ВРЕМЕННОЙ И СИСТЕМНЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗЫ ИНФРАЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ В АТМОСФЕРЕ, СГЕНЕРИРОВАННЫХ В ТЕЧЕНИЕ ТЕХНОГЕННОЙ КАТАСТРОФЫ
Рубрика:
| Черногор, ЛФ, Лящук, АИ, Шевелев, НБ |
| Косм. наука технол. 2020, 26 ;(3):81-96 |
| https://doi.org/10.15407/knit2020.03.081 |
| Язык публикации: Русский |
Аннотация: Целью работы является изложение результатов наблюдения волновых форм и с истемного спектрального анализа инфразвуковых сигналов, сопровождавших массовые взрывы в течение сильнейшей техногенной катастрофы под г. Ичня, Черниговская обл., Украина, 9—10 октября 2018 г. На военных складах находилось около 69.5 тыс. т боеприпасов. Площадь арсенала — 682 га. Его географические координаты: 50°51′45″ с. ш., 32°23′39″ в. д. Для наблюдения использовались инфразвуковые и сейсмические станции Главного центра специального контроля НЦУИКС ГКА Украины. Инфразвуковая станция Малин оборудована микробарографом, функционирующим в диапазоне частот 0.3…10 Гц. Методика обработки данных наблюдений в настоящих исследованиях сводилась к следующему. Сначала результаты измерений временны́х зависимостей давления в инфразвуковой волне переводились из относительных единиц в абсолютные. Далее эти зависимости подвергались фильтрации в диапазоне периодов 0.2…5 с. Затем осуществлялся системный спектральный анализ отфильтрованных зависимостей давления в инфразвуковой волне при помощи взаимодополняющих оконного преобразования Фурье, адаптивного преобразования Фурье и вейвлет-преобразования с использованием базисной функции Морле. Изучены особенности волновых форм инфразвуковых сигналов, их амплитуд и спектрального состава при дальнем (218 км) распространении волн, сгенерированных в течение техногенной катастрофы на арсенале боеприпасов. Показано, что при увеличении энерговыделения от 4.1 до 49.9 т ТНТ наблюдалась тенденция к увеличению амплитуды и периода преобладающего колебания. Длительность цугов колебания при этом увеличивалась от 2.5 до 7 с. Выявлено, что при энерговыделении, равном 49.9 т ТНТ, в спектре колебаний преобладали гармоники с периодами от 1 до 2 с. Рассчитано, что средняя скорость прихода волн изменялась в пределах 300…333 м/с. Построены основные корреляционные поля.
|
| Ключевые слова: временны́е формы, инфразвуковой сигнал, корреляционное поле, основные параметры сигнала, регрессия, системный спектральный анализ, техногенная катастрофа |
References:
1. Адушкин В. В., Спивак А. А., Соловьев С. П., Перник Л. М., Кишкина С. Б. Геоэкологические последствия массовых химических взрывов на карьерах. Геоэкология. Инженерная геология. Гид рогеология. Геокриология. 2000. № 6. С. 554—563.
2. Альперович Л. С., Гохберг М. Б., Дробжев В. И., Троицкая В. А., Федорович Г. В. Проект МАССА — исследование магнитосферно-атмосферных связей при сейсмоакустических явлениях. Физика Земли. 1985. № 11. С. 5—8.
3. Астафьева Н. М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. Успехи физ. наук. 1996. 166. С. 1145—1170.
4. Ахмедов Р. Р., Куницын В. Е. Моделирование ионосферных возмущений, вызванных землетрясениями и взрывами. Геомагнетизм и аэрономия. 2004. 44, № 1. С. 1—8.
5. Буш Г. А., Иванов Е. А., Куличков С. Н., Педанов М. В. Оценка параметров наземного импульсного источника дистанционным акустическим методом. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. 25, № 11. С. 1164—1172.
6. Гохберг М. Б., Шалимов С. Л. Воздействие землетрясений и взрывов на ионосферу. М.: Наука, 2008. 295 с.
7. Девятериков И. А., Иванов Е. А., Козлов С. И., Кудрявцев В. П. О поведении заряженных частиц в нижней ионосфере при акустическом воздействии. Космические исследования. 1984. 22, № 2. С. 238—242.
8. Дробжева Я. И., Краснов В. М. Пространственная структура поля акустических волн в атмосфере от «точечного взрыва». Акустический журнал. 2001. 47, № 5. С. 641—649.
9. Китов И. О. Сейсмические и акустические эффекты взрыва в геофизической среде: дис… д-ра физ.-мат. наук. М.: Ин-т динамики геосфер РАН, 1995. 256 с.
10. Куличков С. Н. Дальнее распространение звука в атмосфере (Обзор). Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. 28, № 4. С. 339—360.
11. Черногор Л. Ф. Физические процессы в околоземной среде, сопровождавшие военные действия в Ираке (март —апрель 2003 г.). Космічна наука і технологія. 2003. 9, № 2/3. С. 13—33.
12. Черногор Л. Ф. Геофизические эффекты и геоэкологические последствия массовых химических взрывов на военных складах в г. Артемовске. Геофизический журнал. 2004. 26, № 4. С. 31—44.
13. Черногор Л. Ф. Геофизические эффекты и экологические последствия пожара и взрывов на военной базе вблизи г. Мелитополь. Геофизический журнал. 2004. 26, № 6. С. 61—73.
14. Черногор Л. Ф. Экологические последствия массовых химических взрывов при техногенной катастрофе. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006. № 6. С. 522—535.
15. Черногор Л. Ф. Современные методы спектрального анализа квазипериодических и волновых процессов в ионосфере: особенности и результаты экспериментов. Геомагнетизм и аэрономия. 2008. 48, № 5. С. 681—702.
16. Черногор Л. Ф. Геоэкологические последствия взрыва склада боеприпасов. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2008. № 4. С. 359—369.
17. Черногор Л. Ф. Физика и экология катастроф. Харьков: ХНУ имени В. Н. Каразина, 2012. 556 с.
18. Черногор Л. Ф., Гармаш К. П. Магнито-ионосферные эффекты, сопровождавшие сильнейшую техногенную катастрофу. Геомагнетизм и аэрономия. 2018. 58, № 5. С. 700—712.
19. Черногор Л. Ф., Лящук А. И., Шевелев Н. Б. Параметры инфразвуковых сигналов в атмосфере, сгенерированных массовыми взрывами на арсенале боеприпасов. Радиофизика и радиоастрономия. 2018. 23, № 4. С. 280—293.
20. Черногор Л. Ф., Лящук А. И., Шевелев Н. Б. Системный спектральный анализ инфразвуковых сигналов, сгенерированных в течение техногенной катастрофы. Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. Взаимодействие полей и излучения с веществом: Тр. XV конф. молодых ученых (16—21 сентября 2019 г., Иркутск, 2019). Иркутск, 2019. С. 178—180.
21. Чорногор Л. Ф., Лящук О. І., Шевелев М. Б. Параметри інфразвукових сигналів в атмосфері, згенерованих протягом техногенної катастрофи поблизу м. Вінниця: результати обробки даних української мережі мікробарографів. Зб. пр. V-ї наук.-техн. конф. Вип. 5. Обчислювальні методи і системи перетворення інформації (4—5 жовтня 2018 р., Львів). Львів: ФМІ НАНУ, 2018. С. 99—103.
22. Шевелев Н. Б., Лящук А. И., Черногор Л. Ф. Инфразвуковые сигналы, сгенерированные взрывами на военной базе вблизи города Винница. 18 Українська конференція з космічних досліджень. Тези доп. Конф. (17—20 вересня 2018, Київ). Київ, 2018. С. 51.
2. Альперович Л. С., Гохберг М. Б., Дробжев В. И., Троицкая В. А., Федорович Г. В. Проект МАССА — исследование магнитосферно-атмосферных связей при сейсмоакустических явлениях. Физика Земли. 1985. № 11. С. 5—8.
3. Астафьева Н. М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. Успехи физ. наук. 1996. 166. С. 1145—1170.
4. Ахмедов Р. Р., Куницын В. Е. Моделирование ионосферных возмущений, вызванных землетрясениями и взрывами. Геомагнетизм и аэрономия. 2004. 44, № 1. С. 1—8.
5. Буш Г. А., Иванов Е. А., Куличков С. Н., Педанов М. В. Оценка параметров наземного импульсного источника дистанционным акустическим методом. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. 25, № 11. С. 1164—1172.
6. Гохберг М. Б., Шалимов С. Л. Воздействие землетрясений и взрывов на ионосферу. М.: Наука, 2008. 295 с.
7. Девятериков И. А., Иванов Е. А., Козлов С. И., Кудрявцев В. П. О поведении заряженных частиц в нижней ионосфере при акустическом воздействии. Космические исследования. 1984. 22, № 2. С. 238—242.
8. Дробжева Я. И., Краснов В. М. Пространственная структура поля акустических волн в атмосфере от «точечного взрыва». Акустический журнал. 2001. 47, № 5. С. 641—649.
9. Китов И. О. Сейсмические и акустические эффекты взрыва в геофизической среде: дис… д-ра физ.-мат. наук. М.: Ин-т динамики геосфер РАН, 1995. 256 с.
10. Куличков С. Н. Дальнее распространение звука в атмосфере (Обзор). Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. 28, № 4. С. 339—360.
11. Черногор Л. Ф. Физические процессы в околоземной среде, сопровождавшие военные действия в Ираке (март —апрель 2003 г.). Космічна наука і технологія. 2003. 9, № 2/3. С. 13—33.
12. Черногор Л. Ф. Геофизические эффекты и геоэкологические последствия массовых химических взрывов на военных складах в г. Артемовске. Геофизический журнал. 2004. 26, № 4. С. 31—44.
13. Черногор Л. Ф. Геофизические эффекты и экологические последствия пожара и взрывов на военной базе вблизи г. Мелитополь. Геофизический журнал. 2004. 26, № 6. С. 61—73.
14. Черногор Л. Ф. Экологические последствия массовых химических взрывов при техногенной катастрофе. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006. № 6. С. 522—535.
15. Черногор Л. Ф. Современные методы спектрального анализа квазипериодических и волновых процессов в ионосфере: особенности и результаты экспериментов. Геомагнетизм и аэрономия. 2008. 48, № 5. С. 681—702.
16. Черногор Л. Ф. Геоэкологические последствия взрыва склада боеприпасов. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2008. № 4. С. 359—369.
17. Черногор Л. Ф. Физика и экология катастроф. Харьков: ХНУ имени В. Н. Каразина, 2012. 556 с.
18. Черногор Л. Ф., Гармаш К. П. Магнито-ионосферные эффекты, сопровождавшие сильнейшую техногенную катастрофу. Геомагнетизм и аэрономия. 2018. 58, № 5. С. 700—712.
19. Черногор Л. Ф., Лящук А. И., Шевелев Н. Б. Параметры инфразвуковых сигналов в атмосфере, сгенерированных массовыми взрывами на арсенале боеприпасов. Радиофизика и радиоастрономия. 2018. 23, № 4. С. 280—293.
20. Черногор Л. Ф., Лящук А. И., Шевелев Н. Б. Системный спектральный анализ инфразвуковых сигналов, сгенерированных в течение техногенной катастрофы. Международная Байкальская молодежная научная школа по фундаментальной физике. Взаимодействие полей и излучения с веществом: Тр. XV конф. молодых ученых (16—21 сентября 2019 г., Иркутск, 2019). Иркутск, 2019. С. 178—180.
21. Чорногор Л. Ф., Лящук О. І., Шевелев М. Б. Параметри інфразвукових сигналів в атмосфері, згенерованих протягом техногенної катастрофи поблизу м. Вінниця: результати обробки даних української мережі мікробарографів. Зб. пр. V-ї наук.-техн. конф. Вип. 5. Обчислювальні методи і системи перетворення інформації (4—5 жовтня 2018 р., Львів). Львів: ФМІ НАНУ, 2018. С. 99—103.
22. Шевелев Н. Б., Лящук А. И., Черногор Л. Ф. Инфразвуковые сигналы, сгенерированные взрывами на военной базе вблизи города Винница. 18 Українська конференція з космічних досліджень. Тези доп. Конф. (17—20 вересня 2018, Київ). Київ, 2018. С. 51.
23. Calais E., Minster B. J., Hofton M. A., Hedlin M. A. H. (1998). Ionospheric signature of surface mine blasts from Global Positioning System measurements. Geophys. J. Inter., 132, № 1, 191—202.
24. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Rozumenko V. T., Shevelev M. B. (2018). Infrasonic Signals Generated by a Series of Chemical Explosions near Vinnytsia City. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University: Book of Abstracts.
25. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2018). Ultra-Wideband Infrasonic Signals Generated by Series of Chemical Explosions. 9th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals: Conference Proceedings.
26. Chernogor L.F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2018). Ultra-Wideband Infrasonic Signals Generated by Series of Chemical Explosions. 9th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals: Conference Program and Book of Abstracts.
27. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2019). Parameters of infrasonic signals generated in the atmosphere by multiple explosions at an ammunition depot. Proceedings of the XIXth International Young Scientists’ Conference on Applied Physics.
28. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2019). Parameters of infrasonic signals generated in the atmosphere by multiple explosions at an ammunition depot. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University. Book of Abstracts. International Conference.
29. Fitzgerald T. J. (1997). Observations of total electron content perturbations on GPS signals caused by a ground level explosion. J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 59, № 7, 829 —834.
30. Glasstone S., Dolan P. J. (Eds.). (1977). The effects of nuclear weapons. US Department of Defense, US Department of Energy.
31. Jacobson A. R., Carlos R. C., Blanc E. (1988). Observation of ionospheric disturbances following a 5 kt chemical explosion. 1. Persistent oscillation in the lower thermosphere after shock passage. Radio Sci. 23, 820—830.
24. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Rozumenko V. T., Shevelev M. B. (2018). Infrasonic Signals Generated by a Series of Chemical Explosions near Vinnytsia City. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University: Book of Abstracts.
25. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2018). Ultra-Wideband Infrasonic Signals Generated by Series of Chemical Explosions. 9th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals: Conference Proceedings.
26. Chernogor L.F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2018). Ultra-Wideband Infrasonic Signals Generated by Series of Chemical Explosions. 9th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals: Conference Program and Book of Abstracts.
27. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2019). Parameters of infrasonic signals generated in the atmosphere by multiple explosions at an ammunition depot. Proceedings of the XIXth International Young Scientists’ Conference on Applied Physics.
28. Chernogor L. F., Liashchuk O. I., Shevelev M. B. (2019). Parameters of infrasonic signals generated in the atmosphere by multiple explosions at an ammunition depot. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University. Book of Abstracts. International Conference.
29. Fitzgerald T. J. (1997). Observations of total electron content perturbations on GPS signals caused by a ground level explosion. J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 59, № 7, 829 —834.
30. Glasstone S., Dolan P. J. (Eds.). (1977). The effects of nuclear weapons. US Department of Defense, US Department of Energy.
31. Jacobson A. R., Carlos R. C., Blanc E. (1988). Observation of ionospheric disturbances following a 5 kt chemical explosion. 1. Persistent oscillation in the lower thermosphere after shock passage. Radio Sci. 23, 820—830.