გეოფიზიკური ველების დინამიკისა და გამოთვლითი გეოფიზიკის სექტორი

 

2018 წელს გაწეული სამეცნიეროკვლევითი საქმიანობის ანგარიში

 

ივანე ჯავახიშვილის სახელობის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის . ნოდიას გეოფიზიკის ინსტიტუტი: გეოფიზიკური ველების დინამიკისა და გამოთვლითი გეოფიზიკის სექტორი.

* სამეცნიერო ერთეულის ხელმძღვანელი;

თეიმურაზ მაჭარაშვილი

* სამეცნიერო ერთეულის პერსონალური შემადგენლობა.

თეიმურაზ მაჭარაშვილი, ფიზ. მათ მეცნ. დოქტორი (ხელმძღვანელი)

ეკატერინე მეფარიძე – მეცნიერ თანამშრომელი

ალექსანდრე სბორშჩიკოვი – მეცნიერ თანამშრომელი

დიმიტრი ტეფნაძე – მევნიერ თანამშრომელი

ზურაბ ჭელიძე – სპეციალისტი

ლევან ლალიაშვილი- ლაბორანტი

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

 

 

  1. სამეცნიერო პუბლიკაციები იმპაქტფაქტორიან გამოცემებში:
პუბლიკაციის ავტორი/ავტორები ჟურნალი, ტომი, გვერდი პუბლიკაციის დიგიტალური საიდენტიფიკაციო კოდი DOI
1 Teimuraz Matcharashvili, Takahiro Hatano, Tamaz Chelidze, Natalia Zhukova Nonlin. Processes Geophys., 25, pp. 497–510, 2018

 

https://doi.org/10.5194/npg-25-497-2018
2 Mnatsakanov, R.M., Sborshchikovi, A. Statistics and Probability Letters,

140, pp. 53-62,  2018

https://doi: 10.1016/j.spl.2018.04.022

 

 

  1. სხვა პუბლიკაციები:
პუბლიკაციის ავტორი/ავტორები ჟურნალი, ტომი, გვერდი პუბლიკაციის დიგიტალური საიდენტიფიკაციო კოდი

DOI ან ISSN

1 Teimuraz Matcharashvili, Natalya Zhukova, Tamaz Chelidze,  Evgeni Baratashvili, Tamar Matcharashvili, Manana Janiashvili Time Series Analysis

and Forecasting, pp. 275-288,

2018

 

https://doi.org/10.1007/978-3-319-96944-2_19
2 Teimuraz Matcharashvili, Tamaz Chelidze, Zurab Javakhishvili, Natalya Zhukova, Nato Jorjiashvili, Ia Shengelia, Ekaterine Mepharidze, Aleksandre Sborshchikovi Complexity of Seismic Time Series, 3-24,  2018 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00001-8
3 Tamaz Chelidze, Temur Matcharashvili, Nodar Varamashvili, Ekaterine Mepharidze, Dimitri Tephnadze, Zurab Chelidze Complexity of Seismic Time Series, 275-320,  2018 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00009-2
4 Tamaz Chelidze, Natalya Zhukova, Temur Matcharashvili Complexity of Seismic Time Series, 419-436,  2018 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00012-2

 

  1. 3. შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდის მიერ დაფინანსებული პროექტები
პროექტის საიდენტიფიკაციო კოდი პროექტში ჩართული პერსონალი/როლი პროექტის სათაური პროექტის განხორციელების პერიოდი
1 217838 თეიმურაზ მაჭარაშვილი – პროექტის ხელმძღვანელი;

ეკატერინე მეფარიძე – კოორდინატორი;

ნატალია ჟუკოვი – მკვლევარი

ალექსანდრე სბორშჩიკოვი – მკვლევარი, ახალგაზრდა მეცნიერი

მიწისძვრების დროში განაწილების დინამიკური კვლევა 09.12.2018 – 08.12.2018

 

  1. 4. სხვა შედეგები:

პუბლიკაცია საერთაშორისო კონფერენციის მასალებში

 

პუბლიკაციის ავტორი/ები

 

კონფერენციის სახელწოდება და ჩატარების ადგილი

პუბლიკაციის დიგიტალური საიდენტიფიკაციო კოდი

DOI ან ISSN

1 Teimuraz Matcharashvili, Natalia Zhukova, Tamaz Chelidze,Evgeni Baratashvili, Tamar Matcharashvili and Manana Janiashvili დროითი სერიების ანალიზის საერთაშორისო კონფერენცია ITISE 2017 – International Work-Conference, Time Series Analysis

 

18-20 სექტემბერი, 2017 ესპანეთი, . გრანადა

ISSN 1431-1968
2 Teimuraz Matcharashvili, Tamaz Chelidze, Natalia Zhukova, Ekaterine Mepharidze, Aleksandre Sborshchikovi, Dimitri Tephnadze, Zurab Chelidze, Zurab Tsveraidze, Levan Laliashvili მე-11 საერთაშორისო კონფერენციაზე ქაოსი 2018: არაწრფივი ანალიზის და მოდელირების საერთაშორისო კონფერენცია: თეორია და გამოყენება /CHAOS 2018 /The 11th International Conference: An International Conference on Non Linear Analysis and Modeling: Theory and Applications)

 

5-8 ივნისი, 2018

იტალია, . რომი

ISBN:  978-618-5180-28-7
3 Matcharashvili  Teimuraz,  Hatano  Takahiro,  Chelidze  Tamaz,  Zhukova  Natalia , Mepharidze  Ekaterine,  Sborshchikovi Aleksandre ევროპული სეიმოლოგიის კომისიის 36-ე გენერალურ ანსამბლეაზე (36th General Assembly of the European Seismological Commission (ESC))

 

2-7 სექტემბერი, 2018  

მალტა, . ვალეტა

ISBN: 978-88-98161-12-6
4 Chelidze Tamaz, Matcharashvili Teimuraz, Varamashvili Nodar, Mepharidze Ekaterine, Tephnadze Dimitri, Tchelidze Zurab ევროპული სეიმოლოგიის კომისიის 36-ე გენერალურ ანსამბლეაზე (36th General Assembly of the European Seismological Commission (ESC))

 

2-7 სექტემბერი, 2018  

მალტა, . ვალეტა

ISBN: 978-88-98161-12-6
5 Chelidze  Tamaz,  Zhukova  Natalia, Matcharashvili Teimuraz ევროპული სეიმოლოგიის კომისიის 36-ე გენერალურ ანსამბლეაზე (36th General Assembly of the European Seismological Commission (ESC))

 

2-7 სექტემბერი, 2018  

მალტა, . ვალეტა

ISBN: 978-88-98161-12-6

 

_____________________________________________________________________________________

 

5.პროგრამული დაფინანსებით შესრულებული  სამეცნიეროკვლევითი პროექტები

 

 № გარდამავალი (მრავალწლიანი) პროექტის დასახელება მეცნიერების დარგისა და სამეცნიერო მიმართულების მითითებით პროექტის დაწყების და დამთავრების წლები პროექტში ჩართული პერსონალი (თითოეულის როლის მითითებით)
1 სეისმური პროცესის დინამიკური მახასიათებლების კვლევა 2017- გარდამავალი თ. მაჭარაშვილი – კვლევის მეთოდების შერჩევა, მონაცემების ტესტირება, გრაფიკული სურათების აგება და შედარება

ე. მეფარიძე – მონაცემების დახარისხება, შეგროვება, სხვადასხვა პროგრამული მეთოდებით დამუშავება, გრაფიკული სურათების აგება

ა. სბორშჩიკოვი – მონაცემების დახარისხება, შეგროვება, სხვადასხვა პროგრამული მეთოდებით დამუშავება

დ. ტეფნაძე – მონაცემების დამუშავება

ლ. ლალიაშვილი – მონაცემების დამუშავება

     საანგარიშო პერიოდში გეგმის მიხედვით მიმდინარეობდა სეისმური პროცესის დინამიკური მახასიათებლების კვლევა სამხრეთ კალიფორნიის სეისმური კატალოგის მაგალითზე მონაცემთა მასივების ანალიზის სტანდარტულ თანამედროვე მეთოდებთან ერთად კვლევის პროცესში გამოვიყენეთ ჩვენს მიერ შექმნილი მულტივარიატული ანალიზის მეთოდი რომელიც წარმოადგენს მაჰალანობისის მანძილების და სუროგატული ტესტირების კომბინაციას. მეთოდის შენაარსი მდგომარეობს იმაში, დროით, სივრცულ და ენერგეტიკულ დომენებში ერთდროულად ხდება მიწისძვრების რეგულარული განაწილების ხარისხის სედარება შემთხვევით მასივთან. შედეგები გვარწმუნებენ მიდგომის ეფექტურობაში.
2 ძლიერ მიწისძვრამდე დროის ინტერვალების განაწილების თავისებურების კვლევა რეგულარული განაწილებისა და შემთხვევითი განაწილების მოდელებთან შედარებით 2017 – გარდამავალი ე. მეფარიძე -მონაცემების დახარისხება, შეგროვება, სხვადასხვა პროგრამული მეთოდებით დამუშავება, გრაფიკული სურათების აგება

 

ა. სბორშჩიკოვი – მონაცემების დახარისხება, შეგროვება, სხვადასხვა პროგრამული მეთოდებით დამუშავება

 

დ. ტეფნაძე – მონაცემების დამუშავება

 

   კალიფორნიის სეისმური კატალოგის საფუძველზე ვიკვლევდით სეისმური პროცესის რეგულარობის ხარისხის ცვლილებს საკითხს. ამისათვის ორიგინალურ კატალოგს ვადარებდით დარღვეული დინამიკური სტრუქტურის მქონე სხვადასხვა კატალოგებს. კვლევის მიზნებისათვის გამოვიყენეთ მონაცემთა მასივების ანალიზის სხვადასხვა თანამედროვე მეთოდები. წინასწარი შედეგების მიხედვით ვლინდება სეისმური პროცესის საინტერესო თავისებურებები რომლებიც უკავშირდებიან რეგულარობის ხარისხის სემცირებას ძლიერი მიწისძვრის წინ და მის ზრდას ძლიერი მიწისძვრის შემდეგ.

 

3 არათანაბარი ხახუნის, როგორც სეისმური პროცესის მოდელის, დინამიკური თავისებურებების კვლევა. 2017 – გარდამავალი ე.მეფარიძე – -მონაცემების დახარისხება, შეგროვება, სხვადასხვა პროგრამული მეთოდებით დამუშავება, გრაფიკული სურათების აგება

 

ა.სბორშჩიკოვი – მონაცემების დახარისხება, შეგროვება, სხვადასხვა პროგრამული მეთოდებით დამუშავება

 

დ. ტეფნაძე – მონაცემების დამუშავება

 

ლ. ლალიაშვილი – მონაცემების დამუშავება

 

ზ. ჭელიძე – ლაბორატორიული დანადგარის დახვეწა, ახალი მიდგომების შემუშავება

     განსახილავ პერიოდში მიმდინარეობდა არათანაბარი ხახუნის აკუსტიკური ემისიის კვლევა ლაბორატორიულ პირობებში სხვადასხვა რეჟიმებში. ეს პროცესი განიხილება როგორც სეისმური პროცესის მოდელი და იძლევა საშუალებას შევისწავლოთ სეისმური პროცესის მრავალი საინტერესო თვისება. ჩვენ გამოვიკვლიეთ სხვადასხვა ზედაპირების შეხების და მოძრაობის პირობების გავლენა არათანაბარი ხახუნის ფიზიკურ მახასიათებლებზე.  აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროიბის თეორიული და პრაქტიკული კვლევისთვის გამოყენებული იყო მონაცემთა ანალიზის სხვადასხვა მეტოდები.

 

 

 

  1. 6. შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდის გრანტით დაფინანსებული სამეცნიეროკვლევითი პროექტები

 

 № გარდამავალი (მრავალწლიანი) პროექტის დასახელება მეცნიერების დარგისა და სამეცნიერო მიმართულების მითითებით,

პროექტის საიდენტიფიკაციო კოდი

პროექტის დაწყების და დამთავრების წლები პროექტში ჩართული პერსონალი (თითოეულის როლის მითითებით)
1 მიწისძვრების დროში განაწილების დინამიკური კვლევა -N217838

 

გეოფიზიკასაბუნებისმეტყველო:

დედამიწის და მასთან დაკავშირებული გარემოს შემსწავლელი მეცნიერებები(გეოფიზიკა)

09.12.2018 – 08.12.2018 თეიმურაზ მაჭარაშვილი – პროექტის ხელმძღვანელი;

ეკატერინე მეფარიძე – კოორდინატორი;

ნატალია ჟუკოვი – მკვლევარი

ალექსანდრე სბორშჩიკოვი – მკვლევარი, ახალგაზრდა მეცნიერი

გარდამავალი (მრავალწლიანი) კვლევითი პროექტის 2018 წლის ეტაპის ძირითადი თეორიული და პრაქტიკული შედეგების შესახებ ვრცელი ანოტაცია (ქართულ ენაზე)

 

პროექტის მიზნების შესაბამისად შესრულებული იქნა ამოცანა, რომელიც უკავშირდებოდა არათანაბარი ხახუნის (სტიქ-სლიპ) ლაბორატორიული ექსპერიმენტების ჩატარებას მოძრაობის ბუნებრივ პირობებში და სხვადასხვა რეჟიმში გარე ზემოქმედების დროს. პროექტის ამოცანის ფარგლებში მიღებული შედეგები წარმოადგენენ მექანიკური ლაბორატორიული ექსპერიმენტების მექანიკური არასტაბილურობისას, ბაზალტის ფილების ერთმანეთზე სრიალისას და წარმოდგენილია მცდელობა, რომ ვიპოვოთ შესაბამისი არაწრფივი დინამიკური ნიმუშები ნატურალური და პერიოდულად ფორსირებული სტიკ-სლიპ პროცესებისას აღსანიშნავია, რომ ხახუნის მოძრაობა დამოკიდებულია მრავალ ფაქტორზე, გარე პირობებზე, ნორმალურ და ფოროვან წნევაზე, მოდებულ ელ. ძაბვაზე და მოდებულ სიხშირეზე. მ. ნოდია გეოფიზიკის ინსტიტუტში შეიქმნა ლაბორატორია, რომელიც აღჭურვილია სტიკ-სლიპ პროცესის გამოკვლევისთვის აუცილებელი დანადგარებით. პროექტის ფარგლებში მიმდინარეობდა ლაბორატორიული მოდელის დახვეწა, სხვადასხვა პირობების დაცვით ცდების ჩატარება. სტიქ-სლიპ ლაბორატორიული მოდელი წარმოადგენს ბაზალტის ფილების, გამაძლიერებლის და ჩამწერი საშუალების საერთო სისტემას. ამოცანიდან გამომდინარე, პროექტის ფარგლებში ჩატარებული იქნა ცდები სხვადასხვა გარე პირობების გათვალისწინებით. პირველ ეტაპზე ცდებისთვის აირჩა 3 ტიპის სიხისტის ზამბარა: 78.4 ნ/მ, 235.2 ნ/მ და 1705.2 ნ/მ.  ცდები ჩატარდა ბუნებრივ პირობებში, ზეგავლენის გარეშე და ელ. ძაბვის ზეგავლენით. ნიმუშზე დამაგრებულია 20 ჰც სენსორები. ექსპერიმენტის კომპიუტერში ჩაწერა ხდება 100 ჰც პიეზოგადამწოდის მეშვეობით. გარდა ამისა, 20 ჰც-იან სეისმოგადამწოდებზე მიეწოდებოდა ელ. ძაბვა 0.25ვ, 0.5ვ, 0.75ვ, 1ვ, 1.5ვ, 2ვ, 2.5ვ, 3ვ. მოდებული ელ. ძაბვის ზეგავლენის დონე გვაძლევს საშუალებას განვსაზღვროთ ლაბორატორიულ ჩანაწერებში ცვლილება გარე ზემოქმედების დროს. Gანსხვავებულ სურათს მკვეთრად გვიჩვენებს ელ. ძაბვასთან ერთად 20 ჰც -იან სეისმოგადამწოდებზე გენერატორიდან მოდებული სიხშირეების ცვლილება, რომელთა დიაპაზონი ცდების ჩაწერის დროს იცვლებოდა 5-120 ჰც ფარგლებში. აკუსტიკური ემისიის ჩანაწერის სწორად და სუფთად გაფილტვრის შემდეგ, პროექტის ფარგლებში შექმნილი პროგრამული პაკეტი AKAIKE კრიტერიუმის საფუძველზე დათვლილი იქნა აკუსტიკური ემისიის ჩანაწერის პარამეტრები, შემდეგ კი გამოთვლილი იქნა აკუსტიკური ემისიის მომდევნო ცუგებს შორის დროის ინტერვალები. შეიქმნა მონაცემთა ბაზა სხვადასხვა რეჟიმში ჩატარებული არათანაბარი ხახუნის (სტიცკ-სლიპ) ლაბორატორიული ექსპერიმენტების მომდევნო ცუგებს შორის დროის ინტერვალები მონაცემთა ბაზა.

შესრულებული იქნა ამოცანა, რომელიც უკავშირდებოდა აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროის ინტერვალების მონაცემთა მასივების ანალიზის სტატისტიკური და დინამიკური მეთოდების შერჩევას. შესწავლილი პრობლემის დინამიკის რთული ბუნებიდან გამომდინარე თეორიული და პრაქტიკული კვლევების საფუძველზე შეირჩა სტატისტიკური და დინამიკური წრფივი (დროით-სიხშირული ანალიზის, ჰილბერტ-ჰიუანგის გარდაქმნა HHT, კულბაკ-ლეიბლერის დივერგენციის KLD მეთოდები) და არაწრფივი მეთოდები (რაოდენობრივი რეკურენტული ანალიზი RQA, ტრენდმოცილებული ფლუქტუაციების გამოთვლა – DFA). პროექტის ფარგლებში შეიქმნა რამდენიმე პროგრამული პაკეტი dfaWin_binary-poly.exe. აგრეთვე HHTm.m და INFm.m, KL_histogram.m და kldiv.m, RQA – MARWAN რომლებიც მუშაობენ MATLAB პროგრამული უზრუნველყოფის ბაზაზე. აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროის ინტერვალების მონაცემთა მასივების ხანგრძლივი კორელაციები შევაფასეთ ტრენდმოცილებული ფლუქტუაციების ანალიზით (DFA). პროექტის ფარგლებში მიღებული აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროების სიხშირული სურათის მისაღებად ჩატარდა სიხშირული და დროით-სიხშირული ანალიზი.

აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროიბის თეორიული და პრაქტიკული კვლევისთვის შეირჩა სტატისტიკური დაანგარიშების მეთოდი – კულბაკ–ლეიბლერის დივერგენცია (განსხვავება). კულბაკ-ლეიბლერის დივერგენციის (KLD) საფუძველზე განისაზღვრება ალბათობის სიმკვრივის ოპტიმალური ფუნქციები. ამოცანის შესაბამისად შეირჩა დროით-სიხშირული ანალიზის დინამიკური მეთოდი, ჰილბერტ-ჰუანგის გარდაქმნის (HHTm.m პაკეტი) მეთოდი. დინამიკური თვისებების რაოდენობრივი შეფასება მოხდა არაწრფივი რეკურენტული რაოდენობრივი ანალიზის (RQA) მეთოდით.

პროექტის ძირითადი შემსრულებელი ალექსანდრე სბორშჩიკოვი მიწვეული იყო მე-11 საერთაშორისო კონფერენციაზე ქაოსი 2018: არაწრფივი ანალიზის და მოდელირების საერთაშორისო კონფერენცია: თეორია და გამოყენება CHAOS 2018 /The 11th International Conference: An International Conference on Non Linear Analysis and Modeling: Theory and Applications), რომელიც ჩატარდა იტალიაში ქ. რომში 2018 წლის 5-8 ივნისს. კონფერენციაზე წარდგენილი იქნა პროექტის ფარგლებში შესრულებული კვლევების სამეცნიერო ნაშრომი და აბსტრაქტი. აბსტრაქტი დაიბეჭდა კონფერენციის აბსტრაქტების კრებულში – “CHAOS 2018. 11th Chaotic Modeling and Simulation.  International Conference”.

აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროების, მონაცემთა მასივების მახასიათებლების კვლევის შედეგებზე მომზადდა და გადაცემულია გამოსაქვეყნებლად CHAOS 2018 The 11th International Conference: An International Conference on Non Linear Analysis and Modeling: Theory and Applications  (2018 წლის 5-8 ივნისი, იტალია, ქ. რომი) ნაშრომების კრებულში.

მეოთხე საანგარიშო პერიოდის განმავლობაში, პროექტის ფარგლებში ამოცანების შესაბამისად მომზადდა სტატია აკუსტიკური ემისიის ცუგებს შორის მოლოდინის დროის ინტერვალების და დროში განაწილების მოვლენების დროის ინტეგრალური გადახრის (IDT)  მონაცემთა მასივების მახასიათებლების კვლევის შედეგებზე და გამოქვეყნდა მაღალრეიტინგულ ჯურნალში  Teimuraz Matcharashvili, Takahiro Hatano, Tamaz Chelidze, and Natalia Zhukova, Simple statistics for complex Earthquake time distributions, Nonlinear Processes in Geophysics, 25, 497–510, 2018.

წარმოდგენილ ნაშრომში ჩვენ გამოვიკლიეთ მიწისძვრების დროში განაწილების სტატისტიკური მახასიათებლები, აღებული სამხრეთ კალიფორნიის მიწისძვრების კატალოგიდან. მონაცემების ანალიზისთვის გამოყენებული იქნა მარტივი სტატისტიკური მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია დროში განაწილების მოვლენების დროის ინტეგრალური გადახრის (IDT) დაანგარიშებაზე. კვლევის მთავარი მიზანია – განვსაზღვროთ თუ როდის მიწისძვრის დროში განაწილების პროცესი ხდება შემთხვევითი.  შემთხვევითი.  (IDT)  მეთოდის ეფექტურობა შესწავლილი იქნა სხავდასხვა პირობების და პუასონის პროცესის რეგრესიის დროს აკუსტიკური ჩანაწერების და სიმულირებული ფერადი ხმაურის მონაცემთა მასივებზე.  გამოყენებული იქნა კომპლექსური მონაცემთა ანალიზის სტანდარტული მეთოდები, როგორიცაა ენერგიის სიხშირის სპექტრის რეგრესია, Lempel და Ziv სირთულე, და რეკურენტული რაოდენობრივი ანალიზი, ასევე მულტისქეილინგური ენტროპიის გათვლები. სიმულირებული მოდელის მონაცემთა მასივების IDT გამოთვლების მეთოდის ტესტირების შემდეგ, ჩვენ გამოვიკლიეთ მოვლენათა სიხშირის ვარიაცია სამხრეთ კალიფორნიის კატალოგის მაგალითზე. ანალიზი ჩატარდა სხვადასხვა პერიოდებისათვის და მაგნიტუდის სხავასხვა მნიშვნელობისთვის.  აღმოვაჩინეთ, რომ მიწისძვრის დროის განაწილება იცვლება კატალოგის შესაბამისად.  კერძოდ, ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ხშირ შემთხვევაში, ლოკალური მცირე სეისმურობის აქტივობასთან შედარებით მიწისძვრის დროის განაწილება ნაკლებად შემთხვევითია ძლიერი მოვლენების დროს. გარდა ამისა, აღსანიშნავია, რომ ძლიერი მიწისძვრა ხდება IDT მნიშვნელობის ზრდის პერიოდში.

პროექტის ამოცანის შესაბამისად დავიწყეთ ეპიდემიური ტიპის აფთერშოკების მიმდევრობის (the epidemic type aftershock sequence) ETAS მოდელის შესწავლა. დახარისხდა მიწისძვრების კატალოგები მოდელის გამოყენებისათვის. მოხდა ETAS მოდელის მეშვეობით „მოლოდინის დროების“ მონაცემთა მასივების სიმულაცია. იგი  ხშირად გამოიყენება მიწისძვრების დროში ევოლუციის პროცესის მოდელირებისათვის, რომელიც გამოიყენება მიწისძვრის დროის განაწილების მარტივი მოდელი შესწავლისას. პროექტის ფარგლებში პროგრამული პაკეტების გამოყენებით მიმდინარეობდა ETAS მოდელზე ფიჭური (cellular) ავტომატის შექმნა. ETAS მოდელით და domino cellular automaton -ით ასეთი სიმულირებულ მასივებზე  გამოყენებული იქნა ანალიზი მიწისძვრების დროში განაწილების საკითხის შესწავლისთვის. ზოგადად მიწისძვრების დროში განაწილების სკეილინგური მახასიათებლების განსაზღვრის პრაქტიკულმა მნიშვნელობამ გაზარდა სხვადასხვა გრძელვადიანი კორელაციების შემცველი მოდელების გამოყენების მნიშვნელობა. ჩვენი პროექტის მიზნების მისაღწევად განვახორციელეთ მოლოდინის დროების სრული ანალიზი, გავაანალიზეთ სიმულირებულ მონაცემები, რომლებიც მიიღება ETAS და ფიჭური ავტომატის მოდელებისგან. ანალიზის  ასეთი  კომბინაცია  პროექტის  ფარგლებში  უნიკალურია  და  დაგვეხმარება

გამოავლინოს მიწისძვრის დროში განაწილების მნიშნელოვანი თვისებები. მიმდინარეობდა ETAS მოდელის  და სიმულირებული მოვლენათა შორის დროის ინტერვალების სერიების ტესტირება პროექტის ფარგლებში შექმნილი პროგრამული პაკეტით.

პროექტის მეორე საანგარიშო პერიოდის განმავლობაში პროექტის ხელმძღვანელი თეიმურაზ მაჭარაშვილი მიწვეული იყო  საერთაშორისო კონფერენციაზე International Work-Conference, Time Series Analysis, რომელიც ჩატარდა 2017 წლის 18-20 სექტემბერი ესპანეთი ქ. გრანადა. პროექტის ფარგლებში კვლევის შედეგებზე მიწისძვრებს შორის მოლოდინის დროების, მონაცემთა მასივების მახასიათებლების კვლევის შედეგებზე მომზადდა და 2018 წლის ზაფხულში Springer-ის გამომცემლობის მიერ წიგნში “Time Series Analysis and Forecasting” გამოქვეყნდა სტატია –  Teimuraz Matcharashvili, Natalia Zhukova, Tamaz Chelidze,Evgeni Baratashvili, Tamar Matcharashvili and Manana Janiashvili, The Analysis of Variability of Short Data Sets Based on Mahalanobis Distance Calculation and Surrogate Time Series Testing, Springer, Time Series Analysis and Forecasting, 2018, pp.275-287. doi.org/10.1007/978-3-319-96944-2_19.

პროექტის ხელმძღვანელი თეიმურაზ მაჭარაშვილი მიწვეული იყო პროექტის უცხოელი კონსულტანტის პროფ. ზბიგნევ ჩეხოვსკის მიერ პოლონეთში ქ. ვარშავაში პოლონეთის მეცნიერების აკადემიის გეოფიზიკის ინსტიტუტში. ვიზიტი შედგა 2018 წლის 4 აგვისტოდან 11 აგვისტომდე. ვიზიტის განმავლობაში განხილული იქნება პროფ. ზბიგნევ ჩეხოვსკისთან პროექტის ამოცანებთან დაკავშირებული მიმდინარე და შემდგომი სამეცნიერო თანამშრო მლობის საკითხები.

პროექტის ხელმძღვანელი თეიმურაზ მაჭარაშვილი მიწვეული იყო ევროპული სეიმოლოგიის კომისიის 36-ე გენერალურ ანსამბლეაზე (36th General Assembly of the European Seismological Commission (ESC)), რომელიც ჩატარდა მალტაში ქ. ვალეტა 2018 წლის 2-7 სექტემბერს. კონფერენციაზე წარდგენილი იქნა პრეზენტაცია პროექტის ამოცანების შესრულების შედეგებზე და აბსტრაქტი გამოქვეყნდა კონფერენციის აბსტრაქტების კრებულში „Book of Abstracts of the 36th General Assembly of the European Seismological Commission“ – აბსტრაქტის სახელწოდებაა: „Variability in the Degree of Regularity of Temporal Distribution of Earthquakes in South California”.

 

 

 

 

  1. 7. ბეჭდური პროდუქციის გამოცემა უცხოეთში

სტატიები

ავტორი/

ავტორები

სტატიის სათა-ური, დიგიტალური საიდენტიფიკაციო კოდი DOI ან ISSN ჟურნალის/

კრებულის დასახელება და  ნომერი/ტომი

გამოცემის ადგილი, გამომცემლობა გვერდების რაოდენობა
1 Teimuraz Matcharashvili, Takahiro Hatano, Tamaz Chelidze, Natalia Zhukova Simple statistics for complex Earthquake time distributions.

https://doi.org/10.5194/npg-25-497-2018

Nonlin. Processes Geophys., 25, 497–510, 2018

 

Copernicus Publications,

Germany

 

14
          წარმოდგენილ ნაშრომში ჩვენ გამოვიკლიეთ მიწისძვრების დროში განაწილების სტატისტიკური მახასიათებლები, აღებული სამხრეთ კალიფორნიის მიწისძვრების კატალოგიდან. მონაცემების ანალიზისთვის გამოყენებული იქნა მარტივი სტატისტიკური მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია დროში განაწილების მოვლენების დროის ინტეგრალური გადახრის (IDT) დაანგარიშებაზე. კვლევის მთავარი მიზანია – განვსაზღვროთ თუ როდის მიწისძვრის დროში განაწილების პროცესი ხდება შემთხვევითი.  შემთხვევითი.  (IDT)  მეთოდის ეფექტურობა შესწავლილი იქნა სხავდასხვა პირობების და პუასონის პროცესის რეგრესიის დროს აკუსტიკური ჩანაწერების და სიმულირებული ფერადი ხმაურის მონაცემთა მასივებზე.  გამოყენებული იქნა კომპლექსური მონაცემთა ანალიზის სტანდარტული მეთოდები, როგორიცაა ენერგიის სიხშირის სპექტრის რეგრესია, Lempel და Ziv სირთულე, და რეკურენტული რაოდენობრივი ანალიზი, ასევე მულტისქეილინგური ენტროპიის გათვლები. სიმულირებული მოდელის მონაცემთა მასივების IDT გამოთვლების მეთოდის ტესტირების შემდეგ, ჩვენ გამოვიკლიეთ მოვლენათა სიხშირის ვარიაცია სამხრეთ კალიფორნიის კატალოგის მაგალითზე. ანალიზი ჩატარდა სხვადასხვა პერიოდებისათვის და მაგნიტუდის სხავასხვა მნიშვნელობისთვის.  აღმოვაჩინეთ, რომ მიწისძვრის დროის განაწილება იცვლება კატალოგის შესაბამისად.  კერძოდ, ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ხშირ შემთხვევაში, ლოკალური მცირე სეისმურობის აქტივობასთან შედარებით მიწისძვრის დროის განაწილება ნაკლებად შემთხვევითია ძლიერი მოვლენების დროს. გარდა ამისა, აღსანიშნავია, რომ ძლიერი მიწისძვრა ხდება IDT მნიშვნელობის ზრდის პერიოდში.
2 Mnatsakanov, R.M., Sborshchikovi, A. Recovery of quantile and quantile density function using the frequency moments.

https://doi: 10.1016/j.spl.2018.04.022

Statistics and Probability Letters

140, 53-62, 2018

Elsevier,

Netherlands

10
     აღნიშნულ ნაშრომში არის შესწავლილი კვანტილის და კვანტილის სიმკვრივის ფუნქციების აპროქსიმაციის პრობლემა, ცნობილია სიხშირული მომენტების მნიშვნელობების დროს. მოცემულ გრაფიკული გამოსახულებაზე ნაცვენებია აპროქსიმაციების ქცევა. კერძოდ, კონსტუქციის ემპირიული ანალოგების გამოყენებისას, შეგვიზლია მივიღოთ კვანტილის და კვანტილის სიმკრივის ფუნქციის შეფასება.  L2 ნორმით სიმულირებული საშუალო ცდომილება  უნდა შეფასდეს კვანტილის სიმკრივის ფუნქციის განსაზღვრისასთვის. ასეთი კონსტუქციებიის ქცევის შეფასებისას, შეისწავლება რისკის მოდელებში დეფიციტის ლოდინის დონე.
3 Teimuraz Matcharashvili, Natalya Zhukova, Tamaz Chelidze,  Evgeni Baratashvili, Tamar Matcharashvili, Manana Janiashvili The analysis of variability of short data sets based on Mahalanobis distance calculation and surrogate time series testing

https://doi.org/10.1007/978-3-319-96944-2_19

 

 

 

Time Series Analysis

and Forecasting, 275-288,

2018

 

 

 

 

 

Springer,

Cham, Switzerland

14
     აღნიშნულ ნაშრომში წარმოდგენილია მოკლე დროითი სერიების დამუშავების საუკეთესო მიდგომა, რომელიც დაფუძვნებულია Mahalanobis მანძილის მრავალგანზომილებიან დაანგარიშებაზე და კომბინირებულია სუროგატული დროითიი სერიების ტესტირებასთან. რთული პროცების დროს წარმოქმნილი ცვლილებების დიფერენცირების შესაძლებლობის ტესტირება წარმოდგენილი მიდგომის მეთოდით ჩატარდა სხვადასხვა წარმოშობის მონაცამებზე. ჩვენ გამოვიყენეთ სეისმოლოგიური, მეტეოროლოგიური, ფიზიოლოგიური და ეკონომიკური მონაცემები. მაგალითად, ჩვენ გამოვიკლიეთ მიწისძვრებს შორის დროების (IET), მიწისძვრებს შორის მანძილის (IED) და მაგნიტუდების თანმიმდევრობის სხვაობის (DM) მონაცემთა მასივები, რომელიც დაკომპლექტდა სამხრეთ კალიფორნიის მიწისზვრების კატალოგიდან  საქართველოს, ქ. თბილისის ჰაერის მაქსიმალური ტემპერატურის ცხელი და ცივი დღეების ყოველწლიური რაოდენობის მონაცემებიდან. ასევე გამოვიკლიეთ ადამიანების არტერიული სისტოლური და დიასტოლური წნევის მონაცემები, როგორც ეკონომიკური თავისუფლების ინდექსი (IEF) და სამხრეთ კავკასიის სამი ქვეყნის გაცვლითი კურსის მონაცემები. ნაჩვენები იქნა, რომ აღწერილი მეთოდი ეფექტურია სხვადასხვა ბუნებრივი რთული პროცესების დინამიკური ცვლილებების შეფასებისათვის შედარებით მოკლე დროით სერიების მონაცემების დამუშავებისას.
4 Teimuraz Matcharashvili, Tamaz Chelidze, Zurab Javakhishvili, Natalya Zhukova, Nato Jorjiashvili, Ia Shengelia, Ekaterine Mepharidze, Aleksandre Sborshchikovi Analysis of the Complexity of Seismic Data Sets: Case Study for Caucasus.

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00001-8.

Complexity of Seismic Time Series, 3-24, 2018 Elsevier,

Netherlands

22
        წარმოდგენილ ნაშრომში აღწერილია მიწისძვრების დინამიკური პროცესების  შესწავლა და მონაცემების დამუშავების თანამედროვე ანალიზის წრფივი და არაწრფივი მეთოდების გამოყენება. ნაშრომში კავკასიის კატალოგის (1960-2014 წწ.) მაგალითზე გამოკვლეული იქნა  სეისმური ხმაურის ჩანაწერები. კატალოგი დამუშავდა თანამედროვე მეთოდების (სიხშირული რეგრესია, DFA(ტრენდმოცილებული ფლუქტუაციური ანალიზის), MF-DFA (მულტიფრაქტალური ტრენდმოცილებული ფლუქტუაციური ანალიზის),  RQA(რეკურენტული რაოდენობრივი ანალიზის) გამოყენებით  და მიღებული იქნა ინტერვენტ დროის (IET) და ინტერვენტ მანძილის (EID) მონაცემთა ახალი მასივი. კვლევის შედეგებიდან ჩანს, რომ მიწისძვრების დროში და სივრცეში განაწილება წარმოადგენს გრძელპერიოდიან კორელაციას. სხვადასხვა პერიოდისთვის მონაცემების დაკვირვების დროს დადგინდა პერსისტენტულობის კოეფიციენტის ცვლილება.  სეისმური ხმაურის მონაცემებზე ნაჩვენები იქნა, რომ დროის მოკლე ინტერვალში სეისმურ პროცესებს გააჩნიათ სხვადასხვა  სტოქასტური ბუნების სტრუქტურა, ე.წ. მულტიფრაქტალური ბუნება. აღსანიშნავია, რომ სეისმური ხმაურის მონაცემების განაწილება განსხვავდება აქტიური და პასიური სეისმური აქტიურობის დროს. სეიმური აქტიურობის დროს დედამიწის ზედაპირის რხევა ახლოს არის პერსისტენტულ გრძელ-პერიოდულ კორელაციასთან, ხოლო მშვიდი პერიოდისთვის დაიკვირვება სტოქასტური კომპლექსური ბუნება. სტოქასტური მოდელის რეკონსტრუქციის გამოყენების დროს, ონის სეისმური სადგურიდან მიღებული მონაცემების გამოკვლევისას, დედამიწის ვერტიკალური სიჩქარის ფლუქტუაციურ მონაცემებში   აღმოჩენილი იქნა ცვლილებები. კვლევების შედეგებიდან გამომდინარე, ნაშრომში აღწერილი მეთოდების გამოყენება შეიძლება ლოკალური სეისმური ხმაურის დინამიკური ცვლილებების შესწავლის დროს.
5 Tamaz Chelidze, Temur Matcharashvili, Nodar Varamashvili, Ekaterine Mepharidze, Dimitri Tephnadze, Zurab Chelidze Complexity and Synchronization Analysis in Natural and Dynamically Forced Stick-Slip: A Review

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00009-2

 

Complexity of Seismic Time Series, 275-320, 2018 Elsevier,

Netherlands

46
       აღნიშნულ ნაშრომში წარმოდგენილია სტიქ-სლიპ პროცესის მექანიკური და ელექტრომაგნიტური ფორსინგის ლაბორატორიული ექსპერიმენტების შედეგები. დახარისხდა და დამუშავდა სხვადახვვა გარე პირობების ზეგავლენის დროს მიღებული ცდების აკუსტიკური ემისიის (AE) მონაცემები. შეფასდა სინქრონიზაციის არსებობა სუსტი და ძლიერი ფორსინგის ზემოქმედებისას. შეფასდა სინქრონიზაციის დონის ცვლილება. შერჩეული იქნა აკუსტიკური ემისიის (AE) მონაცემები წრფივი და არაწრფივი ანალიზის დამუშავების მეთოდები.
6 Tamaz Chelidze, Natalya Zhukova, Temur Matcharashvili Phase Space Portraits of Earthquake Time Series of Caucasus: Signatures of Strong Earthquake Preparation.

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813138-1.00012-2

Complexity of Seismic Time Series, 419-436, 2018 Elsevier,

Netherlands

18
      მიწისძვრების დროითი სერიების (ETS) სტატისტიკურმა ანალიზმა აჩვენა, რომ სეიმური კატალოგი ერთდროულად შეიცავს  დამოუკიდებელ და კორელაციურ  მონაცემებს(კლასტერებს).

წარმოდგენილ ნაშრომში განხილული იქნა სეისმური ატრაქტორების არსებობის შესაძლებლობა, რაც შეესაბამება არავულკანულ რეგიონებში ქაოსის დეტერმინირებას (კავკასიის მაგალითი). ანალიზიდან ჩანს, რომ ფაზომ რეჟიმში ტრაექტორიები არარეგულარულია, თუ არ იქნა გამოყენებული ფილტრები (მაგ. სავიცკი-გოლეას) 10 დრიანი ფანრით 1 ბიჯით. ერთ დღიანი ბიჯი ნიშნავს იმას, რომ ფანჯრის მონაცემები ერთნაერია და ნატლად ასახება ატრაქტორების გრაფიკულ გამოსახლებაზე. თუ გამოვიკვლევთ სხვადასხვა ფანჯრებს , ატრაქტორის სურატი მაინთ გამოხატულია, მაგრამ ტრაეტორიება არაგლუვია. განხილული იქნა სპიტაკის და რაჭის ძლიერი მიწისძვრების შემთხვევები. ანალიზის დროს ფაზუს სურათში დაიკვირვებოდა სხვადასხვა ანომალიები, რომლებმაც წარმოქმნეს მსგავსი სტრუქტურის ორბიტები. კერძოს, ეს ეფექტი შეიძლება გამოყენებული იქნეს დროით სივრცეში  მიწისძვრების წინამორბედების აღმოჩენისას. მაგრამ მიწისძვრების დიდ მანძილებზე გავრცელება შეიძლება მკვეთრად შეცვალოს ფაზური სურათი და  მომავალში აუცილებელია ამ ეფექტის საფუძვლიანად შესწავლა.

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. 8. სამეცნიერო ფორუმების მუშაობაში მონაწილეობა

 

უცხოეთში

 

მომხსენებელი/

მომხსენებლები

მოხსენების სათაური ფორუმის ჩატარების

დრო და ადგილი

1 ალექსანდრე სბორშჩიკოვი Dynamical features of acoustic emission of natural and forced stick-slip process მე-11 საერთაშორისო კონფერენციაზე ქაოსი 2018: არაწრფივი ანალიზის და მოდელირების საერთაშორისო კონფერენცია: თეორია და გამოყენება /CHAOS 2018 /The 11th International Conference: An International Conference on Non Linear Analysis and Modeling: Theory and Applications)

 

5-8 ივნისი, 2018

იტალია, . რომი

2 თეიმურაზ მაჭარაშვილი Variability in the degree of regularity of temporal distribution of Earthquakes in south California ევროპული სეიმოლოგიის კომისიის 36-ე გენერალურ ანსამბლეაზე (36th General Assembly of the European Seismological Commission (ESC))

 

2-7 სექტემბერი, 2018  

მალტა, . ვალეტა