Автореферат (Связь между атмосферно-электрическими и геоакустическими возмущениями на Камчатке)

На правах рукописиМищенко Михаил АлександровичСВЯЗЬ МЕЖДУ АТМОСФЕРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИИ ГЕОАКУСТИЧЕСКИМИ ВОЗМУЩЕНИЯМИ НА КАМЧАТКЕ25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукс. Паратунка, Елизовский р-н, Камчатский край – 20162Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институтекосмофизических исследований и распространения радиоволн Дальневосточного отделенияРоссийской академии наукНаучный руководитель:Марапулец Юрий Валентинович, кандидат технических наук,доцент, Федеральное государственное бюджетное учреждениенаукиИнституткосмофизическихисследованийираспространения радиоволн Дальневосточного отделенияРоссийской академии наук, заведующий лабораториейакустических исследованийНаучный консультант:Руленко Олег Петрович, кандидат физико-математическихнаук, Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточногоотделения Российской академии наук, старший научныйсотрудник лаборатории сейсмологииОфициальные оппоненты:МОРОЗОВ Владимир Николаевич, доктор физикоматематическихнаук,Федеральноегосударственноебюджетное учреждение «Главная геофизическая обсерваторияим.

А.И.Воейкова», заведующий отделом физики облаков иатмосферного электричестваФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ Александр Викторович, кандидатфизико-математических наук, Федеральное государственноебюджетное учреждение Арктический и антарктический научноисследовательский институт, старший научный сотрудниклаборатории ионосферных исследованийВедущая организация:Санкт-Петербургский филиал Федерального государственногобюджетного учреждения науки Института земного магнетизма,ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.ПушковаРоссийской академии наукЗащита диссертации состоится «___» _________ 2016 г. в _____ часов на заседании советаД 212.232.35 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университетепо адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Средний пр., В.О., дом 41/43, ауд.

304.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургскийгосударственныйуниверситет»инасайтепоадресуhttp://spbu.ru/science/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/741.html .Автореферат разослан «___» __________ 2016 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.232.35кандидат физ.-мат.

наук,Кубышкина Марина Валерьевна3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияВ работе рассматривается актуальная проблема взаимодействия геофизических полей привоздействии литосферы на атмосферу, которое определяется динамикой литосферных процессов и интенсивно происходит на границе этих геосфер. Наиболее сильно литосферноатмосферное воздействие проявляется в сейсмоактивных регионах на заключительной стадииподготовки землетрясений, когда усиливается деформирование пород [1–4, 16].

Исследования автора посвящены влиянию процесса деформирования приповерхностных осадочныхпород на поведение атмосферного электрического поля у поверхности земли. В качестве индикатора активизации деформирования пород рассматривается возникающее при этом излучение упругих волн – геоакустическая эмиссия.Глобальная атмосферно-электрическая токовая цепь подвержена внешним воздействиям,среди которых присутствуют галактические космические лучи, солнечный ветер и др. В региональном масштабе эти воздействия обусловлены метеорологическими факторами, антропогенными источниками, а также процессами в литосфере.

Область исследования даннойработы ограничена изучением влияния приповерхностных литосферных источников в сейсмоактивном регионе на атмосферное электрическое поле у поверхности земли.В сейсмоактивных регионах при спокойной погоде регистрируются аномальные возмущения атмосферного электрического поля (АЭП) у поверхности земли, которые возникают взоне подготовки землетрясений и связаны с деформированием приповерхностных пород [14].Они наблюдаются в интервале до полутора суток перед землетрясениями и удалении – первые сотни километров от эпицентра.

Результаты геоакустических исследований на Камчатке[10, 11] показали, что при усилении деформирования приповерхностных осадочных пород врезультате относительных микросмещений их фрагментов возникают предсейсмические аномальные возмущения высокочастотной геоакустической эмиссии (ГАЭ). Они наблюдаютсяна частотах единицы килогерц и имеют аналогичное с аномалиями АЭП время упреждения.Общая деформационная природа тех и других возмущений вместе с одинаковыми особенностями их проявления служат основанием для исследования связи между аномальными возмущениями АЭП и ГАЭ.Решение задач по изучению связи между разными по своей природе рассматриваемымиполями обеспечивается уникальным аппаратно-измерительным комплексом, созданным дляпроведения совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений.

Полученные данные позволили рассмотреть влияние процессов, протекающих в приповерхностных осадочных породах на заключительной стадии подготовки землетрясений, на поведениеАЭП. Результаты исследований актуальны для понимания физики воздействия литосферы наатмосферу во время активизации сейсмотектонического процесса и появления предвестниковземлетрясений в литосфере и атмосфере.Предмет исследования – связь между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород.Целью работы является исследование связи между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустическойэмиссии приповерхностных осадочных пород.Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:1.

Выполнен аналитический обзор современного состояния исследований в области атмосферного электричества и акустической эмиссии.2. Разработан метод одновременных измерений, который реализован в созданном аппаратно-измерительном комплексе, и проведены совместные атмосферно-электрическиеи геоакустические наблюдения в сейсмоактивном регионе.43. Исследованы аномальные возмущения атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии в условиях спокойной погоды.4. Исследованы особенности связи между аномальными возмущениями атмосферногоэлектрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии.5. Проанализирована статистика появления предсейсмических аномальных возмущенийатмосферного электрического поля в летне-осенние периоды 2006–2012 гг.

и геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.Научная новизна работыВыполнены одновременные наблюдения атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии, генерируемой приповерхностнымиосадочными породами. Для проведения таких наблюдений разработан и реализован уникальный аппаратно-измерительный комплекс. Впервые в сейсмоактивном регионе обнаруженыодновременные возмущения атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии.Впервые исследована связь между возмущениями атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии, при использовании непараметрического корреляционного анализаобнаружена ее высокая статистическая значимость.

Проведен анализ статистики появленияпредсейсмических аномальных возмущений атмосферного электрического поля в летнеосенние периоды 2006–2012 гг. и геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.Практическая ценность работыРабота выполнена в соответствии с Программами фундаментальных научных исследований Президиума РАН «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы», научными темами и планами работ ИКИР ДВО РАН,проектами ДВО РАН № 05-1-02-051, № 06-I-П16-070, № 09-III-А-02-043, № 12-III-А-07-107.Полученные результаты исследований динамики атмосферного электрического поля уповерхности земли представляют интерес для понимания процессов, протекающих при воздействии литосферы на атмосферу в сейсмоактивном регионе, и вместе с анализом динамикидругих полей могут быть использованы при разработке систем оповещения о сейсмическойопасности.Оригинальность разработанных автором программных продуктов подтверждена свидетельствами о регистрации разработок № 10029 от 21.02.2008 и № 19789 от 24.12.2013, свидетельством о регистрации базы данных № 2015620747 от 14.05.2015 и патентом на изобретение № 256338 от 21.08.2015.Личный вкладАвтор работы принимал непосредственное участие в разработке программного обеспечения, установке, калибровке и эксплуатации аппаратно-измерительного комплекса, созданногодля совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений.

Участвовал вобобщении и анализе полученных результатов и обосновании наблюдаемых эффектов. Вместе с соавторами принимал участие в подготовке материалов для 21 научного мероприятия,на девяти из которых выступал лично, и участвовал в подготовке 41 научной публикации.Принимал участие в рассмотрении связи между атмосферным электрическим полем и геоакустической эмиссией. Проанализировал возмущения атмосферного электрического поля игеоакустической эмиссии, исследовал их амплитудно-временные характеристики и предложил критерии выделения аномальных возмущений. Сопоставил атмосферно-электрические игеоакустические возмущения с поведением метеорологических величин.

Провел анализ статистики появления возмущений атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии перед землетрясениями. Разработал подсистему частотно-временной обработки цифровых данных, которая надежно работает в режиме реального времени в составе подсистемырегистрации геоакустической эмиссии. Разработал пакет программ для совместной визуализации, обработки и анализа результатов измерений атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии.5Основные положения, выносимые на защиту:1. Обнаружены одновременные возмущения атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии, которые могут проявляться в сейсмически спокойные периоды и на заключительной стадии подготовкиземлетрясений.2. Выявлена статистически высокозначимая корреляционная связь между аномальнымивозмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии.3.