Разработка адаптивного алгоритма для анализа квазипериодических импульсных сигналов в данных электротеллурического поля

№2 (2026)

Стовбун Н.С., Закупин А.С.

УДК 519.246
https://doi.org/10.47148/1609-364X-2026-2-60-70

АннотацияОб авторахСписок литературы
В работе представлен алгоритм автоматизированной обработки импульсных сигналов в данных электротеллурического поля, полученных с мониторинговых станций на острове Сахалин. Функцией алгоритма является обработка больших массивов временных рядов и выявления в них импульсных сигналов, связанных с геодинамическими процессами. Методы включают полосовую фильтрацию сигналов, адаптивный пороговый поиск импульсов и выявление их характеристик. Алгоритм реализован в виде консольного приложения на C++ с использованием фреймворка Qt и библиотеки быстрого преобразования Фурье kissFFT, что позволяет эффективно обрабатывать архивы больших объемов. Применение алгоритма к реальным измерениям подтвердило эффективность в выявлении импульсных сигналов, предположительно связанных с магнитными бурями и сейсмическими событиями. Полученные результаты имеют практическую значимость для развития информационных технологий в науках о Земле и способствуют расширению фундаментальных представлений о взаимодействии геофизических полей.

Стовбун Николай Сергеевич
Научный сотрудник лаборатории островных и прибрежных электроэнергетических систем
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН
693022 Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1 Б
e-mail: n1kolay19971997@yandex.ru
ORCID: 0009-0004-1927-798X
SPIN-код: 5829-3857
AuthorID: 1135112

Закупин Александр Сергеевич
Кандидат физико-математических наук
Ведущий научный сотрудник лаборатории сейсмологии
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН
693022 Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1 Б
e-mail: a.zakupin@imgg.ru
ORCID: 0000-0003-0593-6417
Scopus ID: 6504543065
ResearcherID: F-8399-2016
SPIN-код: 5355-7339
AuthorID: 155122

1. Собисевич Л.Е., Собисевич А.Л. Дилатансные структуры и электромагнитные возмущения УНЧ-диапазона на этапах подготовки и развития крупного сейсмического события // Вестник ОНЗ РАН. – 2010. – Т. 2. – NZ6027. DOI: 10.2205/2010NZ000045.
2. Li M., Lu J., Parrot M., Tan H., Chang Y., Zhang X., Wang Y. Review of unprecedented ULF electromagnetic anomalous emissions possibly related to the Wenchuan MS = 8.0 earthquake, on 12 May 2008 // Natural Hazards and Earth System Sciences. – 2013. – Vol. 13. – Iss. 2.  – P. 279–286. DOI: 10.5194/nhess-13-279-2013.
3. Bleier T., Dunson C., Maniscalco M., Bryant N., Bambery R., Freund F. Investigation of ULF magnetic pulsations, air conductivity changes, and infra-red signatures associated with the 30 October Alum Rock M5.4 earthquake // Natural Hazards and Earth System Sciences. – 2009. – Vol. 9. – Iss. 2. – P. 585–603. DOI: 10.5194/nhess-9-585-2009.
4. Сурков В.В. Электромагнитные эффекты при землетрясениях и взрывах. – М. : МИФИ, 2000. – 448 с.
5. Закупин А.С., Дудченко И.П., Богомолов Л.М., Гуляков С.А., Казаков А.И., Стовбун Н.С. Кратковременные вариации электротеллурического поля вблизи очага землетрясения на о. Сахалин // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. – 2024. – Т. 46. – № 1. – С. 134–164. DOI: 10.26117/2079-6641-2024-46-1-134-164.
6. Закупин А.С., Стовбун Н.С., Гуляков С.А., Казаков А.И., Дудченко И.П. Проявления геомагнитной активности (солнечные вспышки и магнитные бури) в изменении электротеллурических потенциалов по данным измерений на Южно-Сахалинском геофизическом полигоне // Геосистемы переходных зон. – 2024. – Т. 8. – № 2. – С. 91–103. DOI: 10.30730/gtrz.2024.8.2.091-103.
7. Torres M.E., Colominas M.A., Schlotthauer G., Flandrin P. A complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise // 2011 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP) (Prague, 22–27 May 2011). – [s.l.]: IEEE, 2011. –
P. 4144–4147. DOI: 10.1109/ICASSP.2011.5947265.
8. Setiawan N.S., Widodo A., Lestari W., Syaifuddin F., Zarkasyi A., Warnana D.D., Rochman J.P.G.N. Application of empirical mode decomposition (EMD) filtering at magnetotelluric time-series data // AIP Conference Proceedings. – 2020. – Vol. 2251. – Iss. 1. – 040039. DOI: 10.1063/5.0015767.
9. Rosen O., Cripps S., Stoffer D. AdaptSPEC: Adaptive Spectral Estimation for Nonstationary Time Series // Journal of the American Statistical Association. – 2012. – Vol. 107. – P. 1575–1589. DOI: 10.1080/01621459.2012.716340.
10. Schmidl S., Wenig P., Papenbrock T. Anomaly Detection in Time Series: A Comprehensive Evaluation // Proceedings of the VLDB Endowment. – 2022. – Vol. 15. – P. 1779–1797. DOI: 10.14778/3538598.3538602.
11. Гаврилов В.А. Физические причины суточных вариаций уровня геоакустической эмиссии // Доклады Академии наук. – 2007. – Т. 414. – № 3. – С. 389–392.
12. Fujinawa Y., Noda Y. Progress of Applied Seismo-Electromagnetism // Open Journal of Earthquake Research. – 2020. – Vol. 9. – P. 1–18. DOI: 10.4236/ojer.2020.91001.

Ключевые слова: электротеллурические потенциалы; геофизический мониторинг; адаптивный порог импульсов; импульсные сигналы

Раздел: Методико-технологическое обеспечение сбора и обработки данных