Сейсмические приборы: статья

Развитие систем прецизионных наклономерных наблюдений в условиях подземной обсерватории
В.В. Гравиров
А.В. Дещеревский
Ю.О. Кузьмин, Д.В. Лиходеев
А.Л. Собисевич
И.А. Широков
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Журнал: Сейсмические приборы
Том: 58
Номер: 1
Год: 2022
Страницы: 29-52
УДК: 550.34
DOI: 10.21455/si2022.1-2
Ключевые слова: наклономеры, штольневые наблюдения, прецизионный мониторинг, временные ряды, обработка данных, скачки уровня, земные приливы, программный пакет ABD
Аннотация: Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований в рамках комплексной проблемы совершенствования отечественных систем прецизионных инструментальных наблюдений на базе Северокавказской геофизической обсерватории ИФЗ РАН. Обсерватория расположена в пределах Эльбрусского вулканического центра в глубокой штольне уникального объекта научной инфраструктуры – Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. Приведены краткие сведения о подземной лаборатории, проанализированы метрологически значимые характеристики основного инструмента – двухкомпонентного наклономера, а также подробно описаны система регистрации данных, алгоритмы их первичной обработки и организация хранения полученных временных рядов. Выполнены оценки влияния помех естественной и техногенной природы на результаты интерпретации как приливных, так и более долговременных вариаций наклонов, предложена методика минимизации влияния отдельного класса помех и проведена экспресс-оценка амплитуды наблюдаемого прилива.
Список литературы: Алёшин И.М., Иванов С.Д., Корягин В.Н., Кузьмин Ю.О., Передерин Ф.В., Широков И.А., Фаттахов Е.А. Оперативная публикация данных наклономеров серии НШ на основе про-токола Seedlink // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 3. С.31–41. https://doi.org/10.21455/ si2017.3-3

Баксанская нейтринная обсерватория. Центр коллективного пользования. [Электронный ре-сурс]. URL: https://www.inr.ru/bno/index.html (дата обращения: 18.12.2021).

Башилов И.П., Дараган С.К., Кабыченко Н.В. Шумовые параметры сейсмических приборов // Вестник Национального ядерного центра Республики Казахстан. 2002. Вып. 2. C.19–29.

Воронцов П.Ю., Гриднев Д.Г., Канониди Х.Д., Канониди К.Х. Микробарограф: Патент на изоб-ретение RU 2307332 C1, 27.09.2007. Заявка № 2006109144/28 от 23.03.2006.

Гаврилов В.А., Дещеревский А.В., Полтавцева Е.В., Сидорин А.Я. Технологии предваритель-ной обработки данных комплексного геофизического мониторинга и опыт их применения в системе геоакустических наблюдений на Камчатке // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 4. С.57–75. https://doi.org/10.21455/si2016.4-5

Гаврилов В.А., Дещеревский А.В., Власов Ю.А., Бусс Ю.Ю., Морозова Ю.В., Полтавцева Е.В., Федористов О.В., Денисенко В.П. Сеть комплексных скважинных измерений Петропавловск-Камчатского геодинамического полигона // Сейсмические приборы. 2021. Т. 57, № 3. С.52–78. https://doi.org/10.21455/si2021.3-5

Гравиров В.В., Кислов К.В. Критичность сейсмометра к вариациям параметров // Исследовано в России. 2008. № 26. С.301–312.

Дещеревский А.В. Фильтрация сезонных компонент вариаций геоэлектрических параметров на Гармском полигоне: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: ИДГ РАН, 1996. 175 с.

Дещеревский А.В., Журавлев В.И. Анализ временных рядов с программой ABD. М.: ОИФЗ РАН, 1997. 80 с. ISBN: 5-201-11901-8

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Технологии анализа геофизических временных рядов. Часть 2. WINABD – пакет программ для сопровождения и анализа данных геофизического мониторинга // Сейсмические приборы. 2016а. Т. 52, № 3. С.50–80.

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Проблемы анализа временных рядов с пропусками и методы их решения в программе WINABD // Геофизические процессы и биосфера. 2016б. Т. 15, № 3. С.5–34.

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Программный пакет ABD – универсальный инструмент для анализа данных долговременных наблюдений // Наука и технологические разработки. 2016в. Т. 95, № 4. С.35–48. https://doi.org/10.21455/std2016.4-6

Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Анализ ритмов в экспериментальных сигналах // Геофизические процессы и биосфера. 2017. T. 16, № 2. С.55–73. https://doi.org/10.21455/GPB2017.2-2

Дещеревский А.В., Сидорин А.Я., Фаттахов Е.А. Комплексная методика описания и фильтрации экзогенных эффектов в данных мониторинга, учитывающая вид наблюдений и дефекты экспериментальных данных // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 2. С.25–60. https://doi.org/10.21455/std2019.2-2

Кислов К.В. Влажность, как помехогенный фактор в сейсмометрии // Естественные и технические науки. 2008. № 6 (38). С.161–162.

Кислов К.В., Гравиров В.В. Шумы упругих элементов сейсмической аппаратуры // Естественные и технические науки. 2008. № 5 (37). С.142–148.

Кислов К.В., Гравиров В.В. Исследование влияния окружающей среды на шум широкополосной сейсмической аппаратуры. М.: КРАСАНД, 2014. 240 с. (Вычисл. сейсмология; Вып. 42). ISBN 978-5-396-00626-3

Кузьмин Ю.О. Парадоксы сопоставительного анализа измерений методами наземной и спутниковой геодезии в современной геодинамике // Физика Земли. 2017. № 6. С.24–39. https://doi.org/10.7868/S0002333717060023

Кузьмин Ю.О. Индуцированные деформации разломных зон // Физика Земли. 2019. № 5. С.61–75. https://doi.org/10.31857/S0002-3337201956175

Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика и медленные деформационные волны // Физика Земли. 2020. № 4. С.172–182. https://doi.org/10.31857/S0002333720040055

Кузьмин Ю.О. Геодинамическая эволюция Центральной Азии и современная геодинамика Копетдагского региона (Туркменистан) // Физика Земли. 2021. № 1. С.144–153. https://doi.org/10.31857/S0002333721010051

Кузьмин Ю.О., Дещеревский А.В., Фаттахов Е.А., Кузьмин Д.К., Казаков А.А., Аман Д.В. Ин-клинометрические наблюдения на месторождении им. Ю. Корчагина // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17, № 2. С.95–110. https://doi.org/10.21455/gpb2018.2-6

Кузьмин Ю.О., Фаттахов Е.А., Широков И.А. Анализ долговременной стабильности регистрации наклонов параллельными приборами, установленными на едином постаменте // Сейсмические приборы. 2020. Т. 56, № 4. C.57–67. https://doi.org/10.21455/si2020.4-4

Латынина Л.А., Милюков В.К., Васильев И.М. Сильнейшие землетрясения и глобальные тек-тонические процессы // Наука и технология в России. 2006. № 1–2 (78–79). С.4–6.

Лиходеев Д.В., Гравиров В.В., Кислов К.В. Прецизионные дифференциальные термометры для исследования тепловых процессов на базе Северокавказской геофизической обсерватории // Наука и технологические разработки. 2018. Т. 97, № 1. С.15–24. https://doi.org/ 10.21455/std2018.1-2

Лиходеев Д.В., Гравиров В.В., Кислов К.В., Долов С.М. Прецизионные узкодиапазонные дифференциальные температурные датчики // Научное приборостроение. 2019. Т. 29, № 1. С.11–16. https://doi.org/10.18358/np-29-1-i1116

Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 482 с.

Молоденский С.М. О локальных эффектах термоупругих деформаций Земли в приливном диапазоне частот // Физика Земли. 2000. № 5. С.17-21.

Островский А.Е. Деформации земной коры по наблюдениям наклонов. М.: Наука, 1979. 184 с.

Продукция Зеленоградской электротехнической лаборатории. Измерительное оборудование. Модуль АЦП ЦАП ZET 220. [Электронный ресурс]. URL: https://zetlab.com/shop/ izmeritelnoe-oborudovanie/moduli-atsp-tsap/atsp-tsap-zet-220/ (дата обращения: 18.12.2021).

Собисевич А.Л., Гриднев Д.Г., Собисевич Л.Е., Канониди К.Х. Аппаратурный комплекс Северокавказской геофизической обсерватории // Сейсмические приборы. 2008. Т. 14, № 1. С.21–42.

Собисевич А.Л. Избранные задачи математической геофизики, вулканологии и геоэкологии. Т. 2. Северокавказская геофизическая обсерватория. Создание, анализ результатов наблюдений. М.: ИФЗ РАН, 2013. 512 с.

Спиридонов Е.А. Амплитудные дельта-факторы и сдвиги фаз приливных волн для земли с океаном // Геофизические процессы и биосфера. 2017. Т. 16, № 2. С.5–54. https://doi.org/ 10.21455/GPB2017.2-1

Спиридонов Е.А. Атмосферный гравиметрический эффект // Геофизические исследования. 2019. Т. 20, № 3. С.45–70. https://doi.org/10.21455/gr2019.3-4

Спиридонов Е.А., Виноградова О.Ю. Амплитудные дельта-факторы и сдвиги фаз приливных волн для Земли с океаном на территории России // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 2. С.5–15. https://doi.org/10.21455/GPB2019.2-1

Спиридонов Е.А., Виноградова О.Ю. Океаническая приливная модель fes2014b: сравнение с данными гравиметрических наблюдений // Геофизические процессы и биосфера. 2020. Т. 19, № 4. С.127–142. https://doi.org/10.21455/GPB2020.4-9.

Спиридонов Е.А., Юшкин В.Д., Виноградова О.Ю., Афанасьева Л.В. Программа прогноза земных приливов ATLANTIDA3.1_2014: новая версия //Наука и технологические разработки. 2017. Т. 96, № 4. С.19–36. https://doi.org/10.21455/std2017.4-2

Спиридонов Е.А., Мясников А.В., Виноградова О.Ю. Программа ATLANTIDA3.1_2017: Расчет приливных деформаций // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55, № 2. C.5–26. https://doi.org/10.21455/si2019.2-1

Спиридонов Е.А., Дещеревский А.В., Виноградова О.Ю. Первые коэффициенты разложения приземного атмосферного давления проекта европейского повторного анализа (ERA5) по сферическим функциям // Геофизические процессы и биосфера. 2020. Т. 19, № 2. С.92–106. https://doi.org/10.21455/gpb2020.2-7

Тимофеев В.Ю., Тимофеев А.В., Ардюков Д.Г., Бойко Е.В. Кварцевые наклономеры и опыт их использования в геофизических исследованиях // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55, № 3. С.24–47. https://doi.org/10.21455/si2019.3-2

Широков И.А., Жаринов Н.А., Перцев Б.П., Анохина К.М. Вариации наклонов земной поверхности на Камчатке в районе Ключевского вулкана // Вулканология и сейсмология. 2009. № 6. С.44–53.

Agnew D.C. Strainmeters and tiltmeters // Rev. Geophys. 1986. V. 24, Iss. 3. P.579–624. https://doi.org/10.1029/RG024i003p00579

Agnew D.C. Before PBO: An overview of continuous strain and tilt measurements in the United States // J. Geod. Soc. Japan. 2007. V. 53, Iss. 2. P.157–182. https://doi.org/10.11366/sokuchi1954.53.157

Berger J. A note on thermoelastic strains and tilts // J. Geophys. Res. 1975. V. 80, Iss. 2. P.274–277. https://doi.org/10.1029/JB080i002p00274

Kurbanov M.K., Kuzmin Yu.O. Deformograph effect from tiltmeter data // Physics of the Solid Earth. 1982. V. 18, N 9. P.701–702.

Harrison J.C. Cavity and topographic effects in tilt and strain measurements // J. Geophys. Res. 1976. V. 81, Iss. 2. P.319–328. https://doi.org/10.1029/JB081i002p00319

Harrison J.C., Herbst K. Thermoelastic strain and tilt revisited // Geophys. Res. Lett. 1977. V. 4, Iss. 11. P.535–537. https://doi.org/10.1029/GL004i011p00535

Hodgkinson K., Langbein J., Henderson B., Mencin D., Borsa A. Tidal calibration of Plate Boundary Observatory borehole strainmeters // J. Geophys. Res. 2013. V. 118, Iss. 1. P.447–458. https://doi.org/10.1029/2012JB009651

Humidity sensors HIH-4000, Honeywell. [Электронный ресурс]. URL: https://sps.honeywell.com/ us/en/products/sensing-and-iot/sensors/humidity-with-temperature-sensors/hih-4000-series (дата обращения: 18.12.2021).

Hutt C.R., Nigbor R.L., Evans J.R. (eds.). Proceedings of the guidelines for seismometer testing workshop. USGS Open-File Report. Albuquerque, 2009. 48 p. https://doi.org/10.3133/OFR20091055

Melchior P. The Tides of the Planet Earth. 2nd ed. Oxford: Pergammon Press, 1983. 641 p.

Meurers B., Papp G, Ruotsalainen H., Benedek J., Leonhardt R. Hydrological signals in tilt and gravity residuals at Conrad Observatory (Austria) // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2021. V. 25, Iss. 1. P.217–236. https://doi.org/10.5194/hess-25-217-2021

Wyatt F. Displacement of surface monuments: horizontal motion // J. Geophys. Res. 1982. V. 87, Iss. B2. P.979–989. https://doi.org/10.1029/JB087iB02p00979