Диссертация (1150499)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО РЫБОЛОВСТВУ«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»(ФГБОУВПО «МГТУ»)на правах рукописиЗолотов Олег ВладимировичЭФФЕКТЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ВАРИАЦИЯХПОЛНОГО ЭЛЕКТРОННОГО СОДЕРЖАНИЯ ИОНОСФЕРЫ25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:доктор физ.-мат. наук, профессорНамгаладзе А.А.Мурманск – 20152СодержаниеВведение ...........................................................................................................................4Глава 1. Проблема обнаружения и выявления свойств ионосферныхпредвестников землетрясений (обзор) ........................................................................121.1.
Волновые и плазменные эффекты .....................................................................131.2. Ионосферные предвестники землетрясений в вариацияхполного электронного содержания ..........................................................................251.3. Физические механизмы формирования предвестников землетрясенийв полном электронном содержании ионосферы .....................................................291.4.
Заключение к Главе 1 ..........................................................................................33Глава 2. Поиски предвестников землетрясений в вариацияхполного электронного содержания ионосферы ........................................................352.1. Получение невозмущѐнной фоновой вариации .............................................352.2.
Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 8 января 2006 г.,Мw6.8, Китира, Южная Греция .................................................................................402.3. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 25 сентября 2005 г.,Мw7.5, Перу ................................................................................................................422.4. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 12 января 2010 г.,Mw7.0, Гаити ...............................................................................................................452.5. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясениями 1 января 2011 г.,Мw7.0, Аргентина и 2 января 2011 г., Мw7.1, Чили ................................................492.6. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 11 марта 2011 г.,Мw9.0, Япония ............................................................................................................532.7.
Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 23 октября 2011 г.,Мw7.1, Турция .............................................................................................................572.8. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 15 января 2009 г.,Мw7.4, Курильские острова .......................................................................................612.9. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 13 ноября 2006 г.,Мw6.8, Аргентина .......................................................................................................642.10. Вариации ПЭС ионосферы перед землетрясением 26 февраля 2005 г.,Мw6.8, Индонезия .......................................................................................................672.11 Исследование зависимости вычисленных относительных возмущенийПЭС ионосферы от ширины окна сглаживания ......................................................692.12.
Заключение к Главе 2 .......................................................................................733Глава 3. Численное моделирование вариаций полного электронногосодержания ионосферы, создаваемых сейсмогенными источниками(процессами подготовки землетрясений) ..................................................................793.1 Физический механизм формирования предвестников землетрясенийв полном электронном содержании ионосферы .....................................................793.2 Появление сейсмогенного электрического поля в ионосфере ........................813.3 Модель верхней атмосферы Земли UAM (Upper Atmosphere Model) ............853.4 Моделирование возмущений ПЭС ионосферы методом возмущенийэлектрического потенциала .......................................................................................903.4.1 «Синтетический» модельный случай .......................................................903.4.2 Моделирование вариаций ПЭС перед конкретными землетрясениямиметодом возмущений электрического потенциала ..........................................963.4.2.1 Землетрясение 8 января 2006 г., Китира (Южная Греция) .................973.4.2.2 Землетрясение 26 сентября 2005 г., Перу .............................................1013.4.2.3 Заключение к п.
3.4 Главы 3 ..................................................................1033.5 Моделирование сейсмогенных возмущений ПЭС ионосферыпутѐм задания вертикальных электрических токов,текущих между Землѐй и ионосферой над разломами ...........................................1083.5.1 Моделирование сейсмогенных возмущений ПЭС ионосферы путѐмзадания вертикальных электрических токов перед Мw7.0 землетрясением12 января 2010 г., Гаити .....................................................................................1133.5.2 Заключение к п.
3.5 Главы 3 .....................................................................1183.6 Заключение к Главе 3 ..........................................................................................119Заключение ......................................................................................................................123Список литературы ........................................................................................................1254ВведениеДиссертационнаяработапосвященаисследованиювозмущенийвполномэлектронном содержании (ПЭС, англ. TEC – Total Electron Content) ионосферы в периодыподготовки сильных сейсмических событий (землетрясений).Актуальность проблемы.
Задача прогноза землетрясений, будучи чрезвычайноважной из-за огромного количества человеческих жертв в результате сильныхсейсмических событий и их влияния на инфраструктуру и среду обитания человека,до настоящего времени не решена. Изначально надежды на еѐ решение связывалисьс наращиванием традиционных для сейсмологии средств наблюдений, таких как сетисейсмических станций, а поиск предвестников землетрясений основывался на анализезаписей сейсмографов, данных по деформациям земной коры, геохимическим параметрам,магнитным и электрическим полям и др.
Отсутствие успехов в построении надѐжнойметодикипрогнозаземлетрясенийтрадиционнымисредствамимониторингасейсмической активности привело к пониманию необходимости междисциплинарногоподхода.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,изверженийвулканов,ионосферынацунами,измененияземлетрясений,солнечнойитехногенныхгеомагнитнойкатастроф.активностиРеакцияпроявляетсяпреимущественно в виде геомагнитных бурь и суббурь, перемещающихся ионосферныхвозмущений (ПИВ) и внезапных ионосферных возмущений (ВИВ).В последние годы появилось множество работ, посвящѐнных исследованиюаномальных вариаций ПЭС (полное электронное содержание – количество электронов,содержащихся в столбе единичного сечения с основанием у поверхности Землии до высоты пролѐта спутника или некоторой эталонной высоты) ионосферы в качествевозможных предвестников землетрясений.
Всплеск публикаций связан с развитием сетиназемных приѐмников сигналов спутников навигационных систем (ГЛОНАСС –Глобальная Навигационная Спутниковая Система, GPS – Global Positioning System),обеспечивающих радиопросвечивание ионосферы на частотах 1.2 ГГц и 1.5 ГГц,и с появлением в 1998 г. глобальных карт ПЭС ионосферы, что позволило начать в нихпоиск особенностей, связанных с протекающими в литосфере процессами подготовкисильных сейсмических событий.
Обобщение результатов исследований морфологических5особенностей вариаций ПЭС перед землетрясениями позволило выявить существованиесвязи между сильными сейсмическими событиями и возмущениями ПЭС, оценитьпространственные и временные масштабы сейсмогенных аномалий. Тем не менее,интенсивность возмущений ПЭС от геомагнитных бурь и суббурь сопоставимапо величинеилипревосходитсейсмогенныевозмущенияПЭСионосферы,поэтому следует установить признаки, позволяющие выделять сейсмогенные аномалиина фоне геомагнитных возмущений, чтобы иметь возможность для построения средствавтоматическойобщепринятаяидентификациисхемапредвестников.развитиясейсмогенныхОднакокнастоящемуПЭС-аномалийневремениразработана,а приводимые признаки аномалий и их количественные оценки зачастую противоречивыиз-за отсутствия единой методики обработки и анализа данных GPS-мониторинга в целяхвыявления предвестников землетрясений.
Физические механизмы связи литосферныхпроцессов подготовки землетрясений и порождаемых ими ионосферных возмущенийявляютсяпредметомнаучнойдискуссии.Гипотезыофизическихмеханизмахосуществления литосферно-ионосферных взаимодействий детально не проработаныс использованиемсовременныхметодовфизико-математическогомоделирования.В то же время вариации, связанные с сильными землетрясениями и процессамиих подготовки – это один из видов изменчивости ионосферы, который нужно учитыватьпри моделировании связей системы «литосфера-атмосфера-ионосфера».Целью диссертационной работы является исследование ионосферных эффектовпроцессов подготовки сильных Mw ≥ 5 землетрясений в вариациях ПЭС с применениемметодов физико-математического моделирования и статистического анализа данныхнаблюдений.Для достижения поставленной цели сформулированы и решены автором следующиезадачи:1) ВыявитьземлетрясенийввПЭСионосферныеоколоэпицентральнойэффектыипроцессовподготовкимагнитосопряжѐннойкнейMw ≥ 5областяхпутѐм анализа ряда конкретных сильных сейсмических событий для различныхгелиогеофизическихразные широтныеусловий:зоны.день,ночь,Произвестиразличнаясопоставлениегеомагнитнаяактивность,полученныхрезультатовс представленным в литературе набором признаков ионосферных предвестниковземлетрясений(ИПЗ),Провести исследованиеипроанализироватьзависимостиневозмущѐнного состояния.результатыхарактеристикИПЗэтогоотсопоставления.методаопределения62) ОсуществитьматематическоемоделированиеоткликаПЭСионосферына воздействия электрических полей сейсмического происхождения с использованиемглобальной трѐхмерной нестационарной самосогласованной модели верхней атмосферыЗемли UAM и произвести сопоставление модельных возмущений ПЭС с наблюдениями.3) Выявитьпространственныераспределениясейсмогенногоэлектрическогопотенциала и вертикальных токов, требуемые для формирования наблюдавшихсяобластей возмущѐнного ПЭС, и сопоставить их с реально существующими токами(и полями) в глобальной электрической цепи.4) Дать физическую интерпретацию выявленных особенностей ПЭС ионосферыв периоды подготовки сильных сейсмических событий.Методисследования.Исследованияосуществлены1)спривлечениемстатистических методов обработки данных наблюдений, в основном GPS ПЭСионосферы; 2) методом физико-математического моделирования с использованиемглобальной трѐхмерной нестационарной самосогласованной модели верхней атмосферыЗемлиUAM.МодельUAMописываеттермосферу,ионосферу,плазмосферуи магнитосферу путѐм совместного решения системы квазигидродинамических уравненийнепрерывности,движения,тепловогобалансаиуравнениядляэлектрическогопотенциала, учитывает расхождение геомагнитной и географической осей Земли.Для задания сейсмических воздействий на ионосферу в уравнение для электрическогопотенциала дополнительно введены граничные условия, отражающие появлениедополнительных сейсмогенных потенциалов на границах эпицентральной области.Результаты модельных расчетов сопоставлены с данными наземных и спутниковыхизмерений.
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}
