Эксперименты по применению инфразвукового метода дистанционного мониторинга снежных лавин в Хибинах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Выполнен анализ результатов экспериментов по применению сейсмических и инфразвуковых методов дистанционного мониторинга схода снежных лавин, проводимых в Хибинском горном массиве. Применение кросс-корреляционного анализа для данных инфразвуковых групп позволяет обнаруживать факты схода снежных лавин, а при использовании нескольких станций также определить место их схода. Создан первый в России экспериментальный стационарный комплекс инфразвукового мониторинга снежных лавин.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Федоров

Кольский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук»

Email: ifedorov@krsc.ru
Россия, Апатиты

И. С. Федоров

Кольский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: ifedorov@krsc.ru
Россия, Апатиты

В. Э. Асминг

Кольский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук»

Email: ifedorov@krsc.ru
Россия, Апатиты

А. Ю. Моторин

Кольский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук»

Email: ifedorov@krsc.ru
Россия, Апатиты

Список литературы

  1. Асминг В.Э., Федоров А.В., Виноградов Ю.А., Чебров Д.В., Баранов С.В., Федоров И.С. Быстрый детектор инфразвуковых событий и его применение // Геофизические исследования. 2021. Т. 22. № 1. С. 54–67. https://doi.org/10.21455/gr2021.1-4
  2. Викулина М.А. Оценка лавинного риска в Хибинах // ИнтерКарто/ИнтерГИС. 2019. Т. 25. № 2. С. 66–76.
  3. Мягков С.М. География лавин / Ред. С.М. Мягкова, Л.А. Канаева. М.: Изд-во МГУ, 1992. 331 с.
  4. Пильгаев С.В., Черноус П.А., Филатов М.В., Ларченко А.В., Федоренко Ю.В. Комплекс лавинно-обвальной сигнализации // Тр. Кольского науч. центра РАН. 2016. № 4–2 (38). С. 98–101.
  5. Тимофеев В.Г. Снежно-метеорологическая служба Хибин / Ред. В.Г. Тимофеев. М.: Изд-во АИРО-XXI, 2017. 352 с.
  6. Федоров А.В., Федоров И.С., Воронин А.И., Асминг В.Э. Мобильный комплекс инфразвуковой регистрации снежных лавин: общий принцип построения и результаты применения // Сейсмические приборы. 2021. Т. 57. № 1. С. 5–15. https://doi.org/10.21455/si2021.1-1
  7. Фирстов П.П., Суханов А.А., Пергамент В.Х. Радионовский М.В. Акустические и сейсмические сигналы от снежных лавин // Докл. АН СССР. 1990. Т. 312. № 1. С. 67–71.
  8. Шмелев В.А. Система безопасности движения на горных участках // Путь и путевое хозяйство. Москва: Российские железные дороги, 2011. № 1. С. 17–18.
  9. Bedard A. Detection of Avalanches Using Atmospheric Infrasound // Proc. Western Snow Conference. Fort Collins, 1989. P. 52–58.
  10. Biescas B., Dufour F., Furdada G., Khazaradze G., Suriñach E. Frequency content evolution of snow avalanche seismic signals // Surveys in Geophysics. 2003. V. 24. P. 447–464.
  11. Comey R., Mendenhall T. Recent Studies Using Infrasound Sensors to Remotely Monitor Avalanche Activity // Proceedings, International Snow Science Workshop. Wyoming, 2004. P. 640–646.
  12. Gauer P., Kern M., Kristensen K., Lied K., Rammer L., Schreiber H. On pulsed Doppler radar measurements of avalanches and their implication to avalanche dynamics // Cold Regions Science and Technology. 2007. V. 50. P. 55–71. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2007.03.009
  13. Heck H., Hobiger M., van Herwijnen A., Schweizer J., Fah D. Localization of seismic events produced by avalanches using multiple signal classification // Geophys. Journ. International. 2017. V. 216 (1). P. 201–217. https://doi.org/10.1093/gji/ggy394
  14. Lacroix P., Grasso J.-R., Roulle J., Giraud G., Goetz D., Morin S., Helmstetter A. Monitoring of snow avalanches using a seismic array: Location, speed estimation, and relationships to meteorological variables // Journ. of Geophys. Research. 2012. V. 117. F01034. https://doi.org/10.1029/2011JF002106
  15. Marchetti E., Ripepe M., Ulivieri G., Kogelnig A. Infrasound array criteria for automatic detection and front velocity estimation of snow avalanches: towards a real-time early-warning system // Natural Hazards and Earth System Sciences 2015. V. 15. P. 2709–2737. https://doi.org/10.5194/nhess-15-2545-2015
  16. Marchetti E., van Herwijnen A., Christen M., Silengo M.C., Barfucci G. Seismo-acoustic energy partitioning of a powder snow avalanche // Earth Surface Dynamics. 2020. V. 8. P. 399–411. https://doi.org/10.5194/esurf-8-399-2020
  17. Mayer S., Van Herwijnen A., Ulivieri G., Schweizer J. Evaluating the performance of an operational infrasound avalanche detection system at three locations in the Swiss Alps during two winter seasons // Cold Regions Science and Technology. 2020. V. 173. 102962. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2019.102962
  18. McClung D., Schaerer P. The Avalanche Handbook. Washington, U.S.A.: The Mountaineers Books, 2006. 342 p.
  19. Michael A., Hedlin H., Alcoverro B., D’Spain G. Evaluation of rosette infrasonic noise-reducing spatial filters // Journ. of Acoustic Society Amer. 2003. V. 114 (4). P. 1807–1820. https://doi.org/10.1121/1.1603763
  20. Pérez-Guillén C., Sovilla B., E. Suriñach E., Tapia M., Köhler A. Deducing avalanche size and flow regimes from seismic measurements // Cold Regions Science and Technology. 2016. V. 121. P. 25–41.
  21. Prokop A., Schön P., Wirbel A., Jungmayr M. Monitoring avalanche activity using distributed acoustic fiber optic sensing // Proc., International Snow Science Workshop. Banff, 2014. P. 129–133.
  22. Schimmel A., Hubl J., Koschuch R., Reiweger I. Automatic detection of avalanches: evaluation of three different approaches // Natural Hazards. 2017. V. 87. P. 83–102.https://doi.org/10.1007/s11069-017-2754-1
  23. Scott E.D, Hayward C.T, Kubicheck R., Hammon J., Pierre J., Comey B., Mendenhall T. Single and Multiple Sensor Identification of Avalanche Generated Infrasound // Cold Regions Science and Technology. 2007. V. 47. P. 159–170. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2006.08.005
  24. Steinkogler W., Ulivieri G., Vezzosi S., Hendrikx J., van Herwijnen A., Humstad T. Infrasound Detection of Avalanches: operational experience from 28 combined winter seasons and future developments // Proc. of the 2018 International Snow Science Workshop. Austria, 2018. P. 621–626. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.10.004
  25. van Herwijnen A., Schweizer J. Monitoring avalanche activity using a seismic sensor // Cold Regions Science and Technology. 2011. V. 69. P. 165–176. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2011.06.008
  26. Vilajosana I., Khazaradze G., Surinach E., Lied E., Kristensen K. Snow avalanche speed determination using seismic methods // Cold Regions Science and Technology. 2007. V. 49. P. 2–10. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2006.09.007

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Беспроводная станция на инфразвуковых микрофонах MP-201. Один из трёх регистрирующих модулей с аккумуляторной батареей. Фото А.И. Воронина, 19.03.2019

Скачать (798KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Места проведения экспериментов по сейсмо-инфразвуковой регистрации принудительных спусков лавин: 1 – места размещения регистрирующей аппаратуры, 2 – лавинные очаги, подвергшиеся активному воздействию

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Запись сейсмического и инфразвукового сигнала принудительного спуска снежной лавины с горы Юкспор 01.02.2019. (а) Z-канал записи сейсмометра CMG-6TD, (б) запись низкочастотного микрофона MP-201 (полоса пропускания 1–10 Гц), (в) запись барографа IFS-4000 (полоса пропускания 1–10 Гц), (г) диаграмма кросс-корреляции трёх каналов инфразвуковой группы (яркие цвета соответствуют максимальному значению кросс-корреляции). Все графики представлены в единой шкале времени. Обозначения на графиках: 1 – сейсмический сигнал инициирующего взрыва, 2 – акустический сигнал инициирующего взрыва, 3 – акустический сигнал схода лавины

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Запись инфразвукового сигнала принудительного спуска снежной лавины с горы Юкспор 01.02.2020. (а) Запись низкочастотного микрофона MP-201 (полоса пропускания 1–10 Гц); (б) Диаграмма кросс-корреляции каналов инфразвуковой группы, яркие цвета на диаграмме соответствуют наиболее достоверной оценке азимута. Все графики представлены в единой шкале времени. Обозначения на графиках: 1 – акустический сигнал инициирующего взрыва, 2 – акустический сигнал схода лавины

Скачать (1021KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Станция инфразвукового мониторинга PABG: камера с низкочастотным микрофоном MPA-201, оснащённая пространственным фильтром фетровых помех. Фото А.И. Воронина, 20.11.2020

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Эффект применения фильтра ветровых помех: (а) сравнение записей, параллельно работающих двух каналов инфразвуковой станции PABG: оснащённого фильтром ветровых помех (сверху) и без такого фильтра (снизу). Сигналы приведены в единой временнóй шкале; (б) сравнение спектров шума в логарифмическом масштабе для двух датчиков, оснащённого фильтром ветровых помех (синий) и без (красный)

Скачать (551KB)
Метаданные


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.