Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2020, № 5, стр. 62-77

ВВЕДЕНИЕ

Одна из глобальных задач, сформулированных в рамках Сендайской рамочной программы по снижению риска природных катастроф на 2015–2030 гг. (https://www.unisdr.org/files/43291.pdf), – совершенствование систем раннего оповещения о разных видах угроз, предусматривающих оперативные оценки возможных последствий.

Несмотря на определенный прогресс в создании систем раннего оповещения и прогнозирования последствий землетрясений в разных странах мира, существует значительная потребность в повышении надежности оперативных оценок потерь от землетрясений, которые способствуют принятию эффективных решений о реагировании и оказании гуманитарной помощи. В первую очередь это относится к глобальным информационным системам (ИС), использующим имитационное моделирование на разных этапах прогнозирования социальных потерь от сильных и разрушительных землетрясений.

Ранее на основе анализа большого числа обработанных с использованием ИС данных в оперативном и ретроспективном режимах был установлен факт зависимости точности и надежности оценок ожидаемых потерь от землетрясений от значительного числа факторов [5–7]. В первую очередь, это наличие достоверных данных о расположении эпицентра землетрясения, об элементах риска (население и застройка); о региональных параметрах математических зависимостей, используемых для моделирования распределения сейсмической интенсивности от сильного события; о региональных параметрах функций уязвимости зданий и сооружений различного типа и законов поражения населения в поврежденных зданиях. Минимизация влияния этих факторов возможна за счет калибровки используемых моделей на основе информации о прошлых сильных землетрясениях и их последствиях. Разработанная авторами процедура калибровки математических моделей ИС “Экстремум” предполагает выявление границ зон со стабильными параметрами макросейсмического поля [7] и со стабильными параметрами функций уязвимости застройки для отдельных сейсмоопасных регионов РФ.

Процедура калибровки моделей оценки последствий для других сейсмоопасных регионов мира требует международных усилий, включая создание распределенной базы знаний о физических и социально-экономических последствиях прошлых землетрясений. В качестве альтернативы возможно использование устойчивых параметров моделей для районов-аналогов.

Один из успешных примеров совместных усилий экспертов ряда стран по сбору и анализу макросейсмических даннных от сильных событий в регионе – проект 1970–1974 гг. ЮНДП/ЮНЕСКО “Исследование сейсмичности Балканского региона”. Анализ собранных макросейсмических данных позволил выявить закономерности затухания в регионе и предварительно определить границы подзон с квазиустойчивыми параметрами макросейсмического поля.

В статье рассматривается возможность использования ранее полученных устойчивых параметров макросейсмического поля на Кавказе [7] для района со схожими сейсмотектоническими условиями. Рассматриваются сильные и разрушительные землетрясения, произошедшие в одном из наиболее сейсмоактивных и наиболее изученных районов Альпийско-Гималайского пояса планеты на территории Албании и Югославии. Для Европейской части России это самый географически близкий сейсмоактивный пояс Земли. Район заслуживает повышенного внимания у российских сейсмологов, как объект, имеющий детальное сейсмологическое описание. Данные о нем позволяют проверять различные гипотезы, воплощаемые в моделях, и отлаживать подходы к расчету возможных потерь с целью их дальнейшего применения в других районах, например, в Кавказском регионе, являющимся также частью Альпийско-Гималайского сейсмоактивного пояса.

Актуальность темы подтверждается повышением сейсмической активности, как в Кавказском, так и в Балканском регионах. В последние шесть месяцев (ноябрь 2019–апрель 2020) отмечается повышение сейсмической активности в пределах Балканского полуострова и акваторий окружающих его морей.

АКТИВИЗАЦИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В БАЛКАНСКОМ РЕГИОНЕ

К наиболее значительным событиям по магнитуде, вызвавшим макросейсмический эффект в населенных пунктах государств Балканского п-ва, можно отнести землетрясения, приведенные в табл. 1 и на рис. 1. По сведениям, собранным Службой срочных донесений ФИЦ ЕГС РАН и опубликованным в “Информационных сообщениях”, приводим описания выбранных для исследования землетрясений.

Землетрясение 26.11.2019 г. в 02 час 54 мин гринвичского времени (GMT) с М = 6.6. в  Албании отнесено к категории “очень сильного”. По данным РИА Новости (https://ria.ru/20191203/1561927208.html), погибли 51 человек, число пострадавших составило свыше 900 человек. Полностью разрушено 5.5 тыс. единиц жилья, 28 школ, 146 предприятий. Города Дуррес, Тирана и Лежа пострадали больше всего. В столице Албании землетрясение повредило 15 электроподстанций, 2 учреждения здравоохранения и 149 коммерческих объектов. Основной толчок ощущался в соседней Черногории, Италии и Греции, особенно на острове Корфу. Также сообщалось об ущербе в городах Лачи (Laçi), Камезанд Тирана (Kamëzand Tirana) [17]. По данным с сайта Геологической службы США NEIC (https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us70006d0m/dyfi/zip), интенсивность по сообщениям 1181 респондентов из 203 населенных пунктов максимально достигала VIII–IX баллов по шкале MM или MMSK-86 [10]. Приведенные данные использованы нами для калибровки параметров макросейсмического поля.

Землетрясение в Хорватии 22.03.2020 г. в 05 час 24 мин GMT с М = 5.5. Меньше чем через час, в 06 час 01 мин GMT произошел толчок с магнитудой М = 5.0. По данным РИА Новости (https://ria.ru/20200322/1568972324.html), в результате землетрясения пострадал 15-летний подросток, на которого упала часть фасада. Жители некоторых районов Загреба остались без воды и электричества. Кроме того, представитель католического епископата сообщил, что “отломился верх южной башни Загребского кафедрального собора”, также пострадали еще две церкви в черте города. На сайте Геологической службы США NEIC (https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/-eventpage/us70008dx7/dyfi/zip) представлена карта интенсивности по сообщениям 1139 респондентов из 253 населенных пунктов. Максимальные сотрясения достигали VII баллов по шкале MMSK-86 или MM.

Наконец, последним в этой серии было землетрясение с М = 6.7 у о. Крит (Греция) 2.05.2020 г. в 12 час 51 мин GMT. По данным Европейско-Средиземноморского сейсмологического центра CSEM, землетрясение ощущалось в Греции, Турции, Израиле и других странах, однако не принесло значительных разрушений по причине нахождения эпицентра в море.

Из всех перечисленных событий землетрясение 2019 г. в Албании, повлекшее значительные социальные и экономические потери, стало объектом нашего детального исследования.

СИЛЬНОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ 2019 г. В АЛБАНИИ И ЕГО ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ

Магнитуда землетрясения 26.11.2019 г. в Албании была оценена как Мw = 6.4 (NEIC). По данным Средиземноморского центра [16, 17], его эпицентр находился на небольшом расстоянии от северо-западного берега, на расстоянии около 7 км к северу от г. Дуррес и в 30 км к западу от столицы страны Тираны. На основе решений механизмов очагов, предоставленных несколькими сейсмологическими институтами и наблюдений на местах, главный удар был вызван активацией разлома СЗ–ЮВ простирания c кинематикой взброса.

Тектоническая позиция района землетрясения связана с передовым Предадриатическим прогибом, лежащим между Адриатической микроплитой на западе и орогенными структурами на востоке. Эта позиция может быть расценена, как подобная той тектонике, которая изучена нами ранее на примере землетрясений Терско-Каспийского передового прогиба (ТК) на Кавказе, принадлежащего Альпийско-Гималайскому поясу. Уточнением является его принадлежность к другой ветви – Добружинско-Крымско-Кавказско-Копетдагской. ТК прогиб расположен между Скифской плитой и орогенными структурами Дагестанского клина и Большого Кавказа. В процессе отработки методики более точного расчета потерь в этом районе одним из наиболее изученных стало – Курчалойское землетрясение 11.10.2008 г. [6, 7]. Представляет интерес применить подход, отработанный нами на Кавказе, для расчета потерь от Албанских землетрясений 2019 г.

Территория Албании расположена в зоне конвергенции (коллизии) между Евразийской плитой и микроплитой Адрия [13, 14]. По Хаину В.Е. [11], район землетрясения связан с Динаро-Зондской ветвью (ДЗВ) Альпийско-Гималайского (АГП) пояса. Это самая протяженная из ветвей АГП, возникшая в пределах основного ствола Неотетиса, тянущаяся от Альп на северо-западе до Гималаев на востоке. Эта ветвь, резко поворачивая к югу, идет через Индо-Бирманские цепи до Зондской дуги и структур Филиппин. Часть ДЗВ простирается вдоль побережья Адриатического моря в виде Динарид и Эллинид, занимающих территорию Албании с севера и юга соответственно.

Динариды простираются параллельно адриатическому побережью от Словении до Черногории; они получили свое название от Динарского хребта, вершины которого достигают 2500 м. На северо-западе Динариды сочленятся с Южными Альпами по широтному разлому, вдоль которого Альпы на них надвинуты. На юго-востоке Динариды граничат с продолжающими их по простиранию Эллинидами вдоль поперечного, палеотрансформного разлома Шкодер-Печ, выходящего в море близ Черногорско-Албанской границы.

Динариды имеют четкое зонально-покровное строение с юго-западной, адриатической вергентностью¹¹. Их форландом²² служит Адриатическая зона (Адриатическая микроплита) [11, 13] (рис. 2).

Эллиниды представляют продолжение Динарид на юге Балканского полуосторва и в своей континентальной части сохраняют северо-западное простирание, но с выходом в Эгейское море образуют дугообразный изгиб к югу. Распределение сейсмичности, представленное на рис. 3, повторяет этот изгиб. Тектоническая зональность Эллинид с некоторыми изменениями повторяет зональность Динарид; сохраняется юго-западная вергентность перемещения покровов, сменяющаяся в Эгейском море на южную. Одной из особенностей Эллинид является появление в их северной части, в пределах побережья Албании, передового Предадриатического прогиба. Именно в этой зоне и произошли исследуемые нами землетрясения 21 сентября и 26 ноября 2019 г. и последующие за ними афтершоковые процессы. Современная сейсмичность в этом районе не превышает Мw = 6.5 (рис. 3). Сложность строения среды влияет на формирование облака афтершоков, конфигурация которого по предварительным данным, заимствованным из Международного Центра ISC, не согласуется с положением плоскостей на диаграмме механизма очага основного толчка (рис. 4).

Сейсмичность Албании характеризуется как интенсивной микросейсмичностью (1.0 < M ≤ 3.0) и множеством умеренных землетрясений (3.0 < M ≤ ≤ 5.0), так и редкими землетрясениями (5.0 < M ≤ 7) и очень редко сильными землетрясениями (M > > 7.0) [24].

Хотя Албания относится к странам с преимущественно умеренной сейсмичностью, время от времени во многих городских и сельских районах страны происходят разрушения, вызванные землетрясениями с M ≅ 6 [18], которые приводят к негативным последствиям и в соседних странах. В целом Балканский регион, к которому относится Албания, является одним из наиболее сейсмически активных регионов Европы, где на протяжении всей истории были зафиксированы значительные материальные убытки и человеческие жертвы в результате землетрясений. В середине 1970-х годов в рамках проекта ЮНДП/ЮНЕСКО были проведены исследования сейсмичности Балканского региона, в результате было представлено краткое изложение имеющихся в то время материалов для оценки сейсмичности региона [21]. В более поздних работах [12, 18, 19, 24, 25] приводятся результаты исследований по сейсмической опасности Балканского региона. Результаты анализа этих и других публикаций, а также гипотеза о схожести сейсмотектонических условий Кавказского региона и Албании позволили использовать ранее полученные устойчивые параметры затухания сейсмической интенсивности и подготовить исходные данные для расчета возможных последствий землетрясения 26.11.2019 г. В следующем разделе кратко изложены процедуры калибровки макросейсмичекского поля на Кавказе и результаты моделирования последствий события 26.11.2019 г. в Албании.

ПРОЦЕДУРА КАЛИБРОВКИ МАКРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ПОЛЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 26 НОЯБРЯ 2019 ГОДА

Разработанная совместными усилиями авторов процедура калибровки модели затухания сейсмической интенсивности предусматривает подбор приемлемых значений параметров математической модели затухания сейсмической интенсивности. В качестве параметров модели рассматриваются:

• коэффициенты уравнения макросейсмического поля Блейка–Шебалина [8]:

где Δ – эпицентральное расстояние, км; h – глубина очага, км; М – магнитуда землетрясения;

• отношение большой и малой осей эллиптических изосейст высших баллов, названное коэффициентом сжатия k;

• угол, задающий ориентацию макросейсмического поля, в частности, азимут большой оси эллипса вытянутости изосейст.

Процесс калибровки предполагает подбор перечисленных параметров, которые являются устойчивыми для рассматриваемой территории. Поскольку калибровка – итерационный и довольно сложный циклический процесс определения границ зон и вычисления для них приемлемых квазистабильных параметров, то по мере накопления данных о новых событиях могут измениться и сами параметры, и границы зон, в пределах которых они были ранее выделены.

Ранее авторами были изучены особенности затухания сейсмической интенсивности и определены границы отдельных зон на территории РФ и сопредельных стран с квазиустойчивыми параметрами макросейсмического поля [7]. Для Кавказа были собраны сведения об ощутимости землетрясений в 1850 населенных пунктах региона от 32 сильных (VI–VII и более баллов по шкале MSK-64) за 1966–2012 гг., построены графики затухания, рассчитаны индивидуальные для каждого землетрясения и средние для зоны параметры макросейсмического поля по уравнению Н.В. Шебалина [8] для каждого из выделенных ранее районов. При определении ориентации макросейсмического поля и коэффициентов сжатия эллипса k в качестве основы использовались домены и сейсмолинеаменты, заимствованные с карты Общего сейсмического районирования [1, 4], а также азимуты направления разрывов сильнейших землетрясений из специализированного каталога [3].

Выполненные с использованием полученных параметров поля контрольные расчеты для Дагестанского (14.05.1970 г.) и Курчалойского (11.10.2008 г.) землетрясений показали эффективность калибровки моделей ИС “Экстремум”. В целом, погрешность в определении интенсивности не превысила 0.5 балла. Значения погрешностей ΔI_ср в прогнозировании интенсивности от контрольных землетрясений варьировало от 0.1 на эпицентральных расстояниях меньше 25 км и до 0.3 на расстояниях более 100 км.

В результате исследований были установлены стабильные параметры макросейсмического поля для района (табл. 2), показанного на карте (см. рис. 2).

Для исследования применимости полученных стабильных параметров поля на Кавказе к территории Албании были выполнены расчеты последствий землетрясения 26.11.2019 г. В табл. 3 приведены варианты исходных данных для последующего расчета с помощью ИС “Экстремум”.

На рис. 5а приведены результаты расчета интенсивности землетрясения (I) для параметров очага по данным Национальной обсерватории в Афинах, Департамента сейсмологии в Албании и Средиземноморского сейсмологического центра (варианты 1–3). Расчеты выполнены для региональных коэффициентов макросейсмического поля по [21] при k = 2 и ориентации изосейст в соответствии с решением механизма очага по Гарварду (http://www.globalcmt.org). При глубине очага h = 39.5 км (варианты 1–2) наблюдается систематическое занижение расчетной интенсивности по сравнению с наблюденной. При глубине очага h = 10 км (вариант 3) на эпицентральных расстояниях до 40 км наблюдается незначительное завышенные оценки ожидаемой интенсивности, от 40 до 100 км – хорошее согласие, а на расстояниях больше 150 км оценки близки к расчетной интенсивности по вариантам 1 и 3.

На рис. 5б приводятся результаты расчета I для вариантов 5–8 (см. табл. 3).

Расчеты выполнены также для ориентации макросейсмического поля под углом 146° в соответствии с решением механизма очага по GCMT (http://www.globalcmt.org). Использованы региональные коэффициенты уравнения макросейсмического поля для Балканского региона при глубине h > 10 км [21], для откалиброванной зоны на Кавказе [7], для Центральной и Юго-Восточной Европы [22] и параметры уравнения, рекомендованные Н.В. Шебалиным для использования в любом сейсмоопасном регионе мира в случае отсутствия региональных параметров [8]. Рассмотрены два варианта коэффициента сжатия эллипса k = 2 и k = 2.7. При глубине очага h = 22 км для разных законов затухания (варианты 4–8) на эпицентральных расстояниях до 35–40 км наблюдается хорошее согласие расчетных и наблюденных интенсивностей. На расстояних более 80 км отмечаются завышенные оценки ожидаемой интенсивности, наиболее сильно выраженные для вариантов 5, 6 и 8. Для варианта 7 при использовании закона затухания для Центральной и Юго-Восточной Европы [22] завышенные оценки не превышают 0.5 балла даже на больших расстояниях. Наилучшее согласие расчетных и наблюденных интенсивностей во всем диапазоне эпицентральных расстояний получено при использовании коэффициентов уравнения макросейсмического поля, предложенных Н.В. Шебалиным для Балканского региона для событий с h > 10 км в отчете проекта ЮНДП/ЮНЕСКО [21] (вариант 4). Использование устойчивых параметров поля, полученных в результате калибровки для Кавказского региона (варианты 5 и 6), возможно для эпицентральных расстояний порядка 90–100 км, где ΔI_ср не превышает 0.3 балла.

ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАТУХАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В БАЛКАНСКОМ РЕГИОНЕ ПО РЕТРОСПЕКТИВНЫМ И СОВРЕМЕННЫМ ДАННЫМ

1. В виду важности оперативных оценок потерь от землетрясений для уменьшения социальных потерь представляет практический интерес ретроспективный анализ данных макросейсмических наблюдений и для других стран Балканского региона. В рамках проекта ЮНДП/ЮНЕСКО “Исследование сейсмичности Балканского региона” в 1970–1974 гг. был разработан каталог с уточненными параметрами землетрясений в регионе за период с 1901 по 1970 гг., в который были включены события с M ≥ 4.0 или I₀ ≥ VI по шкале MSK-64. В качестве приложения к каталогу был подготовлен Атлас изосейст для ключевых исторических землетрясений в Балканском регионе, включающий 460 карт изосейст [21]. Для анализа и генерализации представленных национальными экспертами стран-участниц проекта национальных каталогов, содержащих отдельно инструментальные и макросейсмические данные, было выполнено специальное исследование [15], в результате которого модель макросейсмического поля типа (1) была выбрана в качестве наиболее приемлемой для подготовки каталога.

Авторами этой работы были вычислены значения максимальных и минимальных радиусов всех доступных в то время изосейст, а также сделана попытка оконтурить зоны Балканского региона с более или менее стабильными величинами ν для принятой модели (1).

В качестве первого приближения Балканский регион был поделен на субрегионы с использованием природных границ между зонами концентрации эпицентров и административных границ между различными странами и республиками Югославии.

“Природные” сейсмологические подзоны были первоначально выбраны следующим образом: I – внешняя дуга Динаридов, Иллиридов, Эллинидов до островов Крит и Родес; II – внутренняя часть Балканского полуострова, север Греции и приграничные районы с Турцией; III – восточная зона широтных и субширотных разломов (Мраморное море, северо-западная Анатолия; позднее самая восточная часть Болгарии также была включена в эту подзону); IV – Центральная и Восточная Греция, Эгейское море; V – юго-западная часть Турции; VI – зона Вранча в Румынии.

В рамках проекта были определены стабильные для каждой подзоны значения ν для разных диапазонов глубин h, сопровождаемые оценкой ошибки σ_ν. Также для каждой подзоны были определены значения коэффициентов b и c в уравнении (1). Было предложено уравнение макросейсмического поля для Балканского региона в целом, используемое для разных диапазонов глубин h < 10 км и h > 10 км.

Позднее в работе над Каталогом землетрясений для Центральной и Юго-Восточной Европы за период с 342 г. до новой эры до 1990 г. для рассматриваемой территории было предложено минимизировать количество независимых сейсмологических зон с наборами коэффициентов (b, ν, c) [22]. Вся территория, охватываемая каталогом, была разбита на две зоны с различными наборами (b, ν, c). Граница между ними была условно проведена вдоль параллели 47° N с переходной зоной ±0.5° (табл. 4).

Для проверки гипотезы о применимости устойчивых параметров макросейсмического поля в районах-аналогах и подтверждения актуальности ранее полученных оценок для Балканского региона [21, 22] был выполнен расчет последствий землетрясения 27.10.1969 г. в Баня-Луке (бывш. Югославия). Выбор был обусловлен хорошей изученностью макросейсмических проявлений события и наличием списка населенных пунктов с указанием наблюденной сейсмической интенсивности [9]. Проведена работа по поиску географических координат этих населенных пунктов, для последующего расчета эпицентральных расстояний от различных вариантов координат эпицентра. В табл. 5 приведены варианты исходных данных для расчета с помощью ИС “Экстремум”.

На рис. 6а приведены результаты расчета I для параметров макросейсмического очага по данным [9] (варианты 1–3). Как и для землетрясения 26.11.2019 г. расчеты выполнены для различных наборов калибровочных параметров – региональных коэффициентов макросейсмического поля:

1) определенных для Центральной и Юго-Восточной Европы;

2) уточненных для зоны на Кавказе;

3) отнесенных к Балканскому региону при глубине h > 10 км.

Использовались значение коэффициента сжатия k = 1.55 и ориентация изосейст под углом 115°, полученные при калибровке поля для Кавказского региона. На расстояниях до 20–30 км расчетные значения интенсивностей по всем трем вариантам незначительно превышают наблюденные значения. Для вариантов 1, 3 на расстояниях более 60–80 км получены значения ожидаемой интенсивности ниже наблюденной, при этом ΔI_ср для варианта 3 достигает 0.7 балла. Наилучшая сходимость расчетных и наблюденных значений интенсивности I_i наблюдается для варианта 2 с ранее полученными авторами параметрами для Кавказа. Максимальное расхождение ΔI_ср не превысила 0.1 балла.

На рис. 6б приводятся результаты моделирования интенсивностей для параметров очага в соответствии с уточненным инструментальным каталогом ISC-GEM (http://doi.org/10.31905/D808B825) [23]. Здесь используются параметры откалиброванной модели макросейсмического поля для подзоны на Кавказе. Коэффициенты сжатия k = = 1.55 и ориентация изосейст под углом 115° для варианта 9; k = 2 и ориентация изосейст под углом 88° в соответствии с публикацией [19] для варианта 8. В обоих вариантах на расстояниях более 40 км отмечается значительное занижение расчетных оценок интенсивности по сравнению с наблюденной, при этом независящее от ориентации эллиптической изосейсты.

На рис. 7 приводятся результаты моделирования (варианты 4–7) для параметров очага по публикации [19]. Исследуются разные варианты коэффициетов затухания, сжатия эллипса и ориентации изосейст. Для всех вариантов на эпицентральных расстояниях до 40 км наблюдается завышение расчетных оценок интенсивности I, в основном, ΔI_ср = 0.5 балла. Ожидаемые интенсивности при вариантах 5 и 7 на расстояниях 40–100 км хорошо согласуются с наблюденными данными, что подтверждает гипотезу о возможности использования параметров откалиброванной модели макросейсмического поля в районах- аналогах (табл. 6, рис. 8).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ

Исследована возможность применения откалиброванных параметров макросейсмического поля для районов со схожими сейсмотектоническими условиями. В качестве откалиброванного ранее авторами рассматривался район на Кавказе с устойчивыми параметрами поля [7], а в качестве аналога – район Балканского полуострова. Оба района принадлежат к сейсмоактивному Альпийско-Гималайском поясу и имеют некоторое сочетание тектонических структур, которое приводит к однообразному поведению параметров затухания макросейсмического поля, используемого для расчетов ожидаемых потерь.

Анализ полученных в статье результатов позволяет выделить в Балканском регионе две зоны с одинаковыми квазиустойчивыми параметрами макросейсмического поля пригодными для дальнейшего использования в ИС “Экстремум” для оценки ожидаемых потерь в случае повторения сильного землетрясения в регионах эталоне и аналоге (рис. 9).

Установлено, что при определении устойчивых параметров поля для зоны 1 (см. рис. 9) проявилось значительное влияние на погрешность оценки интенсивности вариации глубины h очага, предоставляемые разными службами. Оценки в определении h варьировали в пределах от 39.5 км, полученных Национальной Обсерваторией в Афинах и Департаментом сейсмологии Албании, до 10 км по данным Средиземноморского центра EMSC. Наилучшая сходимость расчетных и наблюденных интенсивностей I_i в рассматриваемом диапазоне эпицентральных расстояний ∆ получена при использовании h = 22 км по данным NEIC и коэффициентов уравнения макросейсмического поля, предложенных для землетрясений в Балканском регионе с h > 10 км [21]. Учитывая возможный значительный разброс в оценке глубин h оперативными службами для оценки возможных последствий с использованием ИС “Экстремум”, оправдано использование устойчивых параметров поля, полученных в результате калибровки для зоны на Кавказе. При этом в качестве параметра преобладающей ориентации поля предлается использовать ориентацию плоскости решения механизма очага. Ориентация эллиптических изосейст в соответствии с решением механизма очага по GCMT (146°) совпала с азимутом изосейст (145°) землетрясения 17.12.1926 г. в районе г. Дуррес с М = 6.1 [20]. В качестве коэффициента сжатия эллипса в ИС “Экстремум” предлагается использовать значение k = 2 с последующим уточнением по мере накопления данных. Согласно данным Атласа изосейст мелкофокусных землетрясений в Албании и на сопредельных территориях [20] значения элиптичности изменяются от 1.2 (почти круговых) до k > 4.

При определении устойчивых параметров поля для зоны 2 (см. рис. 9) также проявилось значительное влияние глубины очага h. Хорошая сходимость расчетных и наблюденных интенсивностей I_i получена при использовании макросейсмических параметров очага [9] и откалиброванных параметров поля для района-аналога на Кавказе. В режиме расчета с использованием ИС “Экстремум” “по умолчанию” отдается предпочтение значению коэффициента сжатия k = 2, что подтверждается и результатами настоящего исследования, и оценками эллиптичности для события 1969 г. в Баня-Луке в публикации [19]. Вопрос преобладающей ориентации эллиптического поля подлежит дальнейшему изучению и предварительно для этой зоны рекомендуется использование 115°, что следует из результатов выполненного авторами исследования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Показана возможность успешного применения при моделировании макросейсмического поля одинаковых параметров математической модели для районов-аналогов, выделенных на основе общих сейсмотектонических признаков. При успешной реализации такой возможности близкими значениями становятся коэффициенты закона затухания (1), а также отношение большой и малой осей эллиптических изосейст высших баллов, и ориентация макросейсмического поля, заданная азимутом оси вытянутости изосейст.

1. На примере зон аналогов на Кавказе и Балканском регионе выполнено моделирование и оценка точности вычисления ожидаемой сейсмической интенсивности I с использованием ИС “Экстремум”. Показано, что в случае использования параметров модели макросейсмического поля, откалиброванной по данным о хорошо изученных событиях на Кавказе, были получены приемлемые для оперативных служб оценки параметров макросейсмического поля для выделенных зон-аналогов Балканского региона. Величина погрешности при верификации макросейсмической модели в Балканском регионе не превышает 0.3 балла.

2. Подтверждены целесообразность поиска зон-аналогов для районов с редкими сейсмическими событиями и необходимость итераций для системы зон-аналогов, уточняющих параметры калибровки при возникновении нового сильного и разрушительного сейсмического события хотя бы в одной из зон-аналогов.

3. Описание всех обследованных событий должно попадать в специальную базу данных, содержащую не только карты изосейст, но и параметры наблюденного эффекта в виде списка населенных пунктов или отдельных районов, точек с координатами и баллами [2].

4. В ходе очередной калибровочной итерации возможны как дробление, так и укрупнение зон. Минимальные размеры зоны ограничены точностью определения координат эпицентра землетрясения, а максимальные – допустимой величиной погрешности оценки интенсивностей.

5. Для успешного проведения дальнейших работ по калибровке моделей макросейсмического поля с помощью ИС “Экстремум” необходимо создание и своевременное пополнение базы знаний о последствиях землетрясений. Представляется важным международное сотрудничество в области обработки “больших данных” (Big Data) и создание распределенной базы знаний о физических и социально-экономических последствиях прошлых сильных землетрясений в рамках проектов ООН/КОДАТА с указанием границ зон-аналогов.

Очевидно, что продолжение работ по калиброке макросейсмического поля, а также по установлению зон-аналогов со схожими сейсмотектоническими условиями будет способствовать формализации и ускорению процесса использования макросейсмической информации в службах МЧС России для эффективного расчета возможных потерь от сильных землетрясений и скорейшего принятия решения о проведении поисково-спасательных и других неотложных работ.

Статья подготовлена в рамках выполнения государственного задания ИГЭ РАН по теме НИР №г.р. АААА-А19-119021190077-6, государственного задания ФИЦ ЕГС РАН по теме № 075-01304-20 и проекта МГТУ им. Баумана № 175-11-2019-087 от 18.12.2019.