Автореферат (1150498)
Текст из файла
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЗолотов Олег ВладимировичЭФФЕКТЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙВ ВАРИАЦИЯХ ПОЛНОГО ЭЛЕКТРОННОГО СОДЕРЖАНИЯИОНОСФЕРЫ25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учѐной степеникандидата физико-математических наукМурманск – 2015РаботавыполненавФедеральномгосударственномбюджетномобразовательномучреждениивысшегопрофессиональногообразованияФедерального агентства по рыболовству «Мурманский государственныйтехнический университет» (ФГБОУ ВПО «МГТУ», г. Мурманск)Научный руководитель:доктор физико-математических наук, профессор,главный научный сотрудник ФГБОУ ВПО «Мурманскийгосударственный технический университет»НАМГАЛАДЗЕ Александр АндреевичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, главныйнаучный сотрудник ФГБУН «Институт космическихисследований» Российской академии наукПУЛИНЕЦ Сергей Александровичкандидат физико-математических наук, доцентФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет»СМИРНОВА Наталья АлексеевнаВедущая организация:Западное отделение ФГБУН «Институт земногомагнетизма, ионосферы и распространения радиоволним.
Н. В. Пушкова» Российской академии наукЗащита диссертации состоится «»2015 г. вна заседаниидиссертационного совета Д 212.232.35 по защите диссертаций на соискание ученойстепени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наукприСанкт-Петербургскомгосударственномуниверситетепоадресу:199034, г.
Санкт-Петербург, Средний пр., В.О., дом 41/43, ауд.304.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «СанктПетербургский государственный университет» и на сайте по адресуhttp://spbu.ru/science/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/470 .Автореферат разослан «»Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.232.35кандидат физ.-мат. наук2015 г.Кубышкина М.В.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Задача прогноза землетрясений, будучичрезвычайно важной из-за огромного количества человеческих жертв в результатесильных сейсмических событий и их влияния на инфраструктуру и среду обитаниячеловека, до настоящего времени не решена. Изначально надежды на еѐ решениесвязывались с наращиванием традиционных для сейсмологии средств наблюдений,таких как сети сейсмических станций, а поиск предвестников землетрясенийосновывался на анализе записей сейсмографов, данных по деформациям земнойкоры, геохимическим параметрам, магнитным и электрическим полям и др.Отсутствие успехов в построении надѐжной методики прогноза землетрясенийтрадиционными средствами мониторинга сейсмической активности привелок пониманию необходимости междисциплинарного подхода.Неотъемлемой частью задачи прогноза землетрясений является обнаружениеих предвестников, в том числе в параметрах ионосферной плазмы, реагирующейна воздействия «сверху» – от Солнца и околоземного космоса, – и «снизу» –от особенностей тропосферной циркуляции, рельефа местности, тайфунов,циклонов, извержений вулканов, цунами, землетрясений, техногенных катастроф.Реакция ионосферы на изменения солнечной и геомагнитной активностипроявляется преимущественно в виде геомагнитных бурь и суббурь,перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) и внезапных ионосферныхвозмущений (ВИВ).В последние годы появилось множество работ, посвящѐнных исследованиюаномальных вариаций ПЭС (полное электронное содержание – количествоэлектронов, содержащихся в столбе единичного сечения с основаниему поверхности Земли и до высоты пролѐта спутника или некоторой эталоннойвысоты) ионосферы в качестве возможных предвестников землетрясений.
Всплескпубликаций связан с развитием сети наземных приѐмников сигналов спутниковнавигационных систем (ГЛОНАСС, GPS), обеспечивающих радиопросвечиваниеионосферы на частотах 1.2 ГГц и 1.5 ГГц, и с появлением в 1998 г. глобальных картПЭС ионосферы, что позволило начать в них поиск особенностей, связанныхс протекающими в литосфере процессами подготовки сильных сейсмическихсобытий. Обобщение результатов исследований морфологических особенностейвариаций ПЭС перед землетрясениями позволило выявить существование связимежду сильными сейсмическими событиями и возмущениями ПЭС, оценитьпространственные и временные масштабы сейсмогенных аномалий.
Тем не менее,интенсивность возмущений ПЭС от геомагнитных бурь и суббурь сопоставимапо величине или превосходит сейсмогенные возмущения ПЭС ионосферы, поэтомуследует установить признаки, позволяющие выделять сейсмогенные аномалии4на фоне геомагнитных возмущений, чтобы иметь возможность для построениясредств автоматической идентификации предвестников. Однако к настоящемувремени общепринятая схема развития сейсмогенныхПЭС-аномалийне разработана, а приводимые признаки аномалий и их количественные оценкизачастую противоречивы из-за отсутствия единой методики обработки и анализаданных GPS-мониторинга в целях выявления предвестников землетрясений.Физические механизмы связи литосферных процессов подготовки землетрясенийи порождаемых ими ионосферных возмущений являются предметом научнойдискуссии.
Гипотезы о физических механизмах осуществления литосферноионосферных взаимодействий детально не проработаны с использованиемсовременных методов физико-математического моделирования. В то же времявариации, связанные с сильными землетрясениями и процессами их подготовки, –это один из видов изменчивости ионосферы, который нужно учитыватьпри моделировании связей системы «литосфера-атмосфера-ионосфера».Целью диссертационной работы является исследование ионосферныхэффектов процессов подготовки сильных Mw≥5 землетрясений в вариациях ПЭСс применениемметодовфизико-математическогомоделированияи статистического анализа данных наблюдений.Для достижения поставленной цели сформулированы и решены авторомследующие задачи:1) Выявить в ПЭС ионосферные эффекты процессов подготовки Mw≥5землетрясений в околоэпицентральной и магнитосопряжѐнной к ней областяхпутѐм анализа ряда конкретных сильных сейсмических событий для различныхгелиогеофизических условий: день, ночь, различная геомагнитная активность,разные широтные зоны.
Произвести сопоставление полученных результатовс представленным в литературе набором признаков ионосферных предвестниковземлетрясений (ИПЗ), и проанализировать результаты этого сопоставления.Провести исследование зависимости характеристик ИПЗ от метода определенияневозмущѐнного состояния.2) Осуществить математическое моделирование отклика ПЭС ионосферына воздействияэлектрическихполейсейсмическогопроисхожденияс использованием глобальной трѐхмерной нестационарной самосогласованноймодели верхней атмосферы Земли UAM и произвести сопоставление модельныхвозмущений ПЭС с наблюдениями.3) Выявить пространственные распределения сейсмогенного электрическогопотенциала и вертикальных токов (для ионосферных высот), требуемыедля формирования наблюдавшихся областей возмущѐнного ПЭС, и сопоставить их5с реально существующими токами (и полями) в глобальной электрической цепи.4) Дать физическую интерпретацию выявленных особенностей ПЭСионосферы в периоды подготовки сильных сейсмических событий.Метод исследования.
Исследования осуществлены 1) с привлечениемстатистических методов обработки данных наблюдений, в основном GPS ПЭСионосферы; 2) методом физико-математического моделирования с использованиемглобальной трѐхмерной нестационарной самосогласованной модели верхнейатмосферы Земли UAM. Модель UAM описывает термосферу, ионосферу,плазмосферу и магнитосферу путѐм совместного решения системыквазигидродинамических уравнений непрерывности, движения, теплового балансаи уравнения для электрического потенциала, учитывает расхождение геомагнитнойи географической осей Земли.
Для задания сейсмических воздействийна ионосферу в уравнение для электрического потенциала дополнительно введеныграничные условия, отражающие появление дополнительных сейсмогенныхпотенциалов на границах эпицентральной области. Результаты модельных расчѐтовсопоставлены с данными наземных и спутниковых измерений. Для проверкинадѐжности установленных характеристик ИПЗ относительные отклонения ПЭСионосферы рассчитаны с использованием нескольких методов определенияспокойного невозмущѐнного состояния.Достоверность и обоснованность полученных результатов обусловленадостоверностью и надѐжностью определения ПЭС ионосферы по даннымрадиопросвечивания ионосферы сигналами систем глобального позиционированияи применяемых методик восстановления вертикального ПЭС; обоснованностьювыявления аномалий на основе анализа этих данных; физической обоснованностьюхорошо известных формулировок базовых законов сохранения (уравненийнепрерывности, движения, теплового баланса) и уравнения для электрическогопотенциала, совместно решаемых в физико-математической модели верхнейатмосферы Земли UAM; апробированностью модели UAM; согласием результатоврасчѐтов автора с данными наблюдений параметров ионосферной плазмы,с модельными результатами других исследователей, и согласием полученныхоценок величин сейсмогенных токов с наблюдающимися токами в глобальнойэлектрической цепи.Научная новизна диссертационной работы заключается в комплексномисследовании ИПЗ в ПЭС ионосферы на основе электромагнитного механизмаих формирования (с учѐтом вытекающего из этого механизма требованиямагнитной сопряжѐнности) с использованием современной гидродинамической6модели верхней атмосферы Земли, в которую введены параметры и воздействия,связанные с процессами, протекающими в литосфере и имеющими сейсмическуюприроду.В результате:1) на основе анализа вариаций ПЭС ионосферы перед землетрясениямивпервые выявлены эффекты положения терминатора и подсолнечной точкина ИПЗ.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
