Аннотация результатов, полученных в 2014 году
1. Создан исходный набор цифровых сейсмограмм, используемый для разработки методик анализа данных, а в перспективе и для собственно научной работы. Этот рабочий архив данных содержит акселерограммы для 790 событий из Камчатского региона, а также записи широкополосных велосиметров для 100 событий в радиусе 15° от станции «Петропавловск». 2. Доработана, программно реализована и успешно опробована методика расчета моментных магнитуд MW по региональным цифровым широкополосным сейсмограммам. Доработанная версия позволяет вести массовую обработку слабых и умеренных землетрясений с MW ≥ 4.2–4.3 в тех участках Дальнего Востока России, которые обеспечены наблюдениями. 3. Получены оценки параметров очага глубокого Охотоморского землетрясения 24.05.2013 г., MW = 8.3, по данным региональных сейсмических станций. Обнаружено, что дислокации в очаге Охотоморского землетрясения 24 мая 2013 г. реализовались и завершились в течение сейсмологически установленной очаговой длительности – около 1 минуты; медленная постсейсмическая (асейсмическая) подвижка не наблюдаема (мала или отсутствует). Компонента источника, обусловленная объемным расширением или сжатием (шаровая часть тензора момента), значимо не отличается от нуля. Полученные результаты важны для физики очага глубокого землетрясения. 4. Как первый шаг в разработке многополосной спектральной магнитуды, из записей велосиметров основного архива Камчатской сети вручную отобран набор 100 неглубоких землетрясений, произошедших не далее 15° от станции «Петропавловск», с магнитудой M > 5.0, и записанных с хорошим качеством. Разработана и опробована методика производства замеров амплитуд при обработке сейсмических записей в группах объемных, поверхностных и кода-волн, а также в шуме. Для отобранных записей проведен интерактивный замер амплитуд восьми 2/3-октавных частотных полос с центральными частотами 1.25, 0.8, 0.5, 0.32, 0.2, 0.126, 0.08, 0.05 Гц. Замеры будут использованы для создания калибровочных кривых и для тестирования разрабатываемых автоматических процедур обмера. 5. Начато массовое исследование очаговых спектров землетрясений. Построены 3559 спектров волн S и 1956 спектров волн Р землетрясений в полосе частот 0.5–25 Гц. Впервые обнаружена в предварительном порядке пропорциональность втроых корнер-частот по P-волнам fc2(P) и по S-волнам fc2(S). 6. Разработаны алгоритмы для оценки средних кривых спада уровня коды. Разработан вариант программы, производящей для набора частотных полос оценку кривых спада уровня коды: средних региональных и для отдельных станций по большому числу записей. Результатом тестирования программы стал набор кривых уровня коды для станции «Петропавловск». 7. Получены уточненные оценки частотно-зависимой добротности для поперечных волн для среды вблизи ст. PET

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
1) Подобраны и обработаны цифровые записи землетрясений Камчатки и СЗ Тихого океана (более 1000 землетрясений, около 4000 записей) 2) Для условий Камчатки построены калибровочные функции многополосной спектральной магнитуды в двух вариантах: традиционная магнитуда – по пиковым амплитудам S-волн, энергетическая магнитуда – по уровню амплитудного спектра Фурье. Использовано 12 полос, каждая шириной 2/3 октавы. Также определены параметры частотно-зависимой модели затухания S-волн на Восточной Камчатке. Для этого проведены: многополосная полосовая фильтрация, нормировка к уровню кода-волн, определение средних функций затухания спектральных амплитуд и пиковых амплитуд в каждой полосе. Так получены калибровочные кривые для упомянутых двух вариантов магнитуды. Далее средняя функции затухания спектральных амплитуд скорректирована за геометрическое расхождение, остаток использован для построения модели затухания в среде. 3) С целью создания многополосной системы спектральных магнитуд по уровню кода-волн на записях широкополосных приборов камчатской сейсмической сети построены типовые огибающие (функции спада амплитуд) кода-волн для набора частотных полос ширины 2/3 октавы, перекрывающих вместе диапазон 0.2–40 Гц. Найдены станционные спектральные поправки (частотные характеристики грунтовых условий) для ряда станций по данным кода-волн, а также S-волн. Поправки этих двух видов в основном согласуются друг с другом. 4) Проверено согласие найденной модели затухания (использующей спад спектральных амплитуд с расстоянием) и альтернативной модели, полученной другим, спектральным методом. В последнем для определения затухания используется изменение формы спектра ускорения записи с расстоянием в предположении плоского спектра ускорения в очаге. Согласие двух независимых оценок затухания S-волн подтвердилось. Это – важный результат, который теперь позволяет уверенно восстанавливать очаговые спектры землетрясений по спектрам записей. 5) С использованием надежной модели затухания S-волн получено более 1500 оценок очаговых спектров землетрясений магнитуды 4.0—6.5. С очаговых спектров сняты значения характерной частоты «f-max очаговой природы», которая определяет верхнюю границу плоской части очагового спектра (в варианте очагового спектра ускорения). Этот параметр далее обозначен fc3 – «третья корнер-частота» очагового спектра землетрясения. Впервые получен массовый материал по данному параметру, реальность которого до сих пор не является общепринятой в мировой сейсмологии. Для дополнительной проверки реальности параметра fc3 проверено согласие его оценок на парах широко разнесенных станций сети. Согласие подтверждено, чего нельзя ожидать, если бы полученные оценки были фиктивными или имели бы шумовую природу. Вместе с fc3 получали также оценки двух других корнер-частот очагового спектра землетрясения – первой, fc1 (обычной) и второй, fc2. Обнаружено, что связь fc1 с сейсмическим моментом M0 землетрясения примерно согласуется с гипотезой подобия спектров (и очагов), в то время как для fc2, и особенно для fc3, подобие явно нарушено. 6) Параметр fc3 – третья характерной («корнер-») частота очагового спектра землетрясения применен для описания свойств очагов и спектров с использованием безразмерных параметров. Параметр fc3 интерпретируется как проявление существования характерного размера Lis поверхности сейсмоактивного разлома; при этом Lis ≈ vr Tis , где vr – скорость разрыва, Tis ≈1/fc3 –характерное время. Значение kis = 1/Lis = fc3/vr определяет верхнюю границу волночислового спектра неоднородности поверхности разлома. Смысл параметра Lis следующий: рост очага понимается как дискретный процесс агрегации элементарных площадок разлома размера Lis. Оценки fc3 использованы для нормировки fc1 и fc2, что дает безразмерные параметры очага τ1 = fc3/fc1 (связан с размером и длительностью разрыва) и τ2 = fc3/fc2 (безразмерная ширина случайного фронта агрегации). Зависимость τ2(τ1 ) – примерно степенная, с показателем в пределах 0.3–0.6, оценки получены по данным о землетрясениях Камчатки, а также США и Средней Азии. 7) Для изучения скейлинга очагов землетрясений важнейшим опорным параметром является сейсмический момент землетрясения, M0, или, эквивалентно, его моментная магнитуда MW. В работе для землетрясений региона средней силы реализована методика определения тензора сейсмического момента землетрясения и моментной магнитуды MW с использованием записей широкополосной цифровой аппаратуры. По этой методике обработано 75 землетрясений Камчатки диапазона магнитуд 4.0—6.0. Для верхней части изученного магнитудного диапазона результаты можно сопоставить с оценками GCMT. Расхождения MW – в пределах ±0.2, сдвиг среднего – менее 0.1. Создание подобной методики для региона России само по себе является большим достижением, и имеет большой потенциал внедрения. Однако из-за редкой сети станций полнота каталога MW оказывается ограниченной. Установлено соотношение MW с локальной магнитудой ML камчатской сети. Оценка этого соотношения примерно следующая: ML = MW + 0.45. Найден тензор сейсмического момента и моментная магнитуда для уникального сильнейшего глубокого землетрясения 25 мая 2013 г по Охотским морем (глубина 610 км). Параллельно с записями широкополосных приборов, тензор сейсмического момента определили также по записям аппаратуры GPS. Оценки находятся в хорошем согласии. 8) Созданы региональные шкалы длиннопериодных магнитуд по поверхностным волнам с использованием цифровой полосовой фильтрации. Осевые частоты рабочих полос – 0.05, 0.025 и 0.0125 Гц (периоды 20, 40 и 80 с.), ширина полос – 2/3 октавы. Новые магнитуды, обозначенные MS20R, MS40 и MS80, привязаны к шкале MW. Они дают оценку уровня очагового спектра на соответствующих частотах. 9) Сверх решения научных задач проекта, многие из полученных результатов имеют прямое практическое значение для задач сейсмической службы, для инженерной сейсмологии и для службы цунами. В частности: • определены функции затухания с расстоянием спектральных амплитуд и пиковых амплитуд (необходимо для задач прогноза сильного движения и оценок сейсмической опасности) • найдены спектральные характеристики грунтовых условий (станционные спектральные поправки) для ряда станций, что позволило получить новые сведения о нестандартных спектральных свойствах грунтовых толщ в условиях Камчатки. • создана основа для уточнения природы спектра сильного движения грунта на основе представления о формировании верхней границы этого спектра за счет комбинированного действия фактора очага (fc3) и фактора среды (параметр «каппа») • создана и опробована методика систематического определения тензора сейсмического момента и моментной магнитуды (для сейсмической службы и цунамислужбы) • создана и опробована методика получения оценок длиннопериодных магнитуд, что позволяет быстро (до 3–4 минут) находить грубую оценку сейсмического момента землетрясения и, там самым, его цунамигенного потенциала.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Основные направления настоящего исследования следующие: создание системы спектральной магнитудной шкалы, определение очаговых спектров и изучение скейлинга этих спектров для региона Камчатки. Разработаны многополосные (спектральные) региональные магнитудных шкалы трех видов – с использованием пиковых амплитуд S-волн, амплитудных спектров (или, эквивалентно, энергий) S-волн и среднеквадратических амплитуд кода волн; далее эти виды обозначаются AS, ES и CS. Используется 12 полос шириной 2/3 октавы, с осевыми частотами от 0.25 до 40 Гц. Созданы два варианта шкал. Первый вариант, для видов данных AS, ES и CS, следует традиционному пониманию магнитуды и не имеет абсолютной калибровки; вместо этого он привязан к локальной магнитуде ML. Второй вариант, для видов данных ES и CS – это шкала спектральной моментной магнитуды Mw(f), жестко связанная со спектром скорости изменения сейсмического момента (Н•м в единицах СИ). Для реализации шкал видов AS, ES определены 24 калибровочные функции. Для определения этих функций используется известная техника нормализации амплитуд к уровню коды. Для реализации шкал вида CS уточнены 12 функций спада амплитуд коды. Для приведения станционных оценок к стандартным условиям регистрации определены станционные поправки (спектральные характеристики станций), достигающие 1.0 магнитуды. Поправки для AS, ES и CS близки. Поправки приводят амплитуды 8 изученных станций к условиям ст. PET. Составлен каталог новых магнитуд для более 600 землетрясений периода 2008-2014 гг. Для каждого события в каталоге имеется набор из 12 чисел, часто неполный для крайних полос диапазона. Для расчета традиционных магнитуд используются названные калибровочные функции. Для дальнейшего перехода к абсолютной калибровке учитывается ряд дополнительных факторов, включая: (1) поглощение S волн, определенное с использованием функции добротности Q(f); (2) импедансную поправку для приведения сигнала, полученного на поверхности среды на ст. Петропавловск, к условиям однородного полупространства; (3) обычный в данном случае набор постоянных коэффициентов. Функцию добротности Q(f), нашли заранее. Один из способов определения Q(f) – это использовать набор калибровочных функции для ES, то есть спад энергии волны с расстоянием в наборе полос частот. Этот метод относительно надежен, но параметр потерь под станцией «каппа-ноль» остается неизвестным. Другой способ оценки Q(f), примененный в 2015 г., Были использованы оба метода, по результатам которых получили сводную оценку. Импедансную поправку оценили с помощью известного четверть-волнового приближения. В результате получены более 300 очаговых спектров (спектров функции скорости изменения сейсмического момента). Эти спектры пересчитаны в спектральные моментные магнитуды Mw(f). До 75% построенных кривых спектральной магнитуды Mw(f) имеют на низкочастотном конце площадку, уровень которой прямо дает моментную магнитуду Mw землетрясения (по S-волнам). Сам факт наблюдения такой площадки, ожидаемой согласно теории, является важной и успешной проверкой созданной методики анализа данных. Использование двух видов магнитуды – по S-волнам и по коде – обеспечивает эффективный внутренний контроль оценок Mw, что существенно увеличивает их надежность. Сопоставление наших оценок lgM0 по S -волнам с данными других источников показало что они систематически ниже оценок GCMT, примерно на 0.15; кроме того, имеется случайный разброс со стандартным уклонением 0.2. Часть спектра на частотах выше площадки, была использована для получения оценок характерных частот (корнер-частот) спектра. Для автоматического снятия оценок корнер-частот разработан и реализован специальный оригинальный алгоритм. Он отличается от традиционных тем, что не опирается на модели очагового спектра в виде формул (по Brune 1970 и аналогичных), и использует прямое определение корнер –частоты через частоту среза на определенном уровне, например, -3дБ, относительно уровня площадки или максимума в спектре. Для снятия первой корнер-частоты, fc1, используется верхний срез обычного очагового спектра (спектра смещения); для снятия второй, fc2, и третьей, fc3, корнер-частот используются нижний и верхний срез очагового спектра ускорения. Сумма (по полосам) квадратов оценок энергии в изученных полосах частот дает оценку сейсмической энергии Es, излученной очагом в виде S-волн. Безразмерное отношение Es/M0 определяет важный квази-безразмерный параметр – кажущееся напряжение. Обнаружился весьма широкий разброс изученной совокупности землетрясений по этому параметру. Cовокупность данных 2011-2013 гг, рассматриваемая в целом, примерно согласуется с идеей подобия в отношении первой корнер-частоты, fc1 (lg fc1 = (1/3) lgM0+const). В отношении корнер-частот fc2 и fc3 картина иная. Формальный регрессионный анализ поддерживает сформулированный на ранней стадии работы вывод, что скейлинг fc2 и fc3 существенно отличается от такового для fc1, причем зависимость этих частот от M0 более пологая. Конкретно, приближенные соотношения имеют вид : lg fc2= 0.18 lg M0 +const, lg fc3= 0.17 lg M0 +const, По данным об спектрах 460 мелкофокусных землетрясений, записанных станцией РЕТ за 1993-2005 гг. построено семейство средних очаговых спектров для изученного диапазона магнитуд Mw= 3.5-6.5. Важным элементом построенной системы спектров является то, что спектры снабжены аккуратными оценками неопределенности в отношении их уровней и характерных точек, в виде стандартных уклонений. Выявленные тренды приблизительно линейны на плоскости логарифм спектра - Mw. Однако удалось выяснить, что экстраполяция этих трендов к более высоким магнитудам (выше 6-6.5) может привести к неправдоподобно завышенным оценкам уровней спектра. Определена предельная магнитуда, Mw = 5.7, выше которой линейная экстраполяция теряет применимость. Отработано аккуратное определение сейсмического момента, оценка тензора M0ij и определение Mw с использованием инверсии широкополосных цифровых записей. Порог аккуратного определения Mw в регионе удалось опустить с примерно 5.0 (служба GCMT) до примерно 4.0 . Проведена успешная модификация магнитудной шкалы Цубои Mwp по широкополосным записям продольных (P) волн. Разработаны оригинальные шкалы шкала Ms(40) и Ms(80) с использованием амплитуд поверхностных сейсмических волн периодов 40 и 80 с. Использование волн столь длинных периодов существенно улучшает эффективность оперативного прогноза цунами.