Вестник МГТУ, 2021, Т. 24, № 1.

Федоров И. С. и др. О регистрации схода снежных лавин геофизическими методами. Введение Снежная лавина является одним из природных источников опасности, обладающим большой разрушительной силой. Ежегодно только на территории Российской Федерации под лавины попадают десятки людей (Иванов и др., 2015; Викулина, 2019), сход лавин на инженерные и транспортные коммуникации влечет значительный экономический ущерб (Г еография..., 1992). Проблема лавинной опасности особенно актуальна для горных районов, в которых ведется деятельность человека как промышленная, связанная с добычей полезных ископаемых, так и рекреационное использование горных склонов в основном в качестве горнолыжных курортов. При этом снежные лавины являются недостаточно изученным природным явлением. В основном это объясняется трудностью наблюдения. Лавины часто происходят в труднодоступных районах в условиях плохой видимости во время и после сильных снегопадов, а также зачастую в темное время суток (Г еография., 1992). Это ведет к отсутствию полной статистики по сходу снежных лавин, необходимой для их прогнозирования. Хотя в настоящее время делается упор на предупреждение лавинообразования на опасных склонах путем принудительного спуска излишней снежной массы (Панков, 2014), проблема регистрации естественных сходов лавин остается актуальной. На территории России по статистике многолетних наблюдений наибольшее число жертв и наибольший урон от лавинных проявлений зафиксирован в Хибинском горном массиве (География., 1992). Хибины представляют собой небольшой по линейным размерам и высотам (максимальная высота 1208 м) горный массив. Однако высокий уровень промышленного освоения, значительное скопление как промышленных, так и муниципальных объектов инфраструктуры в совокупности с благоприятными для лавинообразования формами рельефа обусловливают высокий урон от лавинных проявлений, фиксируемых здесь. Таким образом, Хибинский горный массив является оптимальным местом для разработки и апробации системы инфразвукового мониторинга снежных лавин. Традиционными способами регистрации схода лавин являются визуальное наблюдение и использование различных видов обвальной сигнализации (Пильгаев и др., 201 7). Эти способы, хотя и довольно надежны, обладают рядом недостатков, связанных с вышеупомянутыми трудностями наблюдения и необходимостью размещения оборудования непосредственно на лавиноопасном склоне. Существует еще один метод регистрации лавин, основанный на детектировании акустического сигнала, создаваемого вследствие движения снежной массы по склону (Kogelnig et al., 2011; Herwijnen et al., 2011). Факт того, что сходы снежных лавин порождают сильные инфразвуковые сигналы, подтвержден исследованиями конца 80-х - начала 90-х годов прошлого века (Bedard et al., 1988; Фирстов и др., 1990). Для регистрации инфразвуковых сигналов используются инфразвуковые группы (infrasonic arrays), представляющие собой системы разнесенных в пространстве микробарографов или низкочастотных микрофонов (Infrasound..., 2010). По временным задержкам прихода когерентного сигнала на датчики группы можно определить азимут на источник сигнала и кажущуюся скорость его подхода ( Cansi et al., 2008). Существуют системы мониторинга лавин, основанные на регистрации инфразвуковых сигналов, данные системы установлены в Норвегии (Humstad et al., 2016), Австрии (Marchetti et al., 2015), Италии (Ulivieri et al., 2011), США (Scott et al., 2006). Однако в России такие системы не применяются. В Кольском филиале Федерального исследовательского центра "Единая геофизическая служба РАН" (КоФ ФИЦ ЕГС РАН) имеется многолетний опыт работы с сейсмическими и инфразвуковыми группами. Установлены стационарные комплексы в районе г. Апатиты (Виноградов, 2004) и на архипелаге Шпицберген (Асминг и др., 2008; 2016), разработаны мобильные группы, которые могут быть быстро доставлены в любой район и развернуты для временных наблюдений (Виноградов и др., 2010). Разработаны и успешно применяются автоматические детекторы инфразвуковых сигналов. Обобщение накопленного опыта позволило поставить задачу построения системы дистанционного мониторинга лавинных проявлений по данным регистрации геофизических сигналов. В данной статье рассматриваются эксперименты по регистрации снежных лавин геофизическими методами, проводившиеся КоФ ФИЦ ЕГС РАН в Хибинском горном массиве в 2018-2020 годах. Цель экспериментов - оценка принципиальной возможности регистрации схода снежных лавин сейсмическим и инфразвуковым методами в сложных горных условиях, а также оценка их разрешающей способности. Материалы и методы Для регистрации инфразвуковых сигналов используются группы разнесенных в пространстве однотипных датчиков (барографов или микрофонов). Датчики в таких группах могут располагаться в пространстве различными способами, расстояния между ними варьируют от сотен метров до нескольких километров (Gibbons et al., 2015). Существуют два основных метода детектирования целевого акустического сигнала: алгоритм последовательной многоканальной корреляции (PMCC) и суммирование со сдвигами (бимформинг). Оба они основаны на предположении о плоской форме фронта звуковой волны, что справедливо для больших расстояний между источником и приемником звука. При использовании алгоритма РМСС считаются взаимные корреляции записей всех датчиков группы с учетом задержек прихода сигнала для каждого из них, зависящих от азимута фронта волны и кажущейся скорости (Cansi et al., 2008). В основе бимформинга лежит суммирование 70