На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаБезопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая среда

Анализ рядов деформаций скользящей структурной функцией в окружающей среде


Аналогичные случаи взаимодействия короткопериодных и длиннопериодных ритмов наблюдаются у рядов деформаций. Анализ рядов деформаций скользящей структурной функцией позволяет проследить динамику относительно короткопериодных ритмов. Например, в Чиль-Доре, начиная с середины 1982 г., можно выделить несколько интервалов, каждый продолжительностью около года (рис. 6.6). Для первого из них преобладают ритмы с периодами около 2 лет, для двух других преобладающий период варьирует от 2 лет до 10 мес, и обратно - от 10 до 20 мес.


По данным ст. Чусал в 1978 г. преобладающими являются ритмы с периодами более 1 года. С 1979 г. в течение года преобладающий период растет от 4 мес до 2 лет, затем в течение 10 мес убывает от 2 лет до 4 мес. Начиная с 1981 г. преобладают ритмы с периодом более 2 лет.


По результатам вейвлет-анализа на ст. Чусал до 1981 г. наблюдаются признаки нестационарности процесса, когда на фоне преобладающего годового периода проявляется ритм с периодом около 2 лет, а в 1981-1983 гг. этот процесс распространяется уже на периоды более двух лет. Увеличение доли длиннопериодных ритмов можно интерпретировать как увеличение размеров фракталов.


Этот вывод согласуется с выводом, сделанным на основании анализа скорости объемных деформаций. Он состоит в том, что временной интервал с конца 1981 г. до середины 1984 г. характеризуется уменьшением абсолютных значений скорости объемных деформаций, уменьшением подвижности среды, сопровождающейся процессом консолидации, ростом тектонических напряжений и переходом на более крупную ступень иерархии системы неоднородностей.

Графики скользящей структурной функции рядов уровня грунтовых вод, наклонов и деформаций, окно анализа 26 мес, шаг 1 мес

Рис. 6.6. Графики скользящей структурной функции рядов уровня грунтовых вод, наклонов и деформаций, окно анализа 26 мес, шаг 1 мес. На вертикальной оси - амплитуда структурной функции, нормированная на максимум в каждом временном окне. Для облегчения визуального восприятия на рисунке структурные функции последовательно смещены друг относительно друга на 0.05. Слева и справа- шкалы времени, которые в деталях не соответствует действительности и даны для ориентировки


Для рядов уровня грунтовых вод на ст. Тавиль-Дора в течение всего интервала наблюдений окологодовые ритмы 11-12 мес относительно устойчивы. На ст. Хаит наблюдается дрейф периодов годового ритма от 14 до 10 мес в течение 1981-1982 гг., затем около полугода период оставался постоянным, вслед за этим постепенно увеличился до 14 мес и скачком уменьшился до 12 мес.


Для рядов наклонов и деформаций дрейфы периодов более заметны. Например, в рядах деформаций на ст. Чусал в 1978 г. преобладающие периоды около 2 лет. В 1979 г. появляется период 4 мес, который в течение года растет до 2 лет, затем 10 мес убывает от 2 лет до 4 мес, за этим следует интервал времени, когда период остается постоянным и превышает 2 года.


На ст. Чиль-Дора с 1982 г. в течение 4 мес преобладающий период 16 мес, затем на протяжении 12 мес Т>2 лет, следующие 13 мес период убывает от 2 лет до 10 мес, затем в течение 14 мес период растет от 10 до 20 мес, следующие 5 мес характеризуются наличием двух периодов - полугодового и 20-месячного, 5 мес период 20 мес, затем снова два периода - 20-месячиый и дрейфующий от 7 до 8 мес.

Графики скользящей структурной функции рядов скорости вращения Земли и глубины КФС, окно анализа 60 мес, шаг 1 мес

Рис. 6.7. Графики скользящей структурной функции рядов скорости вращения Земли и глубины КФС, окно анализа 60 мес, шаг 1 мес. На вертикальной оси - амплитуда структурной функции, нормированная на максимум в каждом временном окне. Для облегчения визуального восприятия на рисунке структурные функции последовательно смещены друг относительно друга на 0.05. Слева и справа- шкалы времени, которые в деталях не соответствуют действительности и даны для ориентировки


Дрейфы периодов наблюдаются в рядах скорости вращения Земли, они не так ярко выражены, как в соседних рядах глубин КФС, по часто моменты связанной с ними перестройки ритмической структуры в рядах скорости вращения и глубин КФС совпадают.


Ритмическая структура рядов глубин КФС для каждой из рассмотренных станций чрезвычайно индивидуальна. Это относится как к ширине спектра периодов, так и к характеру их изменения. Отметим, что результаты анализа рядов этого параметра различными методами в значительной степени совпадают, при этом складывается более полная картина о динамике процесса.


Перестройки ритмической структуры, которые мы наблюдаем по результатам вейвлет-анализа, дополненные анализом графиков скользящей структурной функции, хоть и хуже локализованные во времени, видны и на СВАН-диаграммах. Например, на ст. Хаит в 1981-1982 гг. наблюдается дрейф периода преобладающего ритма от 9 до 13 мес, в 1983-1984 гг. - от 13 до 15 мес. (рис. 6.7), в это же время начинается перестройка в длиннопериодной части спектра от 2.5 до 4 лет (рис. 6.2е), которую можно заметить по графику скользящей структурной функции (рис. 6.7). Эта перестройка видна и на СВАН-диаграмме (рис. 6.2б).


Отметим наиболее интересные особенности динамики рядов КФС, которые выявились в результате анализа различными спектральными методами. Станция Чусал - в 1982-1983 гг. признаки нестационарности процесса в интервале периодов от 1 до 6 лет, в 1983 г. произошло Каудальское землетрясение К = 13.5. Вместе с тем более сильное Джиргатальское землетрясение К = 15.4, которое произошло в 1984 г., отмечено ритмической перестройкой в интервале периодов 1-2.5 года.

  1. В 1986 гг. перестройка в интервале 1.5-4 года, в 1987 г. вблизи ст. Чусал произошло дна землетрясения К=12.8 и К=13.5.
  2. В 1990 г. перестройка в интервале 1.5 6 лет, вблизи ст. Чусал произошло землетрясение К= 13. Отметим, что аналогичные изменения в 1990 г. наблюдаются и при анализе рядов КФС по ст. Чиль-Дора, расположенной существенно дальше от очага землетрясения, а вот по рядам ст. Хаит этот интервал времени ничем особенным не отличается.
  3. В 1980-1981 гг. наблюдается перестройка ритмической структуры по рядам ст. Тавиль-Дора, выше мы упоминали об аналогичном поведении уровня грунтовых вод на той же станции в тот же период и произошедшем рядом достаточно сильном для данного района землетрясении.
  4. В 1986 г. - перестройка в интервале от 0.5 до 4 и более лет и землетрясение К = 11.2, в 1988 г. - от 0.5 до 3 лет и два землетрясения К = 11.8 и К= 12.2 (табл. 6.1) в непосредственной близости от станции.


Таким образом, складывается впечатление, что в большинстве случаев сильные землетрясения предваряются увеличением периодов ритмических составляющих рядов рассматриваемых параметров. Интересно в этой связи, что Джиргатальское землетрясение на рядах глубин КФС по данным ст. Чиль-Дора и Тавиль-Дора не отразилось.


Как уже отмечалось, перестройки ритмической структуры, связанные с увеличением доли длиннопериодных ритмов, можно объяснить увеличением размеров фракталов, причем, как показывает анализ рядов рассматриваемых параметров, каждому району присущ свой набор характерных ритмов и размеров фракталов. В нашем случае этот процесс интерпретируется как укрупнение размеров блоков.


Тот факт, что такие явления мы обнаруживаем в период, предшествующий землетрясению, свидетельствует о том, что при подготовке землетрясений в условиях растущих напряжений имеет место процесс образования конгломератов блоков. В результате землетрясения или при иных способах релаксации они распадаются на более мелкие блоки, при этом соответствующим образом меняется ритмическая структура рассматриваемых геофизических параметров.


Интересно, что аналогичные ритмические перестройки можно наблюдать и в рядах скорости вращения Земли, причем моменты этих перестроек совпадают с моментами перестройки структуры рядов геофизических параметров. Например, по результатам вейвлет-анализа скоростей вращения Земли увеличение доли длиннопериодных ритмов в 1980-1984 гг. (рис. 6.5д) совпадает с соответствующими изменениями рядов глубины КФС на ст. Хаит (рис. 6.2е). То, что длиннопериодные ритмы в это время вовлечены в перестройку, видно и по структурной функции (рис. 6.7).