УДК 550.34+551.21
МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗ АКТИВНОСТИ ВУЛКАНОВ КАМЧАТКИ ПО СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ В 2000-2010 гг.
© 2013 г. С. Л. Сенюков
Камчатский филиал Геофизической службы РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, e-mail: ssl@emsd.ru Поступила в редакцию 14.03.2012 г.
Благодаря установке новых радиотелеметрических сейсмических станций вблизи активных вулканов и внедрению современных цифровых технологий передачи, сбора и обработки информации в 1996—1998 гг. были существенно улучшены условия сейсмологических наблюдений на Камчатке. Такой качественный скачок позволил не только создать эффективную систему мониторинга состояния вулканов Камчатки и своевременно и обоснованно оценивать их состояние, но и делать выводы о вулканической опасности. Накопленный опыт позволил в 2004—2010 гг. сделать успешные краткосрочные прогнозы для 8 умеренных эксплозивных извержений вулкана Безымянный из 10, успешные среднесрочные прогнозы развития активности вулкана Ключевской в трех случаях, а также один успешный прогноз эксплозивного извержения вулкана Кизимен.
DOI: 10.7868/S0203030613010070
ВВЕДЕНИЕ
На Камчатке находятся наиболее активные вулканы нашей планеты [Действующие вулканы ..., 1991]. Ежегодно здесь наблюдаются эксплозивные извержения 3—5 вулканов. Камчатский филиал Геофизической службы (КФ ГС) РАН проводит мониторинг активности вулканов Камчатки в режиме, близком к реальному времени, с 2000 г. [Сенюков, 2006]. Исследования ведутся по трем направлениям: 1) сейсмологический мониторинг; 2) визуальные и видеонаблюдения; 3) спутниковый мониторинг. В настоящее время ежедневно проводимая КФ ГС РАН работа по сбору, обработке и представлению информации об активности вулканов (http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm) позволяет своевременно и обоснованно оценивать их состояние и делать выводы о возможном развитии вулканической активности. Срочная информация о вулканической опасности передается по электронной почте или по телефонам в ГУ МЧС Камчатского края, а также в рамках международного проекта КУБЯТ [Кирьянов и др., 2001; №а1 et а1., 2009] в Аляскинскую Вулканологическую Обсерваторию (АВО) и в Институт вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН в группу КУБЯТ (Камчатская Группа Реагирования на Вулканические Извержения).
Из всех перечисленных выше направлений сейсмологический мониторинг является ведущим методом, потому что обеспечивает непрерывный круглосуточный контроль в режиме ре-
ального времени. Видео- и визуальные наблюдения в условиях Камчатки часто невозможны из-за плохой погоды или темноты, что составляет по нашим оценкам до 75% от общего времени. Более половины активных вулканов расположены вдали от населенных пунктов, и постоянные визуальные (или видео-) наблюдения для них отсутствуют. Спутниковые данные позволяют контролировать большие территории, и не зависят от времени суток. Однако они сильно зависят от погодных условий, носят дискретный характер и доступны только с некоторой задержкой (минимум — 30 мин, в среднем — 2 ч). Дискретный характер не дает возможности определить точно время начала извержения.
Целью настоящей статьи является краткий обзор работ, проведенных в 2000—2010 гг. лабораторией исследований сейсмической и вулканической активности (ИСВА) КФ ГС РАН, по изучению и прогнозу активности вулканов Камчатки по сейсмологическим данным.
СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
Первые исследования взаимосвязи активности Камчатских вулканов с сейсмическими событиями были проведены известным камчатским вулканологом Г. С. Горшковым [1961]. П.И. Токарев в 1960 г. начал создавать методы и службу прогноза вулканических извержений [Токарев, 1966, 1976, 1981, 1983, 1985, 1988]. Детальный анализ сейсмичности за более чем 40-летний период на-
блюдений за Камчатскими вулканами позволил ученым сейсмологам: П.И. Токареву, В.И. Горель-чик, С.А. Федотову, Е.И. Гордееву, В.М. Зобину, В.А. Широкову, В.Т. Гарбузовой А.В. Сторчеусу, В.В. Иванову не только изучить сейсмологические предвестники извержений (к сожалению, формат статьи не позволяет даже перечислить публикации по этой теме), но и успешно спрогнозировать наиболее сильные из них, как, например, Большое трещинное Толбачинское извержение в 1975 г. [Токарев, 1976], побочное извержение вулкана Ключевской в 1983 г. [Токарев, 1983] и экструзивно-эксплозивное извержение вулкана Шиве-луч в 2001 г. [Иванов, 2003; Федотов и др., 2001].
Эффективность мониторинга состояния и прогноза активности вулканов определяется тремя главными факторами.
1) Детальность системы наблюдений (рис. 1). В настоящее время исторически сложившаяся радиотелеметрическая сеть КФ ГС РАН [Гордеев и др., 2006; Чебров, 2006; Ящук и др., 2009] позволяет проводить сейсмический мониторинг вулканов Камчатки с разной степенью детальности. Наиболее детальные наблюдения проводятся на Авачинской и Северной группах вулканов, а также на вулканах Кизимен, Горелый и Мутновский. На вулканах Карымский, Алаид (о. Атласова) и Эбеко (о. Парамушир) установлено только по одной станции, что позволяет фиксировать слабые локальные землетрясения, но не позволяет определять их пространственное положение. На остальных вулканах возможна регистрация только сильных сейсмических событий по удаленным станциям.
2) Обеспеченность системы наблюдений современными средствами связи и обработки [Гордеев и др., 2004а]. В 1996—1998 гг. был произведен качественный скачок в обработке сейсмической информации. В эти годы был осуществлен перевод сейсмической информации в цифровой формат и переход на обработку сейсмограмм с экрана компьютера [Дрознин, Дрознина, 2010]. Также было завершено объединение всех телеметрических сейсмических данных в рамках единой корпоративной сети, что позволило иметь доступ к сейсмической информации в реальном режиме времени.
3) Обеспеченность квалифицированным персоналом, имеющим необходимый опыт.
Результаты сейсмического мониторинга публикуются в различных информационных ресурсах [Гордеев и др., 2008; Гордеев и др., 2010]. Ежедневно информация о вулканических землетрясениях и о состоянии вулканов передается по установленному регламенту в заинтересованные организации и размещается на сервере КФ ГС РАН в Интернете.
1) http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm — фактографическая база данных "Активность вулканов Камчатки", ресурс включен в Государственный регистр баз и банков данных, № 0220711891.
2) http://www.emsd.ru/ts — текущая база данных землетрясений Камчатки;
3) http://www.emsd.ru/ts/datareload.php?id=1 — землетрясения Северной группы вулканов;
4) http://www.emsd.ru/ts/datareload.php?id=0 — землетрясения Авачинско-Корякской группы вулканов.
5) http://www.emsd.ru — видеонаблюдения в реальном времени за состоянием камчатских вулканов: Шивелуч, Ключевской, Безымянный, Кизи-мен, Авачинский и Корякский.
Каталоги землетрясений включают основные параметры землетрясений, зарегистрированных тремя и более станциями: время в очаге, координаты гипоцентра и энергетическую характеристику события. КФ ГС РАН публикует каталоги локализованных землетрясений и обзоры по сейсмическому мониторингу вулканов Камчатки в ежегодных сборниках Геофизической службы РАН "Землетрясения Северной Евразии" и "Землетрясения России". В настоящее время опубликованы материалы за 1999—2009 гг., которые также включают CD диски с данными. Каталог, содержащий стандартные кинематические и энергетические параметры всех локализованных землетрясений Камчатки за текущий год, ежедневно дополняется, и доступен в Интернете: http://www.emsd.ru/ts/. Волновые формы (цифровые записи) землетрясений хранятся в зарегистрированном ресурсе "Волновые формы вулканических землетрясений Камчатки", который включен в Государственный регистр баз и банков данных, № 0220913209. Землетрясения, которые невозможно локализовать, делятся по виду, в соответствии с классификацией П.И. Токарева [1981], подсчитывается их количество, измеряются их амплитудные характеристики и все параметры публикуются в разделе "Землетрясения" в Интернете: http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ
СОСТОЯНИЯ ВУЛКАНОВ И ПРОГНОЗ
ИХ АКТИВНОСТИ ПО ДАННЫМ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
При регистрации сейсмических сигналов на действующих вулканах по числу землетрясений и их распределению в пространстве и времени, по выделившейся энергии, а также по спектральному составу сигналов и другим параметрам, идентифицируются два уровня сейсмической активности: "фоновая" (или нормальная) и "выше фона" (или повышенная). Понятие "фоновая" — индивидуальное для каждого вулкана, оценивается по опыту регистрации. Уровень "фоновой"
58.0 N
Телеметрическая сеть в р-не Северной группы вулканов
56.0 N
54.0 N
52.0 N
А1
100 км+ лГО
155.0 Е
159.0 Е
Мр — станции РТСС вулканы: белый цвет — нет контроля сейсмичности;
серый цвет — ненадежный контроль сейсмичности; черный цвет — надежный контроль сейсмичности. Рис. 1. Сеть радиотелеметрических сейсмических станций и действующие вулканы.
Код и название вулканов: SL — Шивелуч, КГ — Ключевской, и — Ушковский, BZ — Безымянный, ТЬ — Плоский Тол-бачик, Ш — Ичинский, KZ — Кизимен, GM — Гамчен, КМ — Комарова, КС — Кроноцкий, КЯ — Крашенинникова, КН — Кихпиныч, UZ — Узон, BS — Большой Семячик, MS — Малый Семячик, К1 — Карымский, DZ — Дзензур, JP — Жупановский, КК — Корякский, ЛУ — Авачинский, GR — Горелый, МТ — Мутновский, ОР — Опала, ^ — Ксудач, JL — Желтовский, 1Ь — Ильинский, КО — Кошелевский, КВ — Камбальный.
активности характеризуется отсутствием проявлений вулканической активности, представляющей реальную опасность (пепловые выбросы, лавовые потоки, лавины из раскаленного материала).
Если на вулкане фиксируется повышенная сейсмичность, то это означает, что вулкан неспокоен и представляет опасность. Именно на этом основана система предупреждения о повышении вулканической опасности, без детализации каких-либо параметров. Система предупреждения реализована с помощью четырехцветной шкалы кодов опасности. Впервые такая шкала была использована Аляскинской вулканологической обсерваторией для обозначения степени опасности вулканов для
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.