Новые математические и аппаратурные методы изучения активных геодинамических процессов

Получение данных о глобальных характеристиках Земли, результаты изучения сейсмических и медленных процессов, а также определение направления на очаг готовящегося землетрясения за несколько суток-часов до его активизации актуальны и для задач прогноза землетрясений, и для изучения внутреннего строения нашей планеты. Здесь наряду с наземными измерениями большую роль играют спутниковые данные, которые собираются непрерывно в течение многих лет и имеют глобальное покрытие. Исследование случайных флуктуаций характеристик сложных нелинейных систем является одним из наиболее перспективных направлений, поскольку с развитием систем высокоточного геофизического мониторинга, развитием телеметрии и созданием общедоступных баз данных в интернете, стало возможным отойти от традиционного разделения геофизических временных рядов на так называемый "сигнал", под которым понимались низкочастотные тренды, и высокочастотные флуктуации относительно трендов, информативности которого ранее не уделялось необходимого внимания. В проекте будет решаться задача детального исследования статистической структуры случайных флуктуаций широкого класса геофизических полей в диапазоне периодов от 2-х минут до нескольких дней. Под случайными флуктуациями имеются в виду постоянно имеющие место колебания сравнительно небольшой амплитуды, не содержащие ни "событий", ни каких-либо ярко выраженных монохроматических компонент. Анализ сигналов систем мониторинга будет включать математическую обработку синхронных временных рядов от десятков и сотен пунктов мониторинга за промежутки времени длительностью в несколько лет. Результаты анализа визуализируются в виде карт эволюции мер степени опасности, построенных в скользящих временных окнах. Например, в анализе данных GPS объектом пристального внимания будет структура высокочастотных флуктуаций временных рядов смещений. В рамках проекта будут развиваться методы обработки и совместной интерпретации данных РСА-интерферометрии и ГНСС. Эти данные дают ценную информацию о смещениях земной поверхности во время и после землетрясений, что позволяет, например, строить детальные модели поверхности сейсмического разрыва, определять поле смещений на ней, а также изучать постсейсмические процессы, включая вязкоупругую релаксацию и асейсмический крип. Важно отметить, что в этой области имеется заметное отставание от ведущих мировых лидеров, которое необходимо сокращать. Аналогичные задачи решаются с использованием временных рядов гравитационных моделей спутников Грейс. Будет продолжена работа по развитию методов их анализа и интерпретации. В частности, в областях землетрясений с магнитудой 8-8.5 спутниковые гравитационные данные не позволяют выделить косейсмический скачек гравитационного поля на фоне помех, но в ряде районов после таких землетрясений обнаруживается устойчивый рост гравитационной аномалии, который продолжается после землетрясения в течение более 5 лет. Это явление, обнаруженное исполнителями проекта, требует детального исследования.