Как большие данные меняют геофизику — от землетрясений до ядерных испытаний

Комитет по геофизике твёрдой Земли (COSEG) Национальных академий наук, инженерии и медицины США провёл 3 июня 2026 года весеннее заседание под названием «Использование масштабных данных в геофизических областях и приложениях». Мероприятие открыто для широкой публики в формате трансляции и посвящено тому, как лавинообразный рост геофизических данных — от сети сейсмических станций до спутниковых радаров — трансформирует науку о строении и динамике Земли и что встаёт на пути этой трансформации.

«Науки о данных становятся опорным столбом геофизики наравне с теорией, наблюдениями и экспериментом», — формулирует ключевую идею заседания его программное описание.

Участники и организаторы представляют Министерство энергетики, NASA, Национальный научный фонд (NSF) и Геологическую службу США (USGS) — четыре главных федеральных ведомства, финансирующих геофизические исследования. Комитет возглавляет профессор Джессика Уоррен (Jessica M. Warren), геохимик Университета Делавэра и научный сотрудник Смитсоновского института.

Зачем геофизике потребовались большие данные

Геофизика традиционно строилась на трёх опорах: теоретических моделях, физических наблюдениях (сейсмических, гравиметрических, магнитных) и лабораторных экспериментах. На протяжении десятилетий главным дефицитным ресурсом были сами данные: сейсмические станции стоили дорого, спутники несли ограниченную полезную нагрузку, а оцифровка архивов шла медленно.

Сегодня ситуация перевернулась. Глобальная сеть сейсмических станций насчитывает тысячи узлов. Спутниковые системы интерферометрической радарной съёмки (InSAR) фиксируют деформации земной коры с точностью до миллиметра по всей поверхности планеты. Многолучевые гидрографические съёмки картируют дно океана с разрешением в метры. Координированные сети мониторинга в реальном времени порождают терабайты данных ежедневно.

Проблема теперь — не получить данные, а разобраться в них. Именно эту задачу и разбирает заседание COSEG.

Три главные темы и их практическое значение

Программа весеннего заседания структурирована вокруг трёх взаимосвязанных блоков.

Первый — инновации в методах анализа данных. Речь идёт о применении машинного обучения к геофизическим задачам: автоматическое обнаружение и классификация землетрясений из непрерывных сейсмических потоков, выделение скрытых закономерностей в данных гравитационного поля, интерпретация магнитных аномалий, выявляющих глубинную структуру коры. Ключевая ставка — переход от «ручного» разбора специалистами к автоматизированным конвейерам обработки, способным работать в масштабе.

Второй блок — применения данных в разных разделах геофизики: сейсмологии, геодезии, геодинамике. Здесь вопросы сугубо прикладные: как координированные наблюдения из нескольких источников позволяют лучше предсказывать оползни и оценивать сейсмический риск? Как спутниковые данные деформации помогают восстанавливать очаговые параметры землетрясений в реальном времени?

Третий, пожалуй, самый практически значимый для политики, — сквозные проблемы: интероперабельность данных, их открытость и подготовка кадров. Это вопрос о том, могут ли данные, собранные одной сетью или ведомством, быть использованы другими — и есть ли у следующего поколения учёных необходимые компетенции для работы с ними.

Ключевые темы и вызовы, обсуждаемые на заседании:

• Интеграция разнородных данных: объединение сейсмических, спутниковых, гравиметрических и геодезических потоков в единые модели требует стандартизированных форматов и общих инфраструктурных платформ.
• Машинное обучение для обнаружения опасностей: алгоритмы, анализирующие непрерывные потоки сейсмических данных, способны выявлять и характеризовать события значительно быстрее и полнее, чем традиционные методы.
• Открытые данные как научная инфраструктура: COSEG исторически продвигает принцип открытого и свободного доступа к геофизическим данным — условие, без которого воспроизводимость результатов и международное сотрудничество невозможны.
• Мониторинг ядерных испытаний: одна из явных и постоянно расширяющихся задач COSEG — совершенствование геофизических методов обнаружения подземных взрывов для верификации договоров о ядерных испытаниях. Большие данные открывают новые возможности для различения сейсмических событий естественного и искусственного происхождения.
• Дефицит кадров: переход к data-driven подходу требует исследователей, владеющих одновременно геофизикой и науками о данных, — нынешние образовательные программы этот разрыв ещё не восполнили.
• Интероперабельность: форматы данных от разных агентств и сетей нередко несовместимы друг с другом, что тормозит совместный анализ.

COSEG в более широком контексте американской науки о Земле

Комитет по геофизике твёрдой Земли — в нынешнем виде существует с 2020 года (переименован из Комитета по сейсмологии и геодинамике, основанного в 2001-м). В его состав входят профессора Барбара Романович (Barbara A. Romanowicz, Калифорнийский университет в Беркли), Фредерик Симонс (Frederik J. Simons, Принстон), Марк Хиршманн (Marc M. Hirschmann, Миннесота), геодезист Р. Стивен Нерем (R. Steven Nerem, Колорадо) и другие ведущие специалисты страны. Каждый из членов представляет конкретную дисциплину — от внутреннего строения планеты до геодезии и мониторинга стихийных бедствий.

Заседание проводится на фоне ряда актуальных событий. В 2025–2026 годах NSF финансировал крупнейший в истории США проект по созданию распределённой сети геофизических датчиков — EarthScope Consortium, объединяющей данные сетей USArray, PBO и SAFOD. Параллельно AI4Earth, совместная инициатива Microsoft и NASA, запустила в 2025 году инструменты машинного обучения для обработки геофизических рядов данных в открытом доступе.

USGS в 2025 году опубликовал новое Национальное сейсмическое опасностное картирование — с использованием данных нового поколения и переработанных алгоритмов — это самое масштабное обновление с 2014 года. Его методология прямо связана с вопросами, которые разбирает весеннее заседание COSEG.

Запись мероприятия доступна публично на сайте Национальных академий.

Источник: Committee on Solid Earth Geophysics, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Spring Meeting 2026: «Harnessing Massive Data Across Geophysical Domains and Applications»