CC BY
13УДК 550.348.435
ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАКОНА ЗАТУХАНИЯМАКРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ
ИНТЕНСИВНОСТИ ТУВИНСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ 2011 и 2012 гг.
1 2 Н.И. Фролова , И .П. Габсатарова
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, г. Москва, frolova@esrc.ru 2ФИЦ ЕГС РАН, г. Обнинск, ira@gsras.ru
Аннотация. Приводятся результаты исследования особенностей затухания интенсивности сотрясений Ii по материалам Тувинских землетрясений 2011 и 2012 гг. Вопреки распространенному правилу для расчета закона затухания в Алтае-Саянском регионе по уравнению с коэффициентами ¿=1.5, v=3.5, с=3.0, наилучший результат был получен по уравнению с коэффициентами ¿=1.5, v=4.0, с=4.0, рекомендованными для Прибайкалья.
Abstract. The results of the investigation of the features of attenuation of the seismic intensity I are presented on the basis of the materials of the Tuva earthquakes of 2011 and 2012. Contrary to the generally accepted rule to use the macroseismic field coefficients ¿=1.5, v=3.5, c=3.0 for the Altai-Sayan region, the comparison of simulated intensities obtained with coefficients ¿=1.5, v=4.0, c=4.0 and observed ones showed the best agreement.
Оперативное прогнозирование последствий сильных землетрясений с целью повышения эффективности планирования спасательных мероприятий является актуальной задачей. Неоднократно было показано, что точность оперативного прогноза существенно повышается, если для данной сейсмоопасной территории известны параметры зависимости, описывающей особенности затухания сейсмической интенсивности Ii [1-5]. Для Алтае-Саянского региона по рекомендации [6, 7] используются осредненные оценки параметров ¿, v, c закона затухания I=f(M, Г) для неглубоких землетрясений (¿=1.5, v=3.5, c=3.0), что было сделано и для расчета круговых изосейст Тувинского-I и Тувинского-II землетрясений в работе [8]. В упомянутой статье, несмотря на собранный большой материал по ощутимости в населенных пунктах, не приведено результатов проверочных построений и согласования наблюденных данных пунктов-баллов с кривыми закона затухания интенсивности ни по первому, ни по второму Тувинским землетрясениям. Поэтому данная статья дополняет имеющийся большой информационный блок по Тувинским землетрясениям 2011 и 2012 гг. результатами такого исследования.
В настоящей работе для расчета гипоцентральных расстояний населенных пунктов от первого и второго Тувинских землетрясений использовались координаты макросейсмиче-ских эпицентров из работы [9] как центр площади, оконтуренной 8- и 9-балльными изосей-стами: Тувинское-I - 51.81°N, 95.88°E, Тувинское-II - 51.75°N, 95.94°E. Значения глубин взяты по инструментальным данным: hI=17 км [10], hII=10 км [11]. В приложениях [12, 13] к статье [8] собраны воедино макросейсмические сведения в виде пунктов-баллов, полученные в Алтае-Саянском (n=35) и Байкальском филиалах (n=245) [14]. Они послужили данными для анализа.
На рис. 1 представлены наблюденные пункты-баллы из названных источников в виде графика с нанесенными некоторыми кривыми (1, 2, 3, 4, 5) закона затухания макросейсмиче-
ской интенсивности по формуле Н.В. Шебалина Ii = ¿M — v • log^A2 + h2 + С, где A - эпицен-
тральное расстояние, км; h - глубина очага, км; М - магнитуда землетрясения по поверхностным волнам. Как видно из рисунка, на расстояниях менее 200 км примерно одинаково подходят оба закона: с коэффициентами для Прибайкалья ¿=1.5, v=4.0, c=4.0 [7] и с коэффициентами для Алтае-Саян ¿=1.5, v=3.5, c=3.0 [7] или осредненный закон для неглубоких землетрясений. При большем удалении предпочтительным остается уравнение с коэффициентами для Прибайкалья ¿=1.5, v=4.0, c=4.0 [7].
/¡, балл ч
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Рис. 1. График взаимосвязи наблюденной интенсивности I сотрясений от Тувинского-1 землетрясения 27 декабря 2011 г. и гипоцентральных расстояний г (макросейсмический эпицентр (51.81°Ы, 95.88°Е) при Л=17 км
1 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Прибайкалья ¿=1.5, у=4.0, с=4.0 [7]; 2- кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Алтае-Саян ¿=1.5, у=3.5, с=3.0 [7]; 3 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами ¿=1.5, у=3.43, с=3.83 [15]; 4 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Прибайкалья, глубина Л=20 км, ¿=1.5, у=4.1, с=4.4 [7]; 5 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Сибири ¿=1.6, у=4.5, с=3.3 [16]; наблюденные данные (пункты-баллы): 6 - собранные Алтае-Саянским филиалом, 7 - собранные Байкальским филиалом.
Это еще в большей степени подтверждается данными о втором Тувинском землетрясении 26.02.2012 г. (рис. 2, показаны красными точкам на рис. 1).
О 200 400 600 800 1000 1200
Рис. 2. График взаимосвязи наблюденной интенсивности I сотрясений от Тувинского-11 землетрясения 26 февраля 2012 г. и гипоцентральных расстояний г (макросейсмический эпицентр (51.75°Ы, 95.94°Е) при Л=10 км
1 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Прибайкалья ¿=1.5, у=4.0, с=4.0 [7]; 2 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Алтае-Саян ¿=1.5, у=3.5, с=3.0 [7]; 3 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами ¿=1.5, у=3.43, с=3.83 [15]; 4 - кривая затухания макросейсмического поля с коэффициентами для Сибири ¿=1.6, и=4.5, с=3.3 [16]; наблюденные данные (пункты-баллы): 5 - собранные Алтае-Саянским филиалом.
Уравнение затухания с коэффициентами 6=1.5, у=4.0, с=4.0 позволяет получить отклонения от наблюденных баллов, в основном не превышающие 0.5 балла (рис. 3).
1.о А /,
О
о О О О <9 о ° о
си ° СГ & К5 0°°
О О 0
О Г,
и—
20 120 220 320 420 520 620 720 820 920 1020 1120 1220
Рис. 3. Отклонения А1 наблюденных данных от расчетных по уравнению затухания с коэффициентами 6=1.5, у=4.0, с=4.0
Таким образом, предпочтительным для описания затухания макросейсмической интенсивности Тувинских землетрясений оказался закон, описываемый уравнением с коэффициентами 6=1.5, у=4.0, с=4.0. Однако если имеются данные только в ближней зоне (г<200 км), вполне удовлетворительный и сопоставимый результат может быть получен и при коэффициентах 6=1.5, у=3.5, с=3.0.
Как показали расчеты потерь, выполненные с помощью системы «Экстремум» [1-5], наилучшее согласие между наблюденными и расчетными значениями интенсивности наблюдается при учете не только региональных коэффициентов в уравнении макросейсмического поля. Важны и другие особенности затухания интенсивности в рассматриваемом регионе: ориентация эллипса вдоль разлома или под углом (в соответствии с решением механизма очага) и отношения большой и малой осей эллипса изосейст.
На рис. 4 приведен пример моделирования последствий Тувинского землетрясения 2011 г. с помощью системы «Экстремум». В качестве исходных данных использовались коэффициенты в формуле Шебалина для Прибайкалья; ориентация эллипса под углом 345° в соответствии с решением механизма очага по ЫЕ1С [17] и отношение большой и малой осей эллипса к=1/5.
Рис. 4. Последствия Тувинского землетрясения 2011 года: цифры - расчетные значения интенсивности в населенных пунктах
При определенной средней степени повреждения зданий в населенном пункте с разной вероятностью могут наблюдаться и большие, и меньшие степени повреждений.
Учитывая высокий уровень потенциального сейсмического риска для Республики Тува (рис. 5, 6), продолжение исследований по изучению параметров закона затухания макросейс-мической интенсивности и других особенностей затухания интенсивности в регионе представляется крайне актуальным для повышения надежности оценок потерь в оперативном режиме.
Рис. 5. Фрагмент карты индивидуального Рис. 6. Диаграмма распределения
интегрального природного риска значений для административных
для Сибирского федерального округа районов Республики Тува
Литература
1. Фролова Н.И., Чепкунас Л.С., Малаева Н.С. Учет региональных особенностей затухания сейсмической интенсивности при оперативной оценке потерь от землетрясений // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. - 2012. - № 1. - С. 63-74.
2. Фролова Н.И., Габсатарова И.П. Использование макросейсмических данных для повышения надежности оперативных оценок потерь на примере Курчалойского землетрясения // Анализ, прогноз и управление природными рисками в современном мире: материалы 9-й Международной научно-практической конференции «Геориск-2015», Т. 2. - М.: РУДН, 2015. - С. 391-399. - ISBN: 978-5209-06741-2.
3. Фролова Н.И., Боннин Ж., Габсатарова И.П., Угаров А.Н., Барская Т.В. Анализ факторов, влияющих на надежность оперативных оценок потерь от землетрясений // Сборник трудов Юбилейной конференции, посвященная 25-летию образования ИГЭ РАН. - М.: РУДН, 2016. - С. 230-234. ISBN 978-5-209-07024-5.
4. Frolova N.I., Larionov V. I., Bonnin J., Sushchev S. P., Ugarov A. N., Kozlov M. A. Loss Caused by Earthquakes: Rapid Estimates. Nat Hazards 88:S63-S80. - DOI 10.1007/s11069-016-2653-x, 2017 а.
5. Frolova N.I., Larionov V. I., Bonnin J., Gabsatarova I.P., Sushchev S. P., Ugarov A.N., Kijko A. Knowledge base about past earthquakes consequences as a tool to increase the reliability of near real time loss estimation. GEOINFORMATICS RESEARCH PAPERS. - 5. - BS1002, https://doi.org/10.2205/C0DATA2017, 2017 б.
6. Шебалин Н.В. Методы использования инженерно-сейсмологических данных при сейсмическом районировании // Сейсмическое районирование СССР. - М.: Наука, 1968. - С. 95-121.
7. Шебалин Н.В. Коэффициенты уравнения макросейсмического поля по регионам // Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. - М.: Наука, 1977. -С. 30.
8. Еманов А.Ф., Еманов А.А., Фатеев А.В., Подкорытова В.Г., Гилёва Н.А., Массальский О.К.
Афтершоки Тувинского-I землетрясения 27 декабря 2012 г. с МЬ=6.7 и Тувинского-II - 26 февраля 2012 г. с МЬ=6.8 (Республика Тува) // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - С. 302-312.
9. Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Ларьков А.С. Результаты сейсмотектонических и палеосейсмоло-
гических исследований Тувинских землетрясений 2011 и 2012 гг. (Республика Тува) // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - С. 313-317.
10. Филина А.Г., Лескова Е.В. (отв. сост.), Артёмова А.И., Ворона У.Ю., Денисенко Г.А., Ема-нов А.А., Манушина О.А., Подкорытова В.Г., Подлипская Л.А., Шаталова А.О., Шевелёва С.С., Шевкунова Е.В. (сост.). Каталог землетрясений Алтая и Саян за 2011 г. // Землетрясения Северной Евразии, 2011 год. - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. - Приложение на CD_ROM.
11. Подкорытова В.Г., Подлипская Л.А. (отв. сост.), Артёмова А.И., Ворона У.Ю., Денисенко Г.А., Еманов А.А., Манушина О.А., Лескова Е.В., Шаталова А.О., Шевелёва С.С., Шевкунова Е.В., Кузнецова Н.В. (сост.). Каталог землетрясений Алтая и Саян в 2012 г. // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - Приложение на CD_ROM.
12. Подкорытова В.Г. (отв. сост.), Лескова Е.В., Филина А.Г., Подлипская Л.А., Радзимино-вич Я.Б., Гилева Н.А. (сост.). Макросейсмические сведения о Тувинском-I землетрясении 27.12.2011 г., МЬ=6.7 // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - Приложение на CD_ROM.
13. Подкорытова В.Г. (отв. сост.), Лескова Е.В., Филина А.Г., Подлипская Л.А., Радзимино-вич Я.Б., Гилева Н.А. (сост.). Макросейсмические сведения о Тувинском-II землетрясении 26.02.2012, М!,=6.8, ф=51.73°, Х=95.97° // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). -Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - Приложение на CD_ROM.
14. Подкорытова В.Г. (отв. сост.), Лескова Е.В., Филина А.Г., Подлипская Л.А. (сост.). Макросейс-мический эффект ощутимых землетрясений Алтае-Саянского региона в 2012г. // Землетрясения Северной Евразии. - Вып. 21 (2012 г.). - Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2018. - Приложение на CD_ROM.
15. Радзиминович Я.Б., Кириллов П.Г. К вопросу о региональных коэффициентах макросейсмическо-го уравнения для территории Южного Прибайкалья. // Современные вопросы геологии. - Материалы молодежной конференции 2-е Яншинские чтения. - М.: Научный мир, 2002.
16. Рогожин Е.А., Арефьев С.С., Быкова В.В., Овсюченко А.Н. Совершенствование методики определения сейсмических воздействий по данным установленных сейсмостанций, оперативной информации службы срочных донесений Геофизической службы РАН. Отчет ИФЗ РАН. - М.: ИФЗ, 2011. - 91 с.
17. USGS National Earthquake Information Centre [Сайт]. -URL: http//earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/
