Любушин Алексей Александрович

Научная должностьГлавный научный сотрудник
Учёная степень:Доктор физико-математических наук
Телефон7 (499) 254-23-50
E-maillubushin@ifz.ru
ОтделениеЛаборатория 602
Кабинет133

Алексей Любушин окончил Московский физико-технический институт, Факультет аэрофизики и космических исследований в 1977 г.
В 1977-1984 годах работал в Институте проблем механики АН СССР. В 1981 году защитил кандидатскую диссертацию физ.-мат. наук по численным методам оптимального управления и их приложениям к задачам динамики полета.
С 1984 г. по настоящее время работает в Институте физики Земли РАН на должности старшего (1984 г.), ведущего (1997 г.), главного (1998 г.) научного сотрудника и руководителя лаборатории (2013 г.).
В 1996 году защитил докторскую диссертацию физ.-мат. наук по использованию многомерной обработки сигналов и математической статистики для анализа данных комплексных систем геофизического мониторинга.
Область научных интересов: многомерная обработка сигналов, статистика точечных процессов, геофизический мониторинг, прогноз землетрясений, оценка сейсмической опасности, мониторинг больших данных временных рядов.

Достижения

Главное научное достижение А.А. Любушина - разработка и реализация нового метода оценки сейсмической опасности, основанного на построении в скользящем временном окне карт мультифрактальных свойств низкочастотного сейсмического шума по данным широкополосных сейсмических станций. сети, охватывающие сейсмически активный регион. Эти методы после применения к данным из сети F-net в Японии правильно выделили область мега-землетрясения 11 марта 2011 г. Прогноз катастрофы, сначала только с оценкой магнитуды (середина 2008 г.), а затем с более низкой оценкой времени (середина 2010 г.) был предварительно опубликован в серии статей и тезисов на российских и международных конференциях (общее количество - 10).

Впоследствии, на основе более детального развития этих представлений, был разработан общий метод динамической оценки сейсмической опасности, основанный на построении в скользящем временном окне карт распределения по пространству статистических и мульти-фрактальных свойств низкочастотного сейсмического шума по данным от сетей широкополосных сейсмических станций, покрывающих сейсмоактивный регион. В качестве статистик, выделяющих регионы с повышенной опасностью, предложено использовать ширину носителя спектра сингулярности, минимальную нормализованную энтропию распределения квадратов ортогональных вейвлет-коэффициентов, индекс гладкости (число обнуляемых моментов оптимального ортогонального вейвлета), индекс линейной предсказуемости волновых форм сейсмического шума, а также карты линейных комбинаций этих характеристик шума.

Любушин продолжает развитие и разработку уникального комплекса многомерных алгоритмов, являющегося эффективным инструментом обнаружения скрытых связей между геофизическими полями и процессами, в том числе различной физической природы и структуры. Целью этих алгоритмов является обнаружение очень слабых нестационарных сигналов общего происхождения, имеющих как гармоническое колебательное поведение, так и резко нестационарный характер, в многомерных временных рядах мониторинга с определением их характерных периодов и временных масштабов. Разработанная Любушиным программа поиска периодических составляющих в интенсивности точечных процессов по приращениям логарифмической функции правдоподобия нашла широкое применение в геофизических исследованиях.

А.А. Любушин создал программу для оценки карт параметров байесовской сейсмической опасности: максимальных значений магнитуд и пиковых ускорений грунта и параметров их распределения на будущем временном интервале заданной длины, включая карты квантилей и стандартных отклонений. Такой подход позволяет наиболее естественно учесть неопределенности значений магнитуд и законов затухания сейсмических волн.

Применение методов анализа временных рядов, разработанных А.А. Любушина климатическим временным рядам позволил выявить статистически значимую 60-летнюю периодическую составляющую естественных вариаций климата и на ее основе составить краткосрочный прогноз изменения глобальной температуры.

Разработаны методы синхронной обработки большого числа (до нескольких тысяч) временных рядов геофизического мониторинга с целью построения карт двумерных плотностей вероятности пространственного распределения экстремальных значений статистик и спектральных мер когерентности случайных флуктуаций геофизических полей. Целью построения таких карт является выделение аномальных областей с повышенной сейсмической опасностью. Карты могут быть построены как по всей имеющейся выборке данных, так и в скользящем временном окне. В последнем случае разработанная методика представляет собой новый способ оценки текущей сейсмической опасности. Методика была применена к данным тремора земной поверхности, измеряемого средствами GPS, на территориях США и Японии. Для Японии эта же методика была применена к данным измерения низкочастотного сейсмического шума.

Исследована когерентность свойств глобального сейсмического фона, что дало возможность выделить время (середина 2003 г.) начала тренда увеличения коррелированности шума, предшествующее увеличению интенсивности сильнейших землетрясений во всем мире. Анализ временного ряда длины дня позволил выдвинуть гипотезу, что триггером этого явления является всплеск нестационарности в режиме вращения Земли. Оценка вариаций когерентности между главными компонентам свойств сейсмического шума в Японии и Калифорнии и временным рядом длины дня независимо подтверждает это предположение.

Автор и соавтор трех монографий по анализу временных рядов систем геофизического мониторинга.

Лауреат премии Международной академической издательской компании "Наука/Интерпериодика" за лучшую научную публикацию - за цикл из 3-х статей "Анализ микросейсмического фона", опубликованных в журнале "Физика Земли" в 2009-2011 гг.

Председатель рабочей группы Европейской сейсмологической комиссии (ESC) “Earthquake physics: Field observations, experimental and numerical modelling and comprehensive analysis”.  Член редколлегии журнала «Геофизические исследования».


Руководитель проектов РФФИ:

94-05-16120-а, 1994-1995, "Поиск новых предвестников сильных землетрясений с помощью частотно-временного анализа собственных чисел спектральных матриц потока данных от систем низкочастотного геофизического мониторинга"

97-05-64170-а, 1997-1998, "Исследование эффектов коллективного поведения геофизических процессов по результатам комплексных наблюдений систем мониторинга"

99-05-65175-а, 1999-2001, "Метод агрегированных сигналов в анализе фоновых геофизических процессов в земной коре"

06-05-64625-а, 2006-2008, "Масштабно-зависимые сценарии коллективного поведения геофизических процессов перед сильными землетрясениями"

09-05-00134-а, 2009-2011, "Тренды, ритмы и синхронизация мультифрактальных параметров шумов геофизических процессов"

12-05-00146-а, 2012-2014, "Глобальное поле низкочастотных сейсмических шумов: эффекты синхронизации и предвестники"

15-05-00414-а, 2015-2017, "Новые методы динамической оценки сейсмической опасности на основе анализа случайных флуктуаций геофизических полей"

18-05-00133-а, 2018-2020, "Оценка флуктуаций сейсмической опасности на основе комплексного анализа собственного шума Земли"

Показать ещё

Основные последние публикации:

Любушин А.А. (2009) Тренды и ритмы синхронизации мультифрактальных параметров поля низкочастотных микросейсм // Физика Земли, 2009, № 5, стр. 15-28. 

Любушин А.А. (2010) Статистики временных фрагментов низкочастотных микросейсм: их тренды и синхронизация  //  Физика Земли, 2010, № 6, стр. 86-96.

Lyubushin A. (2010), Multifractal Parameters of Low-Frequency Microseisms // V. de Rubeis et al. (eds.), Synchronization and Triggering: from Fracture to Earthquake Processes, GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences 1, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010, 388p., Chapter 15, pp.253-272.  http://dx.doi.org/10.1007%2F978-3-642-12300-9_15

Любушин А.А. (2011) Кластерный анализ свойств низкочастотного микросейсмического шума // Физика Земли, 2011, № 6, с.26-34. 

Lyubushin A.A. (2011) Seismic Catastrophe in Japan on March 11, 2011: Long-Term Prediction on the Basis of Low-Frequency Microseisms // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2011, Vol. 46, No. 8, pp. 904–921.  https://doi.org/10.1134/S0001433811080056

Lyubushin A.A. (2014) Dynamic estimate of seismic danger based on multifractal properties of low-frequency seismic noise // Natural Hazards, January 2014, Volume 70, Issue 1, pp 471-483. http://dx.doi.org/10.1007%2Fs11069-013-0823-7

Lyubushin A.A. (2015) Wavelet-based coherence measures of global seismic noise properties // Journal of Seismology, April 2015, Volume 19, No.2, pp 329-340. http://dx.doi.org/10.1007/s10950-014-9468-6 

Lyubushin A.A. (2017) Long-range coherence between seismic noise properties in Japan and California before and after Tohoku mega-earthquake // Acta Geodaetica et Geophysica, 2017, 52:467–478, http://dx.doi.org/10.1007/s40328-016-0181-5

Lyubushin A. (2018(a)) Global coherence of GPS-measured high-frequency surface tremor motions. GPS Solutions. October 2018, 22:116. https://doi.org/10.1007/s10291-018-0781-3

Lyubushin A. (2018(b)) Synchronization of Geophysical Fields Fluctuations // Tamaz Chelidze, Luciano Telesca, Filippos Vallianatos (eds.), Complexity of Seismic Time Series: Measurement and Applications, Elsevier 2018, Amsterdam, Oxford, Cambridge. Chapter 6. P.161-197. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00006-7

Lyubushin A.A. (2018(c)) Cyclic Properties of Seismic Noise and the Problem of Predictability of the Strongest Earthquakes in Japanese Islands // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, December 2018, Volume 54, Issue 10, pp 1460–1469. https://doi.org/10.1134/S0001433818100067  

Lyubushin, A. (2019) Field of coherence of GPS-measured earth tremors. GPS Solutions (2019) 23:120. First Online: 27 September 2019. https://doi.org/10.1007/s10291-019-0909-0

Lyubushin, A. (2020a) Trends of Global Seismic Noise Properties in Connection to Irregularity of Earth’s Rotation // Pure Appl. Geophys. 177, 621–636 (2020). https://doi.org/10.1007/s00024-019-02331-z

Lyubushin, A. (2020b) Connection of Seismic Noise Properties in Japan and California with Irregularity of Earth’s Rotation // Pure Appl. Geophys. (2020). https://doi.org/10.1007/s00024-020-02526-9

Lyubushin A.A. (2020c) Seismic Noise Wavelet-Based Entropy in Southern California // Journal of Seismology, 2020, https://doi.org/10.1007/s10950-020-09950-3

Lyubushin A. (2020d) Global Seismic Noise Entropy // Frontiers in Earth Science, 8:611663. https://doi.org/10.3389/feart.2020.611663 

Любушин А.А., Копылова Г.Н., Серафимова Ю.К. (2021) Связь мультифрактальных и энтропийных свойств сейсмического шума на Камчатке с неравномерностью вращения Земли // Физика Земли, 2021, № 2, с. 153-163. https://doi.org/10.31857/S0002333721020046

Показать ещё

----------

Scopus ID: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6603827321

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9270-415X

Страница в системе ИСТИНА: http://istina.msu.ru/profile/lyubushin/

Ссылка на полный список трудов в хронологической последовательности: http://AlexeyLyubushin.narod.ru/Lyubushin_Spisok_trudov.pdf