цунами и сопутствующие явления. / Под ред. К.Ф.Сергеева. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. - С. 72-79.

65. Голенецкий С.И., Демьянович В.М., Филина А.Г. Представительность землетрясений Южной Сибири и Монголии в 1960-1990 гг. // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып. 1. М.: ИФЗ РАН, 1993.-С. 83-85.

66. Голицин Г.С. Землетрясение с точки зрения теории подобия // ДАН. 1996. -Т. 346.-№4.-С. 536-539.

67. Гольдин C.B. Линейные преобразования сейсмических сигналов. М.: Недра, 1974.-350 с.

68. Гольдин C.B. Предсказуемо ли землетрясение // Вестник РАН. 2004. -№4.-С. 356-362.

69. Гольдин C.B., Дядьков П.Г., Селезнев B.C., Шерман С.И. Некоторые результаты исследований в связи со среднесрочным прогнозом землетрясений на Южно-Байкальском полигоне // Напряженно-деформированное состояние и сейсмичность литосферы. Труды

70. Всесоюзного Совещания (г. Иркутск, 26-29 августа 2003): Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2003. - С. 324-327.

71. Гольдин C.B., Селезнев B.C., Еманов А.Ф. и др. Чуйское (Алтайское) землетрясение 2003 г.: Материалы сейсмологического изучения. Сильное землетрясение на Алтае 27 сентября 2003 г. Материалы предварительного изучения. М.: ИФЗ РАН, 2004. - С. 55-60.

72. Гоникберг В.Е. Использование космических снимков для реконструкции новейшего поля тектонических напряжений // Исследование Земли из космоса. 1983. - № 6. - С. 39-51.

73. Горбань А.Н. Обучение нейронных сетей М.:СП «ParaGraph», 1990.-160 с.

74. Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональном компьютере. Новосибирск: Наука, 1996. - 276 с.

75. Горбань А.Н., Зиновьев А.Ю. Питенко A.A. Визуализация данных методом упругих карт // Информационные технологии. 2000. - № 6. - С. 26-35.

76. Горбань А.Г. Обобщенная аппроксимационная теорема и вычислительные возможности нейронных сетей // Сиб. ЖВМ. 1998. - Т. 1. - № 1- С. 11-24.

77. Григораш З.К., Заклинский A.B. Моделирование цунами во Втором Курильском проливе //Изв. АН СССР. Сер. геофиз 1962-№ 5.-С. 162-178.

78. Григорьев Ал.А., Кондратьев К.Я. Спутниковый мониторинг природных и антропогенных катастроф // Исследование Земли из космоса. 1996. - № 3. -С. 68-79.

79. Григорьев Ал.А., Кондратьев К.Я. Природные и антропогенные экологические катастрофы // Исследование Земли из космоса. 2000. - № 2. -С. 72-82.

80. Грошев Е.Б., Симонов К.В., Сладкевич М.С. и др. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами: моделирование затопления побережья г. Северо-Курильска Красноярск, 1986.-47 с. (Препринт/ВЦ СО АН, № 3).

81. Грошев Е.Б., Симонов К.В., Соколова С.Е. Файн И.В. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами: Автоматизированная система моделирования цунами. Южно-Сахалинск, 1987. - 37 с. (Препринт / ДВО АН, ИМГиГ, № 3).

82. Гумбель Е. Статистика экстремальных значений. М.: Мир, 1965.

83. Гусев A.A., Шумилина JI.C. Моделирование связи балл-магнитуда-расстояние на основе представления о некогерентном протяженном очаге // Вулканология и сейсмология. 1999. - № 4-5. - С. 29-40.

84. Гусев A.A., Шумилина JI.C. Некоторые вопросы методики общего сейсмического районирования // Сейсмичность и сейсмическоерайонирование Северной Евразии. М.: ОИФЗ РАН, 1995. - Вып. 2-3. С. 289-300.

85. Гусяков В.К. Обзор работ по проблеме возбуждения волн цунами // Методы расчета возникновения и распространения цунами. М.: Наука, 1978. -С. 18-29.

86. Гусяков В.К. Об оценке цунамигенности подводных землетрясений по спектральным характеристикам релеевских волн // Генерация цунами и выход волн на берег. М.: Радио и связь, 1984. - С. 84-95.

87. Гусяков В.К. О связи цунамигенности подводных землетрясений с условиями осадконакопления на морском дне // Проблемы сейсмичности Дальнего Востока. Петропавловск-Камчатский: КОМСП ГС РАН, 2000. -С. 46-64.

88. Гусяков В.К., Марчук А.Г., Титов В.В. Интерактивная система моделирования цунами на персональной ЭВМ // Вычислительные технологии. 1992. - Т. 1. - № 3. - С. 189-196.

89. Гусяков В.К., Осипова A.B. Автоматизированный каталог землетрясений и цунами Курило-Камчатского региона // Вычислительные технологии. -1992. Т. 1. - № 3. - С. 197-204.

90. Гусяков В.К., Чубаров Л.Б. Численное моделирование Шикотанского (Немуро-оки) цунами 17 июня 1973 г. // Эволюция цунами от очага до выхода на берег. М.: Радио и связь, 1982. - С. 16-24.

91. Гусяков В.К., Чубаров Л.Б. Численное моделирование возбуждения и распространения цунами в прибрежной зоне // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987.-№ 11.-С. 53-64.

92. Гусяков В.К., Венценосцева Е.Ю., Глускина Т.Е. Развитие и современное состояние систем предупреждения о цунами на Тихом океане. Обнинск: ЦКБ ГМП, 1988.-41 с.

93. Гуттенберг Б., Рихтер Ч. Магнитуда, интенсивность, энергия и ускорение как параметры землетрясения // Слабые землетрясения. М.: ИЛ, 1961. -С. 45-119.

94. Девис Дж. Статистика и анализ геологических данных. М.: Мир, 1977.

95. Девис Ш.М., Лангребе Д.А., Филлипс Т.Л. Дистанционное зондирование: Количественный подход. М.: Недра, 1983. - 415 с.

96. Дергачев A.A. Сейсмологический мониторинг Саяно-Шушенской ГЭС // Методы изучения, строение и мониторинг литосферы. Материалы международной конференции. Новосибирск: Изд-во СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1998.-С. 175-182.

97. Дещеревский Е.В. Журавлев В.И., Сидорин АЛ. Некоторые алгоритмы фильтрации для геофизических временных рядов // Физика Земли. 1996. -№2.-С. 56-67.

98. Дещеревский Е.В. Журавлев В.И., Сидорин А.Я. О новой парадигме прогноза землетрясений // ДАН. 2003. - Т. 388. - № 2. - С. 233-236.

99. Джексон П. Введение в экспертные системы. Москва: «Вильяме». - 2001.

100. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: применение в экологии. М.: Мир, 1981.-256 с.

101. Джумагалиев В.А., Рабинович А.Б., Файн И.В. Теоретическая и экспериментальная оценка особенностей Малокурильской бухты о. Шикотан // Известия АН СССР. ФАО. 1994. - Т.-90. - № 5. - С. 611-617.

102. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. М.: «РХД», 2001.

103. Доброхотов С.Ю., Жевандров П.Н., Симонов К.В. Краевые волны Стокса в замкнутых акваториях // Теоретические и экспериментальные исследования длинноволновых процессов. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН, 1985. -С. 13-19.

104. Долгосрочный прогноз землетрясений. / Под. Ред. М.А.Садовского. М.: Наука, 1986.- 128 с.

105. Доценко С.Ф., Соловьев C.JI. Математическое моделирование процессов возбуждения цунами подвижками океанского дна // Исследования цунами. -М., 1990.-№4.-С. 42-51.

106. Дьяконов В. MathCAD 2001: Специальный справочник СПб: «Питер», 2002. - 832 с.

107. Дыхан Б.Д., Жак В.М., Куликов Е.А. и др. Первая регистрация цунами в океане (цунами 23.02.80 г. у южных Курильских островов) // ДАН. 1981. -Т. 257.-№5.-С. 1088-1092.

108. Ежов A.A., Шумский С.А. Нейрокомпьютинг и его применение в финансах и бизнесе. М.: МИФИ, 1998.

109. Ермаков С.М. Математическая теория планирования эксперимента. М.: Наука, 1983.-392 с.

110. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. М.: Наука, 1982.

111. Ефимов В.В., Куликов Е.А., Рабинович А.Б., Файн И.В. Волны в пограничных областях океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 280 с.

112. Жак В.М., Великанов A.M., Сапожников И.Н. Дистанционный регистратор уровня моря // В сб.: Волны цунами. Труды СахКНИИ, вып.29. Южно-Сахалинск, 1972.-С. 189-195.

113. Жалковский Н.Д. Результаты исследований сейсмичности Алтае-Саянской горной области. Новосибирск: Наука, 1967.305

114. Жалковский Н.Д., Зеленков ПЛ., Мучная В.И., Аржанников С.Г. Уточнение сейсмических условий района Красноярской ГЭС. Новосибирск: Изд-во СО РАН НИЦ ОИГТМ, 1992.

115. Жалковский Н.Д., Кучай O.A., Мучная И.В. Сбор, обработка и анализ макросейсмических и инструментальных данных о сейсмичности района Саяно-Шушенской ГЭС и сопредельных территорий. Новосибирск: Изд-во СО РАН НИЦ ОИГТМ, 1992. - 97 с.

116. Жалковский Н.Д., Мучная В.И. По следам сообщения о катастрофическом землетрясении в г.Красноярске 1806 г. // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып. 1.-М.:ОИФЗ, 1993.-С. 135-138.

117. Жалковский Н.Д., Кучай O.A., Мучная В.И. Сейсмичность и некоторые характеристики напряженного состояния земной коры Алтае-Саянской области // Геология и геофизика. 1995. - Т. 36. - № 10. - С. 20-30.

118. Железняк М.И., Пелиновский E.H. Физико-математические модели наката цунами на берег // В кн.: Накат цунами на берег, Горький: ИПФ АН СССР, 1985.-С. 8-33.

119. Железняк М.И., Клеванный К.А., Пелиновский E.H., Симонов К.В. и др. Численные методы расчета наката длинных волн на берег // Всесоюзное совещание по цунами. Тез. докл. Горький: ИПФ АН, 1984. - С. 62-63.

120. Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел // Вестник АН СССР. 1968. - № 3. - С. 46-52.

121. Журков С.Н., Куксенко B.C., Петров В.А. Физические основы прогнозирования механического разрушения // ДАН. 1981. - Т. 259. - № 6. -С. 1350-1353.

122. Завьялов А.Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализации. М.: Наука, 2006. - 254 с.

123. Загоруйко Н.Г. Методы обнаружения закономерностей. М.: Наука, 1981.

124. Заде JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976. - С. 165.

125. Захаров A.B. Одно обобщение теории квантизации и его применение в задачах оценивания полей по значениям в точках. Уфа: «Гилем», 2003.

126. Зайцев А.И., Куркин A.A., Левин Б.В., Пелиновский E.H., Ялчинер А. и др. Моделирование распростраения катастрофического цунами (26 декабря 2004 г.) в Индийском океане // ДАН. 2005. - Т. 402. - № 3.

127. Заякин Ю.А., Лучинина А.Д. Каталог цунами на Камчатке. Обнинск: МЦЦ, 1987.-51 с.

128. Зиновьев А.Ю. Визуализация многомерных данных. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. - 168 с.

129. Иванов В.В., Арсенин В .Я., Черный Г.П. Методы анализа геофизических сигналов // Оперативный и долгосрочный прогноз цунами. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН, 1983. - С. 171-179.

130. Иванов В.В., Симонов К.В. Следы цунами в прибрежной зоне Второго Курильского пролива // Оперативный и долгосрочный прогноз цунами. -Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН, 1983. С. 162-170.

131. Иванов В.В., Симонов К.В. Способ определения границы затопления побережья. Авторское свидетельство № 1142570. - М.: ВНИИПИ, 1983. - 4 с.

132. Иванов В.В., Симонов К.В., Гардер О.И. К оценке эффектов экранирования и цунамиопасности бухт // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1984. - Т. 20. - № 12. - С. 1206-1214.

133. Иванов В.В. Эволюция процессов землетрясений // Успехи физических наук. 1991. - Т. 161. -№ 3. - С. 31-68.

134. Иващенко А.И., Го Ч.Н. Цунамигенность и глубина очага землетрясения // Волны цунами. Южно-Сахалинск: ДВНЦ АН СССР, 1973. - Вып. 32. -С. 152-155.

135. Иващенко А.И., Гусяков В.К., Ие Г., Кайстренко В.М., Куликов Е.А, Левин Б.Ф., Пелиновский E.H. Шикотанское землетрясение и цунами 4 октября 1994 года // ДАН. 1996. - Т. 348. - № 4. - С. 532-538.

136. Иващенко А.И., Орлов В.А., Поплавский A.A. Задача оперативного прогноза цунами как задача распознавания образов // В кн.: Теоретические и экспериментальные исследования по проблеме цунами. М.: Наука, 1977. -С. 104-113.

137. Иващенко А.И., Поплавский A.A. Некоторые результаты дополнительного исследования задачи узнавания цунамигенности землетрясения // В кн.: Теория и оперативный прогноз цунами. М.: Наука, 1980. - С. 42-48.

138. Ижикевич Е.М., Малинецкий Г.Г. Модель нейронной сети с хаотическим поведением // Нейрокомпьютер. М.: 1993. - № 1/2, -С. 17-23

139. Итоги науки и техники: физические и математические модели нейронных сетей. Том 1. -М.: ВИНИТИ, 1990.

140. Кайстренко В.М. Обратная задача на определение источника цунами // Волны цунами: Труды СахКНИИ, вып.29. Ю-Сахалинск: 1972. - С. 82-94.307

141. Кайстренко В.М., Пелиновский E.H., Симонов К.В. Накат и трансформация волн цунами на мелководье // Метеорология и гидрология. 1985. - № 10. -С. 68-75.

142. Кайстренко В.М., Мазова Р.Х., Пелиновский E.H., Симонов К.В. Аналитическая теория наката волн цунами на плоский откос // Накат цунами на берег. Горький: ИПФ АН, 1985. - С. 34-47.

143. Кайстренко В.М. Вероятностная модель заплесков цунами применительно к проблеме прогноза // Гидродинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией. Т. 8. Проявления конкретных цунами. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. - С. 80-90.

144. Канасевич Э.Р. Анализ временных последовательностей в геофизике. М.: Недра, 1985.-400 с.

145. Каплин П.А., Ионин A.C. Некоторые особенности рельефа побережья Курило-Камчатской зоны в связи с проблемой цунами // Бюлл. Совета по сейсмологии АН СССР. М.: ИФЗ, 1961. - № 9. - С. 74-88.

146. Карев В.Ю., Симонов К.В., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами: детальное цунамирайонирование Тихоокеанского побережья Камчатки // Исследование цунами. М.: Наука, 1990.-№4.-С. 64-84.

147. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985. - 264 с.

148. Кашкин В.Б. Автоматизированная обработка изображений. Космические средства контроля окружающей среды. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000.

149. Кокс Д., Льюис П. Статистический анализ последовательности событий -М.: Мир, 1969.-312 с.

150. Колмогоров А.Н. Теория вероятностей и математическая статистика М.: Наука, 1986 - 535 с.

151. Кондорская Н.В., Уломов В.И. Каталог землетрясений Евразии.

152. Кононкова Г.Е., Показеев К.В. Динамика морских волн. М.: МГУ, 1985.

153. Копничев Ю.Ф., Нерсесов И.Л. Определение цунамигенности землетрясения по записи одной сейсмической станции // ДАН. 1981. -Т. 261.-№ 1.-С. 63-66.

154. Королев Ю.П., Шевченко Г.В. Особенности распространения волн цунами в районе Петропавловска-Качатского // Вулканология и сейсмология. 2003. - № 6. - С. 62-70.

155. Кособокое В.Г., Кейлис-Борок В.И., Смит С.У. Локализация среднесрочного прогноза землетрясений // ДАН 1990. - Т. 312. - № 2. - С. 326-331.

156. Кособокое В.Г., Кейлис-Борок В.И. и др. Проверка алгоритма среднесрочного прогноза землетрясений: схема теста в реальном времени, результаты ретроспекции // ДАН. 1992. - Т. 325. - № 1. - С. 46-48.

157. Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения, М.: Наука, 1975.-176 с.

158. Кофф Г.Л., Гусев A.A., Козьменко С.Н. Экономическая оценка последствий катастрофических землетрясений. М.: ВНТИЦ, 1996.

159. Кофф Г.Л., Левин Б.В., Морозов E.H., Борсукова О.В. Оценка риска цунами и сейсмического риска береговых зон сахалинской области Москва, Южно - Сахалинск, 2005. - 61 с.

160. Кравцов Ю.А. Случайность, детерминированность, предсказуемость // Успехи физических наук. 1989. -Т 158. -№ 1. -С. 93-122.

161. Крамер Г. Математические методы статистики М.: Мир, 1975. - 648 с.

162. Крашенинников С.П. Описание земли Камчатки. Санкт-Петербург: Наука, 1994. -Т.1,438 с; Т.2,319 с.

163. Кривошей М.И. Лабораторное определение границ и уровня затопления берега в районе г. Усть-Камчатска при накатывании волн цунами // Проблема цунами. М.: Наука, 1968. - С. 184-195.

164. Кузьмин И.И., Махутов H.A., Хетагуров C.B. Безопасность и риск: эколого-экономические аспекты. СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 1997. - 164 с.

165. Кузнецов И.В., Писаренко В.Ф., Родкин М.В. К проблеме классификации катастрофы: параметризация воздействий и ущерба // Геоэкология 1998. -№1.-С. 16-29.

166. Куликов Е.А., Рабинович А.Б., Файн И.В., Борнхолд Б.Д., Томпсон P.E. Генерация цунами оползнями на тихоокеанском побережье Северной Америки и роль приливов // Океанология 1998 - Т. 38. - № 3. - С. 361-367.

167. Кульмач П.П., Филипенок В.З. Воздействие цунами на морские гидротехнические сооружения. М.: Транспорт, 1984. - 303 с.

168. Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Нейротехнологии и синергетика // V Всероссийская конференция нейрокомпьютеры и их применения. Сборник докладов. М.: Радио и связь, 1999. - С. 434-437.

169. Куркин A.A., Зайцев А.И., Ялчинер А. Пелиновский E.H. Модифицированный вычислительный комплекс «Цунами» для оценкирисков, связанных с цунами // Известия АИН им. A.M. Прохорова. Прикладная математика и механика. 2004. - Т. 9. - С. 88-100.

170. Куркин A.A., Пелиновский E.H., Чой Б.Х., Ли Д.С. Сравнительная оценка цунамиопасности япономорского побережья России на основе численного моделирования цунами // Океанология. 2004. - Т. 44. - № 2 - С. 163-172.

171. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва Наука, 1973. - 416 с.

172. Лаврентьев М.М., мл. Симонов К.В., ОхонинВ.А., Щемель А.Л. Применение современных информационных технологий для оценки геоэкологических рисков // Большая Медведица. 2002. - № 1. - С. 88-99.

173. Лбов Е.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. Новосибирск, 1981. 156 с.

174. Леви К.Г. и др. Современная геодинамика: сейсмотектоника, прогноз землетрясений, сейсмический риск (фундаментальные и прикладные аспекты) // Литосфера Центральной Азии. Иркутск: 1996. - С. 150-183.

175. Левин Б.В. Обзор работ экспериметальному моделированию процессов возбуждения цунами // Методы расчета возникновения и распространения цунами.-М.: Наука, 1978.-С. 125-139.

176. Левин Б.В., Носов М.А., Павлов В.П., Рыкунов Л.Н. Охлаждение поверхности, вызываемое подводным землетрясением // ДАН. 1998. -Т. 358.-№3.-С. 1-4.

177. ЛидбеттерМ., РотсенХ., ЛиндгренГ. Экстремумы случайных последовательностей и процессов. М.: Мир, 1989. - 392 с.

178. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М.: Физматизд., 1958.

179. Литтл Р., Рубин Д. Статистический анализ данных с пропусками. -М.: Финансы и статистика, 1991. 336 с.

180. Лобацкая P.M., Кофф Г.Л. Разломы литосферы и чрезвычайные ситуации -М.: РЭФИА, 1997.-196 с.

181. Лобковский Л.И., Баранов Б.В. К вопросу о возбуждении цунами в зонах поддвига литосферных плит // В кн.: Процессы возбуждения и распространения цунами. М.: ИО АН СССР, 1982. - С. 7-17.

182. Лобковский Л.И., Баранов Б.В. Характер подвижек в очагах цунамигенных землетрясений Курильской островной дуги и возможная природа сейсмических брешей // В кн.: Оперативный и долгосрочный прогноз цунами, Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1983. С. 81-94.

183. Любушин A.A. (мл.) Вейвлет-агрегированный сигнал и синхронные всплески в задачах геофизического мониторинга и прогноза землетрясений // Физика Земли. 2000. - № 3. - С. 20-30.

184. Лятхер В.М., Мишуев A.B., Милитеев А.Н., Сладкевич М.С. Численный метод расчета наката длинных волн на берег // Процессы возбуждения и распространения цунами. -М.: Наука, 1982. С. 103-108.

185. Магун О.Т., Арно H.J1. Долгосрочный прогноз затопления от цунами для Кресент-Сити (Калифорния, США) // Волны цунами. Южно-Сахалинск: ДВНЦ АН СССР, 1973.-Вып.32.-С. 168-182.

186. Маделунг Э. Математический аппарат физики. М.: Наука, 1968. - 618 с.

187. Мазова Р.Х., Пелиновский E.H., Шаврацкий С.Х. Одномерная теория наката необрушивающихся волн цунами на берег. Горький: Институт Прикладной Физики АН СССР, 1982. - 12 с. (Препринт /АН СССР, ИПФ, № 46).

188. Мазова Р.Х., Пелиновский E.H., Соловьев C.JI. Статистические данные о характере наката волн цунами // Океанология. 1983. - Т. 23. - № 6. -С. 932-936.

189. Мазова Р.Х., Пелиновский E.H., Поплавский A.A. К физической интерпретации закона повторяемости высот волн цунами // Вулканология и сейсмология. 1986. - № 1. - С. 85-90.

190. Малинецкий Г.Г. Управление риском и редкие катастрофические события // Математическое моделирование. 2002. - Т. 14. - № 8 - С. 107-112.

191. Малинецкий Г.Г., Курдюмов С.П. Нелинейная динамика и проблемы прогноза // Вестник РАН. 2001. - Т 71. - № 3. - С. 210-232.

192. Маловичко A.A. и др. Мониторинг природной и техногенной сейсмичности на территории Западно-Уральского округа // Геофизика и математика. Материалы второй всеросс. конф. Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. - С.367-371.

193. Марпл.-мл. С.А. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990.-584 с.

194. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977. 455 с.

195. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды М.: Гидрометериздат, 1982. - 316 с.

196. Марчук Ан.Г. Применение параллельных вычислений для быстрых расчетов кинематики волн цунами // Вычислительные технологии, ИВТ СО РАН, Новосибирск, 1992. Т. 1. - № 3. - С. 241-248.

197. Марчук Ан.Г. Технологическая поддержка при создании батиметрических баз данных для моделирования волн цунами // Труды ИВМиМГ СО РАН.

198. Серия: Математическое моделирование в геофизике, Новосибирск, ИВМиМГ СО РАН, 1998.-Вып. 5.-С. 186-198.

199. Марчук Ан.Г., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Численное моделирование волн цунами. Новосибирск: Наука, 1983. - 175 с.

200. Марчук Ан. Г., Симонов К.В., Охонин В.А., Щемель A.A. Нелинейный регрессионных анализ сейсмологических данных // Природно-техногенная безопасность Сибири: Труды научных мероприятий. Красноярск, 2001. -Т. 1. - С. 233-237.

201. Марчук Ан.Г., Симонов К.В., Перетокин С.А. Поиск вероятных импактных кратеров на поверхности Земли путем обработки цифровых данных о рельефе // Большая Медведица. 2004. - № 1. - С. 58-65.

202. Математические модели строения Земли и прогноза землетрясений. Вычислительная сейсмология. Вып. 14 М.: Наука, 1982. - 197с.

203. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения. / Под. ред. P.P. Ягер. М.: Радио и связь, 1986. - С. 405.

204. Материалы Международной конференции «Научное наследие академика Г.А. Гамбурцева и современная геофизика». М.: ОИФЗ РАН, 2003.

205. Меерсон А.Е. Об учете батиметрии океана при расчете времени прихода и амплитуд волн цунами // В кн.: Волны цунами. Вып. 29: СахКНИИ ДВНЦ АН СССР Южно-Сахалинск, 1972. - С. 146-150.

206. Мелекесцев И.В. О возможной причине Озерновского цунами 23.XI. 1969г. на Камчатке //Вулканология и сейсмология. 1995. - № 3. - С. 105-108.

207. Методы нейроинформатики. Сборник научных трудов. Красноярск: КГТУ, 1998.-204 с.

208. Методы изучения, строение и мониторинг литосферы. Материалы международной конференции. - Новосибирск: Изд-во СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1998.-418 с.

209. Методы анализа геодинамической обстановки для прогноза сейсмических событий. Материалы регионального научного семинара (13-15 апреля 2005 г.). - Красноярск: КНИИГиМС, 2005. - 48 с.

210. Миркес Е.М. Нейрокомпьютер: проект стандарта. Новосибирск: Наука, 1998.

211. Мирчина Н.Р., Пелиновский E.H. О связи периода волны цунами в береговой зоне с размерами очага // Изв. АН СССР, ФАО. 1980. - Т. 16. -№ 11.-С. 1218-1219.

212. Мирчина Н.Р., Пелиновский E.H., Шаврацкий С.Х. О параметрах волны цунами в очаге Горький, 1981.-15 е.- (Препринт / АН СССР, ИПФ, № 24).

213. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений М.: Физмагиз, 1961.-479 с.

214. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Недра, 1988. - 382 с.

215. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.

216. Молчан Г.М. Модели оптимизации прогноза землетрясений // ДАН. 1991. -Т. 317.-№ 1.-С. 77-81.

217. Моргунов В.А. Реальности прогноза землетрясений // Физика Земли. 1999. -№ 1.-С. 72-83.

218. Мурти Т.С. Сейсмические морские волны-цунами. JL: Гидрометеоиздат, 1981.-447 с.

219. Мягков С.М. География природного риска. М.: Изд.-во МГУ, 1995 - 224 с.

220. Назаров Л.И. Нейронные сети на основе радиальных функций и их использование для классификации земных покровов в составе многозональных изображений // Исследованием Земли из космоса. 2002. -№3.-С. 44-52.

221. Наймарк Ю.И., Ланда П.С. Стохастические и хаотические колебания М.: Наука, 1987.-423 с.

222. Напряженно-деформированное состояние и сейсмичность литосферы. Труды Всероссийского совещания (г. Иркутск, 26-28.08.2000). -Новосибирск: Изд-во СО РАН «Гео», 2003. 484 с.

223. Нейроинформатика. Сборник статей / Под. ред. А.Н. Горбаня. -Новосибирск: Наука, 1998-296с.

224. Николаев A.B. Проблемы наведённой сейсмичности // Наведённая сейсмичность. М.: Наука, 1994. - С. 5-15.

225. Николаевский В.Н. Обзор: земная кора, дилатансия и землетрясения // Успехи науки и техники. М.: Мир, 1982. - С. 133-215.

226. Никонов A.A. Последствия землетрясений для окружающей среды // Вестник РАН. 1999. -№ 12. - С. 1107-1111.

227. Новиков В.А., Федотова З.И., Кузмичева Т.В. О некоторых проблемах моделирования наката длинных волн на берега сложных очертаний // Вычислительные технологии. 1993. - Т. 2. - № 4. - С. 196-209.

228. Новиков В.А., Симонов К.В., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Принципы создания и расчет параметров локальной системы предупреждения о цунами. Красноярск, 1991. - 48 с. (Препринт /ВЦ СО АН, № 5).

229. Новоселов A.A., Симонов K.B. Проблема страхования рисков от морских природных катастроф // Труды Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций». Красноярск: КГТУ, 1997.-С. 106-108.

230. Носков М.В., Симонов К.В., Охонин В.А., Щемель A.A. Комплексная фильтрация сложных временных сигналов // Кубатурные формулы и их приложения. Материалы VI Международного семинара. Уфа: ИМВЦ УНЦ РАН, 2002.-С. 94-110.

231. Носков М.В., Симонов К.В., Щемель А.Л. Нелинейная многопараметрическая регрессия данных наблюдений // Вопросы математического анализа. Красноярск: ИЦП КГТУ, 2003. - Вып. 7. -С. 103-120.

232. Носков М.В., Симонов К.В., Перетокин С.А. Быстрое вейвлет-преобразование: реализация и примеры применения // Вопросы математического анализа. Красноярск: ИЦП КГТУ, 2003. - Вып. 7. -С. 92-102.

233. Носков М.В., Симонов К.В., Перетокин С.А. Быстрое вейвлет-преобразование сейсмических сигналов // Кубатурные формулы и их приложения. Материалы VII Международного семинара. Красноярск: ИЦП КГТУ, 2003. - С. 96-103.

234. Носков М.В., Симонов К.В., Перетокин С.А. Быстрое вейвлет-преобразование пространственных данных геомониторинга // Вычислительные технологии. 2004. - Т. 9. - Часть 3 (совм. вып., КазНУ) -С. 242-245.

235. Носков М.В., Симонов К.В., Перетокин С.А. Быстрое вейвлет-преобразование сейсмических сигналов // Вычислительные технологии.2004. Т. 9 (спец. вып.) - С. 86-94.

236. Носков М.В., Симонов К.В, Перетокин С.А. Моделирование данных сейсмомониторинга // Кубатурные формулы и их приложения. Материалы VIII Международного семинара-совещания. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ,2005.-С. 97-99.

237. Носков М.В., Симонов К.В., Перетокин С.А. Моделирование данных мониторинга очаговой области сильных землетрясений // Вычислительные технологии. 2005. - Т. 10 (спец. вып.) - С. 115-121.

238. Носов М.А. Возбуждение цунами подвижками дна с учетом сжимаемости воды // Вулканология и сейсмология. 1998. - № 6 - С. 116-124.

239. Носов М.А. О возбуждении цунами в сжимаемом океане вертикальными подвижками дна // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. -Т. 36.-№5.-С. 718-726.

240. Омельченко O.K., Гусяков B.K. Планирование сети сейсмических станций для службы предупреждения о цунами // Вулканология и сейсмология.1996.-№2.-С. 68-85.

241. Осипов В.И. Природные катастрофы в центре внимания ученых // Вестник РАН.- 1995.-№6.

242. Осипов В.И. Природные катастрофы и устойчивое развитие // Геоэкология. -1997.- №2.

243. Опасные экзогенные процессы / Под ред. В.И. Осипова. М.: ГЕОС, 1999.

244. Осипов В.И. Природные катастрофы на рубеже XXI века // Геоэкология. -2001.-№4.

245. Осипов В.И. Управление природными рисками // Вестник РАН. 2002. -№8.-С. 678-686.

246. Осипов В.И. Оценка природных рисков // Геоэкология. Инженерная экология. Гидрогеология. Геокриология. 2004. - № 6. - С. 483-490.

247. Отнес Р., Эноксон JI. Прикладной анализ временных рядов: основные методы. М.: Мир, 1982. - 428 с.

248. Оценка и управление природными рисками // Материалы общеросс. конференции «Риск-2000» / Под. ред. A.JI. Рогозина. М.: «АНКИЛ», 2000. -480 с.

249. Оценка и управление рисками // Материалы общеросс. конференции «Риск-2003» М.: Изд-во «РУДН», 2003. - Т. 1,416 е.; Т. 2,408 с.

250. Оценка и управление рисками. Тематический том / Под. ред. А.Л. Рогозина. М.: Изд-во «КРУК», 2003. 320 С.

251. Оценка сейсмической опасности и сейсмического риска. М.: ОИФЗ РАН,1997.

252. Пелиновский E.H., Плинк А.Л. Предварительная схема цунамирайонирования побережья Курило-Камчатской зоны на основе одномерных расчетов (модельный очаг). Горький, ИПФ АН, 1980. - 16 с. (Препринт / АН СССР, ИПФ, № 5).

253. Пелиновский E.H. Нелинейная динамика волн цунами. Горький: ИПФ АН СССР, 1982.-226 с.

254. Пелиновский E.H. Гидродинамика волн цунами. Нижний-Новгород: ИПФ РАН, 1996.

255. Пелиновский Е.Н Международные экспедиции по изучению цунами // Вестник РФФИ, 1996. № 5. - С. 26-30.

256. Пелиновский E.H., Рябов И.А. Функции распределения высот заплеска цунами (по данным международных экспедиций 1992-1998 гг.) // Океанология. 2000. - Т. 40. - № 5. - С. 645-652.

257. Пентл Р. Методы системного анализа окружающей среды. М.: Мир, 1981.

258. Пинегина Т.К., Базанова Л.И., Мелекесцев И.В., Брайцева O.A., Сторчеус A.B., Гусяков В.К. Доисторические цунами на побережье Кроноцкого залива // Вулканология и сейсмология 2000. - № 2. - С. 66-74.

259. Подъяпольский Г.С. Возбуждение цунами землетрясением // В кн.: Методы расчета возникновения и распространения цунами. М.: Наука, 1978. -С. 30-87.

260. Поплавский A.A., Храмушин В.Н., Непон К.И., Королев Ю.П. Оперативный прогноз цунами на морских берегах дальнего востока России. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. 272 с.

261. Поплавский A.A., Куликов Е.А., Поплавская JI.H. Методы и алгоритмы автоматизированного прогноза цунами. М.: Наука, 1988. - 164 с.

262. Поплавский A.A. Анализ возможностей прогноза цунами на тихоокеанском побережье Камчатки // Вулканология и сейсмология -2000. -№ 6 С.55-65.

263. Пределы предсказуемости / Под ред. Ю.А. Кравцова М.: Центрком, 1997.

264. Природные опасности России / Под общей ред. Осипов В.И., Шойгу С.К., Т. 1-6. -М.: Изд-во «КРУК», 2003.

265. Природные опасности России. Сейсмические опасности / Под ред. Г.А. Соболева. -М.: Изд-во «КРУК», 2000.

266. Проблемы сейсмичности Дальнего Востока. Материалы Всероссийской конференции. Петропавловск-Камчатский: ИВиГ ДВО РАН, 2000. - 318 с.

267. Проблемы сейсмологии III тысячелетия. Материалы международной конференции. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003.

268. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. В 2-х книгах. М.: Мир, 1982.

269. Рабинович А.Б., Скипник A.B. Учет приливных и метеорологических вариаций уровня океана при оценке цунамиопасности в Северо-Курильске // Нестационарные процессы на шельфе Курильских островов. Владивосток: ДВНЦ, 1984. -С. 81-92

270. Рабинович А.Б., Скрипник A.B. Вероятностные оценки экстремальных приливных и метеорологических колебаний уровня океана в районе Курильской гряды // Метеорология и гидрология. 1986. - № 4. - С. 80-86.

271. Рабинович А.Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1993.

272. Рейснер Г.И., Рогожин Е.А. Сейсмотектоника переходных зон на примере Курильского региона // ДАН. 2001. - Т. 381. - № 4. - С. 536-538.

273. Ризниченко Ю.В. Избранные труды. Проблемы сейсмологии. Наука, 1985.

274. Рогожин Е.А., Платонова С.Г. Очаговые зоны сильных землетрясений Горного Алтая в голоцене. М.: ОИФЗ РАН, 2002. - 130 с.

275. Родкин М.В.Землетрясения и другие виды катастроф: типовые законы распределений и процессы развития катастроф. Автореферат дисс. . .д-ра. физ.-мат. наук. М.: ОИФЗ РАН, 2004. - 44 с.

276. Ромашкова JI.JI., Кособоков В.Г. Среднесрочный прогноз землетрясений на основе пространственно стабильных кластеров тревог // ДАН. 2004. -Т. 398.-№ 1.-С. 106-108.

277. Саваренский Е.Ф. Сейсмические волны. М.: Недра, 1972. - 286 с.

278. Саваренский Е.Ф. Проблема цунами // Бюлл. Совета по сейсмологии АН СССР. М., 1958. - № 2. - С. 3-7.

279. Саваренский Е.Ф. и др. Цунами 4-5 ноября 1952 г. // Бюлл. Совета по сейсмологии АН СССР. М.: Наука, 1958. - № 4. - 60 с.

280. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Случайность и неустойчивость в геофизических процессах // Физика Земли 1989. - № 2. - С. 3-12.

281. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991.-96 с.

282. Салтыков В.А., Синицын В.И., Чебров В.Н. Изучение высокочастотного шума по данным режимных наблюдений // Физика Земли. 1997. № 3. -с. 39-47.

283. Самарский A.A. Математическое моделирование н вычислительный эксперимент // Вестник АН СССР. 1979. - № 5. - С. 38-49.

284. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. М.: Физматлит, 2001. - 320 с.

285. Самарский A.A., Вабишевич П.Н. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент, 2000 (http //www.imamod.ru/publication).

286. Сборник научных трудов. «Нейроинформатика 2000». - М.: МИФИ, 2000.- Часть 1,284 е.; Часть 2,236 с.

287. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1965.

288. Сейсмический риск и инженерные решения / Под ред. Ц. Ломнитца и Э. Розенблюта. -М.: Наука, 1981. 375 с.

289. Сейсмичность Алтае-Саянской области / Ред. В.Н. Гайский. Новосибирск, ИГиГ СО АН СССР, 1975. - 162 с.

290. Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии (Ред. В.И. Уломов). М.: ОИФЗ РАН, 1993. - Вып. 1. - 303 с.

291. Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии (Ред. В.И. Уломов). М.: ОИФЗ РАН, 1995. - Вып. 2-3. - 490 с.

292. Сейсмогеология восточной части Алтае-Саянской горной области. -Новосибирск: Наука, 1978.

293. Сейсмология в Сибири на рубеже тысячелетий. Материалы международной геофизической конференции. Новосибирск: Наука, СО, 2000. - 395 с.

294. Селиверстов Н.И., Бондаренко В.И., Надежный A.M. Структура континентального склона восточной Камчатки // Геология Дальневосточной окраины Азии. Владивосток, 1985. - С. 78-90.

295. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. - 192 с.

296. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В. и др. Концепция создания сейсмической группы с целью сейсмического мониторинга юга Красноярского края // Природно-техногенная безопасность Сибири: Труды научных мероприятий.- Красноярск, 2001. Т. 1. - С. 104-109.

297. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В. и др. Экономическая оценка безопасности территории Красноярского края в связи с природными рисками // Природно-техногенная безопасность Сибири: Труды научных мероприятий.- Красноярск, 2001. Т. 1. - С. 269-270.

298. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В., Пилимонкин Н.С., Перетокин С.А. Проблема прогноза землетрясений юга Красноярского края // Проблемы сейсмологии III тысячелетия. Материалы международной конференции-Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. С. 153-156.

299. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В., Перетокин С.А. Оценка сейсмической опасности юга Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2004. - . 190 с.

300. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В., Перетокин С.А. Анализ энергетических характеристик сейсмического процесса и прогноз землетрясений // Вычислительные технологии. 2004. - Т. 9 (совм. вып., КазНУ) - Часть 4. -С. 24-28.

301. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В., Перетокин С.А. Нелинейная динамика Алтайского землетрясения // Труды XII Международного симпозиума «Сложные системы в экстремальных условиях». Красноярск: КНЦ СО РАН, 2005.-С. 54-75.

302. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В., Перетокин С.А. Вычислительный эксперимент: уточнение сейсмической опасности территории Красноярской агломерации. Препринт № 2. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005 - 38 с.

303. Сибгатулин В.Г., Симонов К.В., Перетокин С.А. Краткосрочный прогноз землетрясений на основе данных мониторинга сейсмоактивных очаговыхзон // Геология и минеральные ресурсы Центральной Сибири. Красноярск: КНИИГиМС, 2004. -Вып. 5. - С. 159-171.

304. Симонов К.В. Морские природные катастрофы спусковой механизм кризисных ситуаций // Материалы международная конференция по сопряженным задачам механики и экологии-Томск: ТГУ, 1998.-С.177-178.

305. Симонов К.В. Об интерпретации результатов спектрально-временного анализа PL-волн // Обработка сейсмологических наблюдений и поиск предвестников землетрясений на Дальнем Востоке. Южно-Сахалинск: Изд-во СахКНИИ ДВНЦ АН, 1978. - С. 49-55.

306. Симонов К.В., Поплавский A.A. Исследование динамических характеристик волны цунами в процессе ее наката на берег // Генерация цунами и выход волн на берег. М.: Радио и связь, 1984. - С. 64-67.

307. Симонов К.В., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами. Красноярск, 1985. 44 с. (Препринт /ВЦ СО АН, № 10).

308. Симонов К.В., Храмушин В.Н. Численные расчеты распространения волн цунами в районе Усть-Камчатска // Природные катастрофы и стихийные бедствия в Дальневосточном регионе. Владивосток: Изд-во ДВО, 1990. -С. 179-192.

309. Симонов К.В., Перетокин С.А., Болотина С.В., Щемель А.Л. Алгоритмические средства обработки больших массивов данных // Труды II Всероссийского семинара «Распределенные и кластерные вычисления». -Красноярск, ИВМ СО РАН, 2004. С. 176-197.

310. Симонов К.В., Перетокин С.А. Моделирование сейсмической опасности // Вестник КГТУ. Математические методы и моделирование. Красноярск: ИПЦКГТУ, 2004.-Вып. 33.-С. 126-131.

311. Симонов К.В., Чубаров Л.Б., Перетокин С.А., Щемель А.Л. Нелинейный регрессионный анализ и вейвлет-преобразования данных сейсмического мониторинга // Вычислительные технологии. 2003. - Т.8. - Часть 3 (совм. вып., КазНУ)-С. 134-138.

312. Симонов К.В., Перетокин С.А., Щемель А.Л., Шерман С.И. Регрессионное моделирование данных сейсмологических наблюдений // Труды Международной конференции «Математические методы в геофизике», Ч. 1.- Новосибирск: Изд-во ИВМ иМГ СО РАН, 2003. С. 81-86.

313. СНиП-П-57-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения. -М.: Стройиздат, 1982.

314. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.:.Наука, 1993. - 313 с.

315. Соболев Г.А., Пономарев A.B. Физика землетрясений и предвестники. М.: Наука, 2003. - 270 с.

316. Соболев Г.А., Завьялов А.Д. О концентрационном критерии сейсмогенных разрывов // ДАН 1980. - Т. 252. - № 1. - С. 69-71.

317. Соболев Г.А. Стадии подготовки сильных камчатских землетрясений // Вулканология и сейсмология. 1999. - № 4-5. - С. 63-72.

318. Соболев Г.А. Физика сейсмического процесса и прогноз землетрясений .// Геофизика на рубеже веков. М.: Миннауки РФ, 1999. - С. 70-79.

319. Соболев Г.А., Дубровина Г.В. Форшоки как триггеры землетрясений // ДАН- 1994. Т. 336. -№ 3. - С. 387-390.

320. Современная геодинамика и опасные природные процессы в Центральной Азии. Материалы Всероссийского совещания. Иркутск, ИЗК СО РАН, 2005.

321. Солоненко В.П. Сейсмогеология и проблемы предсказания землетрясений // Геология и геофизика. 1974. - № 5. - С. 168-178.

322. Соколовский Д.Л. Речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - 527 с.

323. Соловьев С.Л. Землетрясение и цунами 13 и 20 октября 1963 г. на Курильских островах. Южно-Сахалинск: Изд-во СахКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1965.- 102 с.

324. Соловьев С.Л. Проблема цунами и ее значение для Камчатки и Курильских островов // Проблема цунами. М.: Наука, 1968. - С. 7-50.

325. Соловьев С.Л. Повторяемость землетрясений и цунами в Тихом океане // Волны цунами. Южно-Сахалинск: СахКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1972. -Вып. 29.-С. 7-47.

326. Соловьев С.Л. Основные данные о цунами на тихоокеанском побережье СССР. 1737-1976 гг. // Изучение цунами в открытом океане. М.: Наука, 1978.-С. 61-136.

327. Соловьев С.Л. Цунами в Тихом океане в 1969-1978 гг. // Эволюция цунами от очага до выхода на берег. М.: Радио и связь, 1982. - С. 75-872.

328. Соловьев С.Л., Го Ч.Н. Каталог цунами на западном побережье Тихого океана. М.: Наука, 1974. - 310 с.

329. Соловьев C.JI., Го Ч.Н. Каталог цунами на восточном побережье Тихого океана. М.; Наука, 1975. - 204 с.

330. Соловьев С.Л., Го Ч.Н., Ким Х.С. Каталог цунами в Тихом океан. 19691982 гг.-М.:МЦД, 1986.-164 с.

331. Соловьев С.Л., Ковалев С.А., Копничев Ю.Ф. Повышение эффективности прогноза цунами // Физика Земли. 1987. - № 1. - С. 35-45.

332. Соловьев С.Л., Поплавская Л.Н. Оценка цунамиопасности близкого землетрясения по наблюдаемому макросейсмическому эффекту // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. -№ 11. - С. 87- 91.

333. Соловьев С.Л., Бурымская Р.Н. Оценка эффективности новых признаков цунамигенности землетрясения // Физика Земли. 1981. -№ 8. - С. 25-40.

334. Соловьев С.Л., Тулупов И.В. Выбор масштаба цунамирайонирования побережья // Океанология. 1980. - Т. 21. - № 1. - С.З 8-41.

335. Страхов В.Н. К новой парадигме сейсмологии // Природа. 1989. - № 12. -С. 4-9.

336. Страхов В.Н. Как геофизики должны осуществлять краткосрочный прогноз // Геофизика. 2004. - № 6.

337. Стром А.Л., Никонов A.A. Соотношение между параметрами сейсмогенных разрывов и магнитудой землетрясений // Физика Земли. 1997. - № 12. -С. 55-67.

338. Судаков А.Н., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Программно аппаратный комплекс для автоматизации действий службы предупреждения о цунами // Вычислительные технологии. 1993. - Т. 2. - № 7. - С. 174-182.

339. Тараканов Р.З. Размеры очаговых зон сильных землетрясений Курило-Камчатского региона и Японии и проблема максимальных возможных магнитуд // Вулканология и сейсмология 1995. - № 1. - С. 76-89.

340. Тихонов И.Н. Методы анализа каталогов землетрясений для целей средне-и краткосрочного прогнозов сильных сейсмических событий. Владивосток, Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2006 - 214 с.

341. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач М.: Наука, 1974.-224 с.

342. Труды ДВНИИ. Динамика длиннопериодных волн в океане и исследования цунами. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - Вып. 103.

343. Труды V Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение». М.: ИПУ, 1999.

344. Уальд Д. Дж. Методы поиска экстремума. М.: Наука, 1967.

345. Уломов В.И. Моделирование зон возникновения очагов землетрясений на основе решеточной регуляризации // Физика Земли. 1998. - № 9. - С. -20.

346. Уломов В.И. Основные положения общего сейсмического районирования территории Российской Федерации // В кн.: Природные опасности России. Сейсмические опасности. М.: Изд-во «КРУК», 2000. - С. 66-70.

347. Управление риском: Риск. Устойчивое развитие. Синергетика. М.: Наука, 2000.-431 с.

348. Управление рисками чрезвычайных ситуаций. Докл. и выступл. на всеросс. научн. конф. / Под. ред. Ю.Л. Воробьева М.: Изд-во «КРУК», 2001 - 376 с.

349. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника. М.: Мир, 1992.

350. Фаин И.В., Шевченко Г.В., Куликов Е.А. Исследование лучевым методом эффекта захвата волн цунами Курильским шельфом. Океанология. - 1983. -Т. 23.-№ 1.-С. 23-26.

351. Федотов С.А. Определение областей возникновения волн цунами при Камчатском землетрясении 4 ноября 1952 г. и Итурупском землетрясении 6 ноября 1958 г. //Известия АН СССР, сер. геофиз. 1962. - № 10. - С. 13211333.

352. Федотов С.А. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской зоны // Проблема цунами. М.: Наука, 1968. - С. 121-132.

353. Федотов С.А. и др. Озерновское землетрясение и цунами 22 (23) ноября 1969 г. // Землетрясения в СССР в 1969 г. М.: Наука, 1973. - С. 195-208.

354. Федотов С.А. Долгосрочный сейсмический прогноз для Курило-Камчатской дуги. М.: Наука, 2005. - 302 с.

355. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. В двух томах. -М.: Мир, 1967.

356. Ферстер Э., Ренц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. -М.: Финансы и статистика, 1983. 302 с.

357. Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. Материалы I Международной школы-семинара (9-15 сентября, 2001). -Красноярск: СибГАУ, 2002. 350 с.

358. Хемминг Р.В. Численные методы. М.: Наука, 1968. - 400 с.

359. Храмушин В.Н., Шевченко Г.В. Метод детального цунамирайонирования на примере побережья Анивского залива // Океанология. 1994. - Т. 34. - № 2. -С. 218-223.

360. Чипизубов A.B., Смекалин О.П. Палеосейсмодислокации и связанные с ними палеоземлетрясения по зоне Главного Саянского разлома // Геология и геофизика. 1999. - Т. 40. - № 6. - С. 936-947.

361. Численное моделирование в задачах волнвой гидродинамики / Отв. ред. Ю.И Шокин., Л.Б. Чубаров. Препринт № 1. - ВЦ СО РАН, 1990 - 62 с.

362. Чуй К. Введение в вейвлеты. -М.: Мир, 2001.-412 с.

363. Шахраманьян М.А., Акимов В.А. Новые технологии обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях природного характера // Геоэкология, 2001. № 4. - С. 310-319.

364. Шахраманьян М.К. Оценка сейсмического риска и прогноз последствия землетрясений в задачах спасения населения (Теория и практика). М.: ВНИИ ГУЧС, 2000.-247 с.

365. Шебалин Н.В. Сейсмичность как тектонический процесс // Современная тектоническая активность Земли и сейсмичность. М.: Наука, 1987. - 223 с.

366. Шебалин Н.В., Арефьев С.С., Татевосян Р.Э. О внутренней структуре сейсмичности (Кавказ) // Сильные землетрясения и сейсмические воздействия. М.: Наука, 1986

367. Шебалин Н.В. Сильные землетрясения. М.: Изд-во академии горных наук, Избр. труды, 1997. - 547 с.

368. Шебалин П.Н. Цепочки эпицентров как индикатор возрастания радиуса корреляции сейсмичности перед сильным землетрясениями // Вулканология и сейсмология. -2005. -№ 1. -С. 3-15.

369. Шерман С.И., Бержинский Ю.А., Павленов В.А., Аптикаев Ф.Ф. Региональные шкалы сейсмической интенсивности (опыт создания шкалы для Прибайкалья). Новосибирск: Изд.-во СО РАН, филиал «Гео», 1989.

370. Шойгу С.К., Воробьев Ю.Л., Владимиров В.А. Катастрофы и государство -М.: Энергоатомиздат, 1997.

371. Шокин Ю.И. Вычислительный эксперимент при исследовании природных явлений // Актуальные проблемы информатики, прикладной математики и механики. Часть II. Математическое моделирование. Новосибирск -Красноярск: Изд-во СО РАН. 1996. - С. 139-156.

372. Шокин Ю.И. Природные и антропогенные катастрофы, их особенности и взаимосвязь // Труды Всероссийской конференции «Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций». Красноярск: КГТУ, 1997.-С. 11-12.

373. Шокин Ю.И., Ривин Г.С., Хакимзянов Г.С., Чубаров Л.Б. Вычислительный эксперимент как инструмент для исследования природных явлений // Вычислительные технологии. Новосибирск: ИВТ СО РАН. - 1992. - Т 1. -С. 12-33.

374. Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Марчук Ан.Г., Симонов К.В. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами. Новосибирск: Наука, СО, 1989. - 168 с.

375. Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Симонов К.В. Вычислительная технология построения локальных систем предупреждения о цунами // Природно-техногенная безопасность Сибири: Труды научных мероприятий. -Красноярск, 2001. Т. 1. - С. 122-130.

376. Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Симонов К.В. Информационно-вычислительные технологии для анализа и управления кризисными ситуациями в проблеме цунами // Природно-техногенная безопасность Сибири: Труды научных мероприятий Красноярск, 2001- Т.1.-С. 289-292.

377. Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Симонов К.В., Федотова З.И. Вычислительный эксперимент в проблеме моделирования и оценки риска природных катастроф // Вычислительные технологии. 2004. - Т. 9. - Часть 4 (совм. вып., КазНУ)-С. 335-345.

378. Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Симонов К.В. Вычислительный эксперимент: моделирование Андриановского цунами (1996) в Тихом океане // Вычислительные технологии. Т. 9 (спец. вып.) - 2004. - С. 111-115.

379. Шумский С.А. Нейрокомпьютинг // Вестник РАН 2000. - Т. 70. - № 1. -С. 36-44.

380. Шурыгин A.M. О долгосрочном прогнозе сильных цунами // Теория и оперативный прогноз цунами. -М.: Наука, 1980. С. 141-145.

381. Щетников Н.А., Го Ч.Н., Жигулина Н.Д., Ким Х.С. Оценка некоторых параметров цунами у карибских берегов острова Куба // Распространение и набегание на берег волн цунами. М.: Наука. 1981, - С. 163-172.

382. Яненко Н.Н., Карначук В.И., Коновалов А.Н. Проблемы математической технологии // Численные методы механики сплошной среды. -Новосибирск: ВЦ СО РАН СССР ИТПМ СО АН СССР, 1977. - Т. 8. - № З.-С. 129-157.

383. Abe К. Tsunami propagation on a seismological fault model of the 1952 Kamchatka earthquake // Bull. Nippon Dental Univ. 1979 - № 8. - P. 3-11.

384. Alvarez L., Kaistrenko V.M., Orbera L., Simonov K.V. Tsunamis observed at the Cuban coast // UIGG: ITS 87. Abstracts. Canada, Vancouver, 1985. - P. 1100.

385. Bak P., Tang C. Earthquake as a self-organized critical phenomenon // J. Geophys. Res. 1989. -V. 94. - P. 15635-15637/

386. Bernard E. and et. all. On Mitigation Rapid Onset Natural Disasters: Project THRUST // EOS. 1988. - Vol. 69. - N 34.

387. Bernard E.N., Gonzalez F.I. Tsunami inundation modeling workshop report (November 16-18, 1993) // NOAA Technical Memorandum ERL PMEL-100 Tsunami Inundation Modeling Workshop Report, 1994. 139 pp.

388. Bobkov A., Go Ch., Simonov K. An Automated catalogue of tsunamis summary // Proc. of the Second Intern. Tsun. Workshop: IOC Rep. № 58. Paris: UNESCO, 1989.-P. 195-198.

389. Carrier G.F., Greenspan H.P. Water waves of finite amplitude on a sloping beach // J. Fluid Mech. 1958. - V. 4, N 1. - P. 97-109.

390. Casdagli M. Nonlinear prediction of chaotic time series // Physics D. -1989.-N35.-P. 335-356.

391. Choi B.H., Hong S.J., Pelinovsky E., Ryabov I. A numerical simulations of the 1993 East Sea Tsunami and Estimations of Potential Tsunamis // Proc. Korean Nuclear Society, Autumn Meeting, Seoul, Korea, 1999. 13 p.

392. Chubarov L.B., Shokin Yu.I., Simonov K.V. Computer experiment in the tsunami problem // Proc. of the Intern. Tsun. Symp. Seattle, NOAA, 1987. - P. 147-178.

393. Chubarov L.B., Shokin Yu.I., Simonov K.V., Sudakov A.N. On the Atlas of Tsunami Travel Time Charts for the Tsunami Warning System in the Pacific // Proc. Intern. Tsun. Symp. Novosibirsk, 1990. - P. 54-59.

394. Chubarov L.B., Shokin Yu.I., Simonov K.V. Using Numerical Modelling to Evaluate Tsunami Hazard Near the Kuril Island // Natural Hazards. 1992. - № 5-P. 293-318.

395. Chubarov L.B., Fedotova Z.I. An Effective High Accuracy Method for Tsunami Runup Numerical Modeling // Book of Abstracts NATO ARW, Istanbul, Turkey, 2001.-P. 104-109.

396. Chubarov L.B., Shokin Yu.I., Simonov K.V. Computational Technology for Constructing Tsunami Local Warning Systems // Science of Tsunami Hazards. -2001.-V. 19.-№ l.-P.23-38.

397. Chubarov L.B., Shokin Yu.I., Simonov K.V., Shchemel A.L. Expert System of Tsunami Risk Estimation for Primorie's Coast // IX Intern. Symp. on Natural and Human-Made Hazards «Hazards 2002». Abstracts. Turkey, Antalya, 2002. -P. 123-124.

398. Communication Plan for the Tsunami Warning System in the Pacific, IOC/UNESCO. Paris, 1999. 187 pp.

399. Cornell C.A. Engineering seismic risk analysis // Bull. Seis. Soc. Amer. 1968. -58.-P. 1583-1906.

400. Cox D., Morgan I. Local Tsunamis in Hawai implications for warning // Rep. of Hawaii Inst, of Geoph., N 84-4. - Honolulu, 1984. - 104 p.

401. Curtis G.D., Pelinovsky E.N. Evaluation of tsunami risk for mitigation and warning // Sei. Tsunami Hazards. 1999. - V. 17. - N. 3. - P. 187-192.

402. Dziewonski A., Chou T., Woodhouse J. Determination of earthquake source parameters from waveform data for studies of global and regional seismicity // Journal Geoph. Res., 1981, V. 86. - P. 2825-2852.

403. Fillcux J.H. Tsunami Recorded on the Open Ocean Floor // Geoph. Res. Let. -1982.-V9.-N1.-P. 25-28.

404. Geist E. Local tsunamis and earthquake source parameters. In: Tsunamigenic Earthquakes and Their Consequence (R.Dmovska and B.Saltzman, Editors) // Advances in Geophysics. 1998. - V. 39. - P. 117-209.

405. Gonzalez F., Kulikov Y. Tsunami dispersion observed in the deep ocean // Tsunamis in the World. Kluwer, 1993. - P. 7-16.

406. Great Earthquake and Tsunami of October 4, 1994 // Tsunami Newsletter. -1995. Vol. 27. -N 1. -P.2-8.

407. Go Ch.N., Kaistrenko V.M., Simonov K.V. A two-parametr scheme for tsunami hazard zoning // Marine Geodesy. 1985. - V. 9. - № 4. - P. 469-476.

408. Groshev E.B., Simonov K.V., Solov'ev S.L. Numerical modelling of the Tsunami of May 26, 1983 in the Sea of Japan // ITSU: ITS 85. Abstracts. Canada, Victoria, 1985.

409. Heck N.H. List of seismic sea waves // Bull. Seis. Soc. Am. 1947. - V. 37. -P. 269-286.

410. Hokkaido Nansei-Oki (Sea of Japan) Earthquake and Tsunami of July 12,1993 // Tsunami Newsletter. 1994. - V. 24. - N 1. - P. 5-6.

411. HTDB/US (Historical Tsunami Database for the US Pacific coast, 47 BC 2002 AD, Version 3.8 of July 31, 2002), CD-ROM // Tsunami Laboratory, ICMMG SD RAS. - Novosibirsk-Honolulu, 2002.

412. International Conference on Tsunamis, Paris, France, May 26 to 28, 1998, Abstracts, 1998.449. 7th International Conference on Natural and Man-Made Hazards, May 17-22, 1998, Chania, Crete Isl., Greece, Abstracts and Programme, 1998.

413. ITSU Master Plan, IOC/INF-1124. Paris, UNESCO, 1999. - 34 pp.

414. Kaistrenko V.M., Mazova R.Kh., Pelinovsky E.N., Simonov K.V. Analytical Theory for Tsunami Run Up on a Smooth Slope // J. Tsunami Soc. 1991. - V. 9.-№2.-P. 72-79.

415. Kajiura K. Some statistics related to observed tsunami heights along the coast of Japan // Tsunamis their science and engineering. - Tokyo, TERRAPUB, 1983. -P. 131-145.

416. Keilis-Borok V.I. Intermidiate-term earthquake prediction: models, algorithms, worldwide tests // Phys. Earth. Planet. Inter. 1990. - V. 61. - N 1-2.

417. Kosobokov V.G., Keilis-BorokV.I, Smith SW. Location of intermediate-term earthquake prediction // J. Geophs. Res. 1990 - V. 95 - N 12.- P. 19763-19772.

418. Lavrentiev M.M. Jr., Marchuk A.G., Simonov K.V. Okhonin V.A. Complex analysis of ocean tsunami observation data for solution of the inverse problem // Proc. of the Intern. Tsunami Symp. USA, Seattle, 2001. - P. 795-808.

419. Lavrentiev M.M., Jr., Simonov K.V. Stochastic resonance in application to tsunamigenic of underwater earthquake // Proceedings International Symposium «Topical problems of nonlinear wave physics». NWP-3. Nizhny Novgorod: IAP RAS, 2003.-P. 268-269.

420. Loomis H.G. Probabilities for Extreme Tsunami Waves // Proc. of the Intern. Tsunami Symposium (Vancouver, Aug. 18-19, 1987).- NOAA. 1987.-P. 252262.

421. Marchuk A.G., Simonov K.V., Peretokin S.A., Schemel A.L. Detection of impact craters by processing of the dem data // IUGG-2003. Abstracts (IASPEI, SW05). Sapporo, Japan, 2003. - P. 526.

422. Marchuk An.G., Simonov K.V. The possible impact craters discovering on the Earth surface using the DEM data processing // Bull, of the Novosibirsk Сотр. Center. Series: Mathematical Problems in Geophysics. Issue 10. 2005. -P. 59-69.

423. Marchuk A., Simonov K., Sibgatulin V., Peretokin S. Earthquakes and tsunamis in the Sumatra region: Prediction and modelling // Proc. of the 22nd Intern. Tsunami Symp. Greece: Inst, of Geodynamics, National Observatory of Athens, 2005.-P. 156-158.

424. Marchuk A., Simonov K., Sibgatulin V., Peretokin S. Tsunami risk estimation in systems of early tsunami warning // AOGS-2005, SE32. Abstracts. Singapore, 2005.-P. 306.

425. Minoura K., Gusiakov V.K., Kurbatov A.V., Takeuchi S., Svendsen J.I., Bondevik S., Oda T. Tsunami sedimentation associated with the 1923 Kamchatka earthquake//Sedimentary Geology, 1996.-V. 106.-P. 145-154.

426. National Report of France // Tsunami Newsletter-1985- V. 18.- N 2 P. 21-29.

427. NATO Advanced Research Workshop "Underwater Ground Failures on Tsunami Generation, Modeling, Risk and Mitigation". Istanbul, 2001.

428. Okada M., Tada M. Historical study of tsunami at Miyaco, Japan // Tsunamis -their science and engineering. Tokyo, TERRAPUB. 1983. - P. 121-130.

429. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. Seis. Soc. Am., 1985. V. 75. - № 4. - P. 1135-1154.

430. Okal E.A. Seismic parameters controlling far-field tsunami amplitudes: a review // Natural Hazards, 1988. V. 1. - P. 69-96.

431. Perspectives on Tsunami Hazard Reduction: Observations, Theory and Planning. / G. Hebenstreit, (Editor).-Kluwer Acad. Publ., Dordrecht-Boston-London, 1997.

432. Proceedings of the Intern. Tsun. Symp., August 7-9, 2001, Seattle, USA, PMEL/NOAA, 2001.

433. Rubio M. Ocurrencia de tsunamis en el Caribe // Investig. Seism, en Cuba. Pub. Ins. de Geofis. y Astron. Acad, de Cuba, 1982. - N 2. - P. 170-177.

434. Satake K., Kanamori H. Use of tsunami waveforms for earthquake source study // Natural Hazards, 1991. V. 4. - P. 193-208.

435. Shokin Yu.I., Chubarov L.B., Novikov V.A., Simonov K.V. Constraction of Local Tsunami Warning System Based on Computing Experiments // Proc. of the Intern. Tsun. Symp. Novosibirsk, 1990. - P. 254-259.

436. Tsunami Hazard. A Practical Guide for Tsunami Hazard Reduction. / Edited by E.N.Bernard, 1991.

437. Tsunamis in the World, edited by S. Tinti.-Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, 1993.

438. Sibgatulin V., Simonov K., Peretokin S. Short-term earthquake prediction is possible // EGU General Assembly 2006. Geophysical Research Abstracts. (EG006-A-036567). Austria, Vienna, 2006.

439. Simonov K.V., Marchuk An.G., Okhonin V.A., Shchemel A.L. Using of nonlinear regression with fuzzy input data for analysis of seismicity // Bull, of the

440. Novosibirsk Сотр. Center, series: Mathematical Modeling in Geophysics, issue: 7 (2002), NCC Publisher, Novosibirsk. 2002. - P. 69-76.

441. Sokolowski Т., Whitemore P.M., Jorgensen W. Alaska tsunami warning center's automatic and interactive computer processing system // Pure and Appl. Geoph., 1990.-V. 134.-№2.-P. 163-174.

442. Summary Report on the Seventeenth Session of the Intern. Coordination Group for the Tsunami Warning System in the Pacific, Seoul, Republic of Korea, October 4-7,1999 // Paris, IOC/UNESCO, 2000. 45 pp.

443. Summary Report on the Eighteenth Session of the Intern. Coordination Group for the Tsunami Warning System in the Pacific, Cartagena, Colombia, October 8-1, 2001 // Paris, IOC/UNESCO, 2002. 35 pp.

444. Titov V.V., Gonzalez F.I. Implementation and testing of the method of splitting tsunami (MOST) model // NOAA Tech. Memoran. ERL PMEL-112,1997.- 11 p.

445. Titov V., Synolakis C.E. Extreme inundation flows during the Hokkaido-Nansei-Oki tsunami//Geophys. Res. Letters, 1997.-V. 24.-N. 11.-P. 1315-1318.

446. Titov V.V., Gonzalez F.I., Mofjeld H.O., Newman J.C. Project SIFT (Short-term Inundation Forecasting for Tsunamis // Proc. of the Intern. Tsunami Symp. 2001 (ITS 2001). Seattle, 2001. -P. 715-721.

447. Tsunamis: 1992-1994. Their Generation, Dynamics, and Hazards. Edited by K.Satake and F.Imamura //Pageoph Topical Vol., 1995.-V. 144.-№ 3.-P. 890 p.

448. Tsunamis'93. Proceedings of the IUGG/IOC Intern. Tsunami Symp. -Wakayama, Japan, August 23-27, 1993. P. 355-369.

449. Unesco. IUGG/IOC Time Project. Numerical method of tsunami simulation with the leap-frog scheme // Int. Oceanographic Comm. manuals and guides 35,1997.

450. Van Dorn W.G. Tsunamis // Advances in Hydrocience. New-York. London: Acad. Press, 1965.-V. 2.-P. 1-48.

451. Wiegel R.L. Oceanographically engineering. Prentice-Hall, 1964.

452. Wigen S.O. Historical study of tsunamis // First Intern. Tsunami Workshop (Sidney, Canada, Auq., 1985): IOC Rep. N40.- Paris: UNESCO, 1985.-P. 17-18.

453. Worldwide Tsunami Database, 2000 B.C. to present, Boulder, Colorado, NOAA/NGDC, 2002, http://www.ngdc.noaa.gov/seg/hazard/tsudb.html

454. Yeh. H., Gusiakov V., Titov V., Pelinovsky E., Khramushin V., Kaistrenko V. The 1994 Shikotan earthquake tsunamis // PAGEOPH. 1995. - V. 144. - N3/4. -P. 855-874.