Лаборатория геофизической информатики

Заведующий лабораторией
доктор технических наук
Валерий Викторович Ковалевский

Основные направления научной деятельности

Математическое моделирование волновых полей, активная сейсмология с мощными источниками сейсмических волн, исследования электромагнитных полей, геоэкология, информационные системы для геофизических исследований.

Важнейшие достижения лаборатории за последние 5 лет

В лаборатории развиваются вычислительные технологии для задач численного моделирования сейсмических полей в неоднородных упругих средах, используются созданные ранее и вновь разрабатываемые программы трехмерного моделирования, в том числе на основе параллельных алгоритмов. Выполнено численное моделирование волновых полей для задачи вибросейсмического мониторинга Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) с использованием реалистичной скоростной модели земной коры в регионе. Развиваются численно-аналитические методы моделирования для слоистых сред и сферически симметричных моделей Земли, включающих мантию, жидкое и твердое ядро, для выяснения природы появления волн-предвестников на телесейсмических расстояниях.

В области активной сейсмологии проводятся исследования волновых полей мощных вибраторов для задач вибрационного просвечивания земной коры и верхней мантии, а также мониторинга геодинамических процессов в зонах активного вулканизма и сейсмоопасных регионах. Экспериментальные работы проводятся в Алтае-Саянской горной системе, на Байкале, на грязевых вулканах Таманского полуострова. Создана геоинформационная технология исследования и верификации скоростных моделей земной коры с использованием математического моделирования и методов активной сейсмологии, которая успешно применена в южном Прибайкалье и Северной Монголии с использованием мощного сейсмовибратора Южно-байкальского полигона СО РАН. Проводятся исследования электромагнитных полей для задач нефтегазовой отрасли.

В контексте решения задач экологоохранного геофизического мониторинга окружающей среды изучаются закономерности взаимодействия разных геофизических полей: сейсмических, акустических, оптических, гидроакустических и метеорологических. Для проведения экспериментальных работ по проблеме созданы пространственно распределенные периферийные комплексы, обладающие связью с лабораторной рабочей станцией на принципах сетевой архитектуры сбора и дистанционной передачи данных. По результатам анализа полученных данных определены вклады метеофакторов в интегральный показатель геоэкологических рисков для окружающей социальной среды.

Интеллектуальный интернет-ресурс «Активная сейсмология». Разработан специализированный интернет-ресурс (http://opg.sscc.ru), архитектура которого включает научную информационную систему (НИС) "Активная сейсмология", обеспечивающую доступ пользователей к данным, полученным в ходе полевых и вычислительных экспериментов, и средствам их анализа, и портал знаний, предназначенный как для систематизации предметной области в целом, так и разнородных данных и средств их обработки, представленных в НИС. Концептуальным базисом информационной модели портала знаний является онтология предметной области "Активная сейсмология".

Структура Интернет-ресурса «Активная сейсмология»

Страница Портала, содержащая эксперимента «Байкал-Улан-Батор» и семантически связанные с ним объекты НИС

Цифровая платформа для данных комплексного мониторинга Байкальской природной территории. Разработана электронная онлайн-платформа, позволяющая осуществлять в реальном времени сбор, анализ и визуализацию на единой временной сетке долговременных рядов данных, полученных в ходе комплексного геофизического мониторинга (магнитотеллурического, сейсмологического, деформометрического, эманационного и температурного), в период с 2019 по 2022 годы на научных стационарах ИЗК СО РАН и ИСЗФ СО РАН, расположенных на территории Прибайкалья. Интеграция и анализ данных на единой временной сетке позволяет выявлять аномалии и тренды во временных рядах, которые могут интерпретироваться как предвестники землетрясений.

Стартовая страница Цифровой платформы. Визуализация и анализа сейсмических и метеорологических данных. Картографический слой

Наиболее значимые публикации за 5 лет:

• Khairetdinov M.S., Mikhailov, A.A., Kovalevsky, V.V., Pinigina, D.L., Yakimenko, A.A. Numerical Analytical Methods for Calculating Wave Fields and Reconstructing the Velocity Characteristics of Inhomogeneous Elastic Media in the Baikal Rift Zone. Journal of Applied and Industrial Mathematics  2023, 17(2), p.p. 326–338.
• Л.П. Брагинская, А.П. Григорюк, В.В. Ковалевский, И.К. Семинский. Информационная система для комплексных геофизических исследований в Байкальском регионе Вычислительные технологии, 2023, том 28, № 6, с. 81-94.
• Ковалевский В. В., Собисевич А. Л., Тубанов Ц. А., Брагинская Л. П., Григорюк А. П.  Вибросейсмические исследования Байкальской рифтовой зоны с мощным вибратором ЦВО-100 // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13, № 2. 0589.
• Глинский Б. М., Ковалевский В. В., Хайретдинов М. С., Фатьянов А. Г., Мартынов В. Н., Караваев Д. А., Сапетина А. Ф., Собисевич А. Л.,  Собисевич Л. Е., Брагинская Л. П., Григорюк А. П. Экспериментальное изучение и моделирование вулканических структур с использованием активных вибросейсмических методов // Вулканология и сейсмология. 2022. № 4. С. 47–66.
• Астафьев В. Н., Ельцов И. Н. Роль геофизических исследований в скважинах в эволюции парадигмы гидравлического разрыва пласта // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефтепродуктов. 2022. Вып. 6 (140). С. 9–37. DOI: 10.17122/ntj-oil-2022-6-9-37.
• Kovalevsky V. V., Glinsky B. M., Khairetdinov M. S., Fatyanov A. G., Karavaev D. A., Braginskaya L. P., Grigoryuk A. P., Tubanov T. A. Active vibromonitoring: experimental systems and fieldwork results // Active Geophysical Monitoring (sec. ed.). Elsevier, 2020. Chapter 1.3. P. 43–65.  DOI:  10.1016/B978-0-08-102684-7.00003-0.   ISBN: 978-008102684-7.
• Khairetdinov M. S., Kovalevsky V. V., Shimanskaya G. M., Sedukhina G. F., Yakimenko A. A. Active monitoring technology in studying the interaction of geophysical fields // Active Geophysical Monitoring (sec. ed.). Elsevier, 2020. Chapter 3.3. P. 207–222.  DOI:  10.1016/B978-0-08-102684-7.00010-8.   ISBN: 978-008102684-7.
• Kovalevsky V. V., Fatyanov A. G., Karavaev D. A., Braginskaya L. P., Grigoryuk A. P., Mordvinova V. V., Tubanov Ts. A., Bazarov A. D.  Research and verification of the Earth's crust velocity models by mathematical simulation and active seismology methods. // Geodynamics & Tectonophysics, 2019,  V.10, Iss. 3, P.569-583.
• Braginskaya L., Grigoruk A., Kovalevsky V., Latyntseva T. Scientific Internet resource for the geophysical research support // Proc. of 17th International Asian school-seminar "Optimization Problems of Complex Systems (OPCS), 2021. P. 13–17. https://ieeexplore.ieee.org/document/9588727.
• Фатьянов А. Г., Бурмин В. Ю. Возникновение предвестников PKP-волн в радиально-симметричной слоистой Земле // Докл. РАН. 2019. Т. 489, № 1. С. 79–83.
• Voskoboinikova G. M., Karavaev D. A., Khairetdinov M. S. Numerical simulation of acoustic waves propagation in an "Atmosphere – Forestland – Ground" system // Journal of Applied and Industrial Mathematics. 2019. Vol. 13, iss. 1. P. 175–183. DOI: 10.1134/S1990478919010186.
• В. И. Доброродный, О. А. Копылова, М. С. Хайретдинов. Обнаружение и пеленгование транспортных объектов в сейсмоакустических системах наблюдения. // Вестник СибГУТИ. 2023. Том 17, № 1. С. 3-17. DOI:  10.55648/1998-6920-2023-17-1-3-17
• Oksana A. Kopylova, Vladimir I. Dobrorodny, Marat S. Khairetdinov. Spectral-time methods for analysis and detection of vehicle noise in geomonitoring tasks. // Proc. of Intern. Conf. "Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE 23)", 10-12th November 2023, Novosibirsk. P. 650-653. DOI: 10.1109/APEIE59731.2023.10347886 
• В.И. Доброродный, О.А. Копылова, М.С. Хайретдинов, Д.В. Костин. Обнаружение и локация наземных подвижных объектов с использованием спектрально-поляризационного метода. // ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА РАДИОСВЯЗИ. Воронеж, № 4, 2021. С.48-57. 
• Oksana Kopylova, Marat Khairetdinov. Statistical Algorithms for Analysis, Measurement, and Recognition of Transport Noises. // Proc. of IEEE International Multi-Conference on Engineering, Computer and Information Sciences (Sibircon-2022), Yekaterinburg, Russian Federation, 11-13th November, 2022, pp. 940-943. DOI:  10.1109/SIBIRCON56155.2022.10016946.