Сейсмические приборы: статья

Мобильный комплекс инфразвуковой регистрации снежных лавин: общий принцип построения и результаты применения
А.В. ФЕДОРОВ
И.С. ФЕДОРОВ
А.И. ВОРОНИН
В.Э. АСМИНГ
Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба Российской академии наук”
Журнал: Сейсмические приборы
Том: 57
Номер: 1
Год: 2021
Страницы: 5-15
УДК: 550.8.08
DOI: 10.21455/si2021.1-1
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: лавины, инфразвук, лавинный мониторинг, кросс-корреляция
Аннотация: В зимние месяцы 2018-2020 гг. Кольский филиал Федерального исследовательского центра “Единая геофизическая служба РАН” (КоФ ФИЦ ЕГС РАН) проводил эксперименты по регистрации акустических сигналов от принудительных спусков снежных лавин с помощью инфразвуковых датчиков. Целью экспериментов являлась оценка возможности регистрации схода снежных лавин инфразвуковым методом в сложных арктических условиях. Для регистрации акустических сигналов, генерируемых движением снежной массы по склону, применялись группы из трех разнесенных в пространстве датчиков (микрофонов или микробарографов). На первом этапе работ применялась проводная система на базе регистратора геофизических сигналов “Байкал-8”. Опыт применения проводной системы регистрации выявил ее основные недостатки, связанные со сложностью оперативного развертывания длинных проводных линий и контролем их сохранности. Для снижения временных затрат на развертывание акустических групп регистрации лавин и повышения надежности и безопасности оборудования был разработан беспроводной вариант инфразвуковой группы для временных наблюдений. Беспроводная система регистрации инфразвуковых сигналов состоит из трех модульных радиомикрофонов, каждый из которых включает в себя необходимые функциональные блоки, скомпонованные в едином корпусе, и передает данные по радиосвязи в приемник сигналов - базовый модуль, который содержит контроллер управления, передающий данные, поступающие по радиосвязи от модульных радиомикрофонов, в компьютер сбора и обработки данных. Созданная беспроводная мобильная инфразвуковая группа была апробирована в ходе нескольких экспериментов по регистрации сигналов от принудительно спускаемых снежных лавин. В результате экспериментов были получены записи инфразвуковых сигналов на различных удалениях от лавинного очага и сделаны выводы о применимости инфразвукового метода и работоспособности выбранной схемы и компоновки оборудования для регистрации фактов схода лавин. Полученные результаты позволят перейти к разработке и созданию постоянного инфразвукового комплекса мониторинга лавинной активности в Хибинском горном массиве.
Список литературы: Асминг В.Э., Баранов С.В., Виноградов А.Н., Виноградов Ю.А., Федоров А.В. Использование инфразвукового метода для мониторинга деструкции ледников в арктических условиях // Акустический журнал. 2016. Т. 62, № 5. С.582-591. https://doi.org/10.7868/S0320791916040031

Асминг В. Э., Виноградов Ю. А., Евтюгина З.А., Кременецкая Е.О., Проку дина А.В. О результатах наблюдений на Апатитском сейсмоинфразвуковом комплексе // Вестник МГТУ. 2008. Т. 11, выл. З.С.512-518.

Виноградов Ю.А. Сейсмоинфразвуковой комплекс “Апатиты” - новый инструмент дистанционного геомониторинга в Евро-Арктическом регионе // Север-2003: Проблемы и решения. Апатиты: КНЦ РАН, 2004. С.103-108.

Виноградов Ю.А., Асминг В.Э. Применение методов инфразвуковой пеленгации и локации для определения мест падения фрагментов отработавших ступеней ракет-носителей // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 4. С.5-25. https://doi.org/10.21455/si2017.4-l

Виноградов Ю.А., Федоров А.В. Катастрофа вертолета на архипелаге Шпицберген: Дешифровка инфразвуковых и сейсмических сигналов // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1.С.111-117. https://doi.org/10.21455/GPB2019.l-10

Виноградов Ю.А., Асминг В.Э., Баранов С.В., Федоров А.В., Виноградов А.Н. Сейсмоинфразвуковой мониторинг деструкции ледников (пилотный эксперимент на архипелаге Шпицберген) // Сейсмические приборы. 2014. Т. 50, № 1. С.5-14.

Иванов М.Н., Федотова Д.А. Статистика жертв снежных лавин в Хибинах // Тезисы докладов XVI гляциологического симпозиума, г. Санкт-Петербург, 24-27 мая 2016 г. / Под ред. В.М. Котлякова, С.С. Кутузова. СПб., 2016. С.12.

Фирстов 77.77., Суханов А.А., Пергамент В.X., Радионовский М.В. Акустические и сейсмические сигналы от снежных лавин // Докл. АН СССР. 1990. Т. 312, № 1. С.67-71.

Федоров А.В., Федоров И.С., Воронин А.И. Регистрация снежных лавин сейсмоинфразвуковым методом // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Материалы XIII Международной сейсмологической школы / Отв. ред. А.А. Маловичко. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. С.273-276.

Bedard A.J.Jr., Greene G.E., Intrieri J., Rodriguez R. On the Feasibility and Value of Detecting and Characterizing Avalanches Remotely by Monitoring Radiated Sub-Audible Atmospheric Sound at Long Distances // Proceedings: A Multidisciplinary Approach to Snow Engineering, Santa Barbara, CA, 1988.

Blom P., Waxier R., Frazier W.G. Beamforming methods in infrasonic array processing - Continuous signals // J. Acoust. Soc. Amer. 2013. V. 134, Iss. 5. P.4224. https://doi.Org/10.1121/l.4831515

Cansi Y., Le Pichon A. Infrasound Event Detection Using the Progressive Multi-Channel Correlation Algorithm // Handbook of Signal Processing in Acoustics. New York: Springer, 2009. P.1425-1435.

Gibbons S.J., Asming V., Eliasson L., Fyen J., Heikkinen P., Kero J., Kozlovskaya E., Kvaerna I, LiszkaL., Nasholm S.P., Roth M., Vinogradov Y. The European Arctic: A Laboratory for Seis-moacoustic Studies // Seismol. Res. Lett. 2015. V. 86, N 3. P.917-928. https://doi.org/10.1785/0220140230

Hendrikx J., Dreier L., Ulivieri G., Sander son J., Jones A., Steinkogler W. Evaluation of an infrasound detection system for avalanches in Rogers Pass, Canada // Proceedings: International Snow Science Workshop Proceedings 2018, Innsbruck, Austria. 2018. P.171-175.

Herwijnen A., van Schweizer J. Monitoring avalanche activity using a seismic sensor // Cold Regions Science and Technology. 2011. V. 69, Iss. 2-3. P.165-176, https://doi.org/10.1016/ j.coldregions.2011.06.008

Humstad T., Soderblom, ()., Ulivieri G., Langeland S., Dahle H. Infrasound Detection of Avalanches in Grasdalen and Indreeidsdalen, Norway // International Snow Science Workshop ISSW 2016. Breckenridge, USA, 2016. P.621-627.

Kogelnig A., Surinach E., Vilajosana I., Hubl J., Sovilla B., Hiller M, Dufour F. On the complementariness of infrasound and seismic sensors for monitoring snow avalanches // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. V. 11, Iss. 8. P.2355-2370. https://doi.org/10.5194/nhess-ll-2355-2011

Marchetti E., Ripepe M., Ulivieri G., Kogelnig A. Infrasound array criteria for automatic detection and front velocity estimation of snow avalanches: towards a real-time early-warning system // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2015. V. 15, Iss. 11. P.2545-2555. https://doi.org/10.5194/nhess-15-2545-2015

Rammer L., Kern M.A., Gruber U., Tiefenbacher F. Comparison of avalanche-velocity measurements by means of pulsed Doppler radar, continuous wave radar and optical methods // Cold Regions Science and Technology. 2007. V. 50, Iss. 1-3. P.35-54. https://doi.Org/10.1016/j.coldregions.2007.03.014

Scott E.D., Hayward C.T., Kubichek R.F., Hamann J.C., Pierre J.W., Comey B., Mendenhall T. Single and multiple sensor identification of avalanche-generated infrasound // Cold Regions Science and Technology. 2007. V. 47, Iss. 1-2. P.159-170. https://doi.Org/10.1016/j.coldregions.2006.08.005

Ulivieri G., Marchetti E., Ripepe M., Chiambretti I., De Rosa G., Segor V. Monitoring snow avalanches in Northwestern Italian Alps using an infrasound array // Cold Regions Science and Technology. 2011. V. 69, Iss. 2-3. P. 177-183.