Диссертация (1150499), страница 16
Текст из файла (страница 16)
до землетрясения со смещениемвозмущѐнных областей к северу (в Северном полушарии – к югу).Результаты приведены для периода 22.08.1981 –27.11.1981, данныепредставлены для 12 М5.0 -6.9 землетрясений.Gousheva et al. [2009] приводят результаты исследованийвозмущений вертикального квазистационарного электрическогополя Ez в ионосфере, наблюдавшихся в период 14.08.1981 –20.09.1981.
Анализировались данные 26 орбит и 73 землетрясений,сообщается о 52 положительных эффектах, из них 27 до (25 имелиместо в ночное время и 2 - днѐм) и 25 после, о ночномдоминировании аномалий, зависимости величины Ez от магнитудыземлетрясения и глубины залегания его гипоцентра. Возмущенияпроявлялись в форме увеличенных значений Ez ~18 мВ/мкак в околоэпицентральной, так и магнитосопряжѐнной к нейобластях.Gousheva et al. [2012] приводят результаты исследованийвозмущений вертикального квазистационарного электрическогополя Ez в ионосфере для 106 (слабых, умеренных и сильных)землетрясений.Анализировалисьданные36 орбитнад сейсмогенными источниками в 39 сейсмоактивных зонах.Сообщается, что возмущения Ez 2-18 мВ/м характерныдля источников, расположенных в области мобильных структурплит.Изучался период 17.08.1981-19.12.1981, отбор производилсяпо следующим критериям: 1) ночные наблюдения; 2) 15 дней дои после для областей высокой сейсмической активности и 5 дней дои после для спокойных в сейсмическом смысле регионах;3) угловое расстояние между ближайшей точкой орбитыи проекцией положения эпицентра землетрясения на ионосферныевысоты не более 20○; 4) для спокойных и очень спокойных условий(среднее Kp≤3).
Афтершоки и форшоки не рассматривались.Сделаны следующие выводы: 1) обнаружены возмущения Ez106Возмущения квазистатического электрического полянад сейсмоактивными зонами по данным инструментальных средствнаблюдений. По [Золотов, 2014б; Zolotov, 2014]NСредстванаблюдения7DEMETER,[Zhang et al.,2012a]8DEMETER,[Zhang et al.,2014]9Оценкапо данным5 ионозондов;[Xu et al., 2011a]Таблица 1 (конец)Описание~2-18 мВ/м для 77 землетрясений (41 до и 36 после); возмущенийот 28 землетрясений не обнаружено (12 до и 16 после);2) возмущения Ez >~2-10 мВ/м имели место за 4-5 дней до и послеизолированных слабых с средних землетрясений; 3) >~10-12 мВ/мза 12-13 дней до и после сильных землетрясений; 4) аномалиив случаесреднихземлетрясенийобнаруженытолькодля неглубоких событий (D 100-119 км); 5) зона возмущениярасположена над околоэпицентральной областью, амплитудавозмущения возрастала в момент реализации основного удара;6) возмущения Ez в северном полушарии смещены к Югу,а в южном – к Северу.Zhang et al.
[2012a] сообщают о наблюдавшихся возмущениях3-5 мВ/м амплитуды ионосферных электрических полей в полосечастот до 0.5 Гц для случая М8.0 Вэньчуаньского землетрясения12 мая 2008 г., Китай. Анализировались только ночные данныедля исключения эффектов солнечной освещѐнности, отбиралисьорбиты, находящиеся на удалении не более 2000 км от положенияпроекции эпицентра землетрясения за месяц до и послерассматриваемого события.Zhang et al. [2014] исследовали три компоненты вектораквазистатического электрического поля E (в полосе частотDC-15 Гц, соотв. ~0.1-15 Гц): обнаружены возмущения амплитуды1.5-16 мВ/м; амплитуда большинства возмущений не превосходила10 мВ/м.
Для 10 землетрясений из 27 аномальные возмущенияэлектрического поля обнаруживались за 1 день до события.В 3/17 случаев для индонезийского региона не обнаруженопредвестников перед землетрясениями M≥7, как и в 1/12 случаевдлячилийскогорегиона.Возмущенияпреимущественнонаблюдались над околоэпицентральными областями.Xu et al. [2011a] сообщили об аномальных увеличенияхэлектрического поля в F2-слое над околоэпицентральной областьюВенчуаньского землетрясения от 12 мая 2008 г.
Максимальнаяамплитуда возмущения составила 2 мВ/м (в 10 раз большефоновой) и наблюдалась в 15:00 LT 9 мая 2008 г. Результатыполучены на основе анализа данных 5 низкоширотныхионозондов, - Lhasa (29.63○N, 91.17○E), Chongqing (29.50○N,106.40○E), Kunming (25.00○N, 102.70○E), Guangzhou (23.15○N,113.35○E), Haikou (23.15○N, 110.35○E), - в предположении,что аномальные вариации NmF2 и hmF2, наблюдавшиесяперед землетрясением,внесливкладввозмущениетолько горизонтальной направленной на восток компонентыионосферного электрического поля E.107Возмущения спектральной плотности мощности электрического(магнитного) поля над сейсмоактивными зонами по даннымспутниковых средств наблюденийNN Средстванаблюдения1.DEMETER,[Bhattacharya etal., 2009]2.DEMETER,[Zhang et al.,2012b]Таблица 2ОписаниеBhattacharya et al.
[2009] исследовали возмущения плотностиспектра мощности электрического E и магнитного B полейв полосе частот 350-400 Hz. Обнаружены предшествующиесильным сейсмическим событиям возмущения ~5 нТл2Гц-1и ~2 мкВ2м-2Гц-1 для спектральной плотности мощностимагнитного поля и электрического поля, соответственно.Zhang et al. [2012b] исследовали возмущения плотности спектрамощности электрического поля E (в полосе частот 19.5-250 Гц),в качестве аномальных брались величины более 5 мкВ2м-2Гц-1.В работе рассмотрено 69 сильных сейсмических событий М≥7за 2005-2010 гг.ОбнаруженыУНЧ/ОНЧпредвестникив 32 случаях. Большинство аномалий проявлялось за 0-3 днядо землетрясения. Для анализа отбирались данные орбит,удалѐнные от проекции положения эпицентра не более чемна 2000 км за 7 дней до и 1 день после исследуемогосейсмического события.1083.5 Моделирование сейсмогенных возмущений ПЭС ионосферы путѐм заданиявертикальных электрических токов, текущих между Землѐй и ионосферойнад разломамиМоделирование сейсмогенных воздействий на параметры ионосферной плазмыметодом ручной установки источников электрического потенциала 1) не объясняетприроду этих источников на границах околоэпицентральной области; 2) при заданиитаким образом действующих в постоянном режиме источников (т.е.
граничных условийдлясоответствующейнаблюденийПЭСобласти)ионосферыневоспроизводятсяэффектыизмененияприсутствующиеосвещѐнности.вданныхПриближениевосходного терминатора и связанные с этим изменения ионосферной проводимостидолжны приводить к депрессии возмущений электрических потенциалов (полей)и соответствующих им возмущений ПЭС вплоть до их полного исчезновения.Воспроизвести такое поведение в представленном ранее подходе (в модельном случае)можно путѐм задания соответствующих ограничений на режим действия вносимогосейсмогенного источника электрического потенциала.В случае моделирования состояний верхней атмосферы Земли, предшествовавшихсильным сейсмическим событиям, методом задания вертикальных электрических токов,сейсмогенныевоздействиямоделировалисьпутѐмвключениядополнительныхисточников вертикальных электрических токов (а не возмущений электрическогопотенциала, как в предыдущих случаях) на нижней границе (80 км над поверхностьюЗемли) в уравнение для электрического потенциала.
При этом подходе соответствующиесейсмогенные электрические поля будут найдены из решения этого уравнения,то есть будут реагировать на изменения ионосферной проводимости.Для предварительной оценки верхней границы величины этого сейсмогенного токамы провели анализ существующих публикаций. Sorokin et al. [1999, 2001, 2005a, 2005b,2006a,2006b,2007a,2007b]рассчиталиионосферныеэлектрическиеполя,связанные с вариациями вертикального электрического тока в нижней атмосфере.По их оценкам вертикальный ток плотностью 10-6 А/м2, заданный на площадке радиусом200 км (~130 000 км2 по площади) с экспоненциальным спаданием до нуля на ее границе,требуется для создания на ионосферных высотах электрических полей порядканескольких мВ/м.
Kuo et al. [2011] при помощи модели SAMI-3 с источником размерами200 км на 30 км и распределѐнной по нормальному закону плотностью тока получили,что требуется у поверхности Земли ток плотностью 0.2-10 мкА/м2 для порождениявозмущений в ПЭС 2-25% днѐм, и 0.01-1 мкА/м2 для возмущения ПЭС на 1-30% в ночноевремя.109Ряд исследователей обнаружили эффект генерации электрических токов в образцахпороды при их сжатии (преимущественно) или нагреве (см. Таблицу 3 и [Золотов, 2014в]):F.Freund [Freund et al., 2007, 2009; Freund and Sornette, 2007; Freund, 2011]провѐл ряд экспериментов по сжатию образцов пород на прессах высокой нагрузки,в ходе которыхбыли зарегистрированытокивеличиной10-25 нА2наколлекторе2площадью 200 см , что соответствует плотности тока 500-1250 нА/м .
Dologlou-Reveliotiand Varotsos [1986] проводили эксперименты с образцами пород (Греция) методомпостепенного изменения их температуры: в отсутствии внешнего электрического поляво всех образцах наблюдался переходный электрический ток порядка 0.01-1 нА. Warwicket al. [1982] в экспериментах по сжатию образцов гранита на основе измеренийпорождѐнногомагнитногополяполучилиоценкутокапьезоэлектрическогопроисхождения – в 0.25 мА (на расстоянии 1 см от сенсора). Все вышеприведѐнныевеличины токов значительно превосходят так называемые «токи хорошей погоды» (от 2-3до 15 пА/м2), тем не менее, подобные токи наблюдаются.
В измерениях токов в лесахАмазонки типичные зарегистрированные значения токов составили 2500 нА, текущиечерез ветвь сечением 0.5 м2 (соответствует плотности тока 500-1000 нА/м2) [Le Mouel etal., 2009]. Средняя плотность тока под небольшими грозами во Флориде изменяласьот 1 до 4 нА/м2 на небольшие интервалы времени [Krider et al., 1982]. Токи до 20 нА/м2,текущие над грозами, регистрировались по данным самолѐтных наблюдений [Blakeslee etal., 1989].Таким образом, указанная величина плотности тока в 10-6 А/м2 была принятав качестве грубой оценки верхней границы величины требуемого сейсмогенного тока.Для еѐ уточнения был проведѐн ряд численных экспериментов с использованиемглобальной трѐхмерной нестационарной самосогласованной модели верхней атмосферыЗемли UAM.Схема проведѐнного нами численного эксперимента характеризуется:- заданием точечного источника вертикального тока в один узел численной сетки.Это соответствует источнику размерами в одну ячейку, т.е.
5º по геомагнитной долготеи 2º по геомагнитной широте (~500 км × 200 км);- режим действия внесѐнного источника – постоянный, в течение полныхмодельных суток (24 ч);-высотаразмещенияисточника–нижняяграницаионосферы(80 кмнад поверхностью Земли);- амплитуда сейсмогенного источника вертикального электрического токапринималась за константу на всѐ время действия источника, с линейным спаданием110к границе ячейки численной сетки (средняя по ячейке величина тока равна половиневнесѐнной амплитуды). В рассмотрение принимались токи плотностью от 10 -6 А/м2до 10-9 А/м2. Анализировались относительные возмущения по сравнению с фоновойспокойной вариацией (модельный расчѐт без дополнительных сейсмогенных источников).Некоторые результаты, полученные в ходе лабораторныхэкспериментов по измерению электрических токов,генерируемых при испытаниях (преимущественно на прессахвысокой нагрузки) образцов пород.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
