Диссертация (1150499), страница 4
Текст из файла (страница 4)
на островах Джонсона (Johnston Islands).16Рисунок 2. Ионограмма (Боулдер, Колорадо, США) на 02:30 UT для того же сейсмического события, что и на Рис. 1. – в день аляскинскогоземлетрясения 28 марта 1964. Из [Davies and Baker, 1965]17Рисунок 3. Уровень электромагнитного шума на частотах 27 кГц, 385 кГц и 1.63 МГци запись сейсмографа (нижняя панель) для 14:45-15:50 UT 16 сентября 1978 г.Рассматривался случай М7.4 землетрясения в центральном Иране, регистрирующееоборудование было установлено в туннеле на 50 м под поверхностью, Кавказ, СССР,на удалении 1200 км от положения эпицентра землетрясения.
Из рисунка следует,что начало всплесков на частотах 27 кГц и 1.63 МГц фиксировалось за 30 миндо основного сейсмического события. [Gokhberg et al., 1982].Рисунок 4. Уровень электромагнитной эмиссии на частоте 81 кГц в 16:33JST (07:33UT)31 марта 1980 г.
В качестве обоснования выбора частоты Gokhberg et al. [1982] приводитследующее: на японских островах огромное число радиостанций, вещающихна различных частотах; в результате анализа полосы частот было обнаруженоокно 81 ± 0.5 кГц, в котором не наблюдалась интерференция сигнала. В периодсовместных советско-японских наблюдений произошло землетрясение 31 марта 1980 г.,16:33JST (07:33UT), М7, (35.4ºN, 135.3ºE), префектура Киото, Япония. Глубина залеганиягипоцентра – 480 км.
Расстояние между эпицентром и станцией регистрации сигнала –около 250 км. Время реализации основного сейсмического события отмеченовертикальной стрелкой. Как следует из рисунка, за ~30 мин до основного сейсмическогособытия наблюдалось аномальное увеличение интенсивности сигнала, превосходящеенормальный уровень более чем на 15 dB.18Рисунок 5. Примеры вариаций фазы СДВ-сигнала [Gokhberg et al., 1989] на частоте10.2 кГц перед М6.7 землетрясением 30 декабря 1983 г., 23:52UT, Гиндукуш, глубиназалегания гипоцентра – 208 км. Время реализации сейсмического события отмеченовертикальной стрелкой. В качестве источника СДВ (сверхдлинных волн) - сигналаиспользовались передатчики навигационной системы Omega, действующие на частоте10-15 кГц; точность измерения фазы сигнала ±0.1 мкс.
Поскольку изменения амплитудыи фазы сигнала, вызванные глобальными явлениями (напр., солнечными вспышками,магнитными бурями) наблюдаются на большинстве радиотрасс, то этот критерийиспользовался для исключения таких возмущений из рассмотрения (как не имеющиеотношения к сейсмическим событиям). На рисунке приведены вариации фазы СДВсигнала для 1) радиотрассы Omsk-Reunion, находящейся в ~360 км от положенияэпицентра землетрясения, и 2) тестовой радиотрассы Omsk-Liberia. Gokhberg et al. [1989]отмечает, что 90% возмущений (из более чем 250 анализировавшихся профилей)наблюдалось в ночное время и были связаны с уменьшением групповой задержки сигнала.При этом они обладали следующими общими особенностями: длительность возмущениясоставляла 1.5-7 ч; запаздывание фазы сигнала – 30 мс и более; вариации амплитуды –100% и более; время появления – за 1-5 дней до сейсмического события.19Рисунок 6.
Вариации возмущений магнитного поля (низкочастотного магнитного шума,nT) в октябре 1989 г. для Мs7.1 землетрясения Loma Prieta, 17 октября 1989 г.,17:04 LT(18 октября 1989 г., 00:04 UT), (37.04ºN; 121.88ºW). Рисунок представлен по работе[Fraser-Smith et al., 1990]. Измерения (0.01-10 Гц) проводились около Корралитоса(Corralitos), Калифорния, США, (37.015ºN; 121.806ºW), на удалении ~7 км от положенияэпицентра землетрясения. Данные для 39 ч после землетрясения отсутствуютпо техническим причинам, после которых с восстановлением питания системавозобновила свою работу. Большие пики, следующие за землетрясением, включают в себямножество афтершоков и магнитную бурю 20-21 октября.
Из приведѐнного рисункавидно, что наибольшее возмущение амплитуды сигнала, предшествовавшеесейсмическому событию, превосходит фоновые значения более чем в 100 раз (наибольшаяамплитуда также превосходит динамический диапазон измерительной системы,так что «настоящие» значения должны быть ещѐ больше). Критика указанных аномалийпредставлена в работе [Campbell, 2009], где они связываются с естественной геомагнитнойактивностью, а не землетрясениями. Ответ на критику дан в работе [Fraser-Smith et al.,2011], где показывается, что указанные аномалии не могут быть объяснены магнитнымибурями и т.д.20Рисунок 7. Последовательные графики суточных вариаций фазы ОНЧ-сигналадля 3-23 января 1995 г., для Мg7.2 (Мw6.8 по данным USGS) землетрясения 17 января1995 г., 05:46 JST (16 января 1995 г., 20:46 UT), (34.36ºN; 135.02ºE), Кобе, Япония.Источник ОНЧ-сигнала – радиопередатчик Omega, (34.62ºN, 129.45ºE), Цусима, Япония;приѐмник – станция в Инубо (Inubo), (35.70ºN 140.87ºE), около Токио.
Звездой (*)обозначен день землетрясения; вертикальные пунктирные линии с подписями te и tmотмечают время прихода вечернего и утреннего терминаторов, соответственно; Nph –величина фазы ОНЧ-сигнала в минимуме, ближайшем ко времени наступлениявосхода(заката); под ТТ (terminator time) - характеристикой понимается разностьмежду временем появления минимума фазы ОНЧ-сигнала и временем приходасоответствующего (утреннего/вечернего) терминатора.
Иллюстрирует обнаруженныев работе [Molchanov et al., 1998] статистически значимые вариации величиныТТ-характеристик (на рисунке - заштрихованные области), начавшиеся за несколько днейдо основного сейсмического события и, вероятно, продолжавшиеся несколько недельпосле него. В работе [Molchanov et al., 1998] объясняют такое изменениеТТ-характеристик повышением на ~2 км высоты отражения ОНЧ-сигнала,не обсуждая физический механизм такого повышения.21Рисунок 8. Временная эволюция ТТ-разностей te-параметра (в часах) от месячногосреднего для фазы (сверху, сплошная кривая) и амплитуды (снизу, сплошная кривая)для того же сейсмического события, источника и приѐмника ОНЧ-сигнала, что и на Рис. 7.Под ТТ-разностью te-параметра понимают величину dte = te - <te>, где te обозначает времяпоявления минимума фазы ОНЧ-сигнала, ближайшее к моменту прихода вечернеготерминатора, <te> – соответсвующее скользящее среднее.
Экспериментальнаянеопределѐнность измерений составляет 0.06 часа. Рассчитанные ±2σ(среднеквадратичных отклонения) уровни представлены для удобства сопоставления(тонкие прямые). Отметим значимое отклонение ТТ-разностей te-параметра за несколькодней до землетрясения (выход за границу 2σ), которое продолжается и после реализацииземлетрясения в виде кратковременных осцилляций с периодом ~10 дней и наиболее ярковыражено в вариациях амплитуды (нижняя панель). Из Molchanov et al. [1998].22Рисунок 9. Ионограммы, регистрирующие аномальное появление спорадических слоѐв Esперед землетрясением (16 января 1995 г., 20:46 UT) в Кобе (того же, что и на Рис. 7)для моментов времени 13:45 JST (сверху) и 14:15 JST (снизу) 15 января 1995 г.,по данным ионозонда в Shigaraki (34.9ºN; 136.1ºE).
По [Ondoh, 2000]23Рисунок 10. Количество n(t) событий «отсечек» за ночь как функция временидля Mw5.7 землетрясения 13 октября 1986 г., (36.3ºN; 70.6ºE). Расстояние от эпицентраземлетрясения до станции ионосферного зондирования – 320 км. Вертикальноезондирование осуществлялось один раз в 15 минут для ночных часов,которые определялись как 18:00LT – 06:00LT (LT = UT + 6). Дневные часы исключеныиз рассмотрения из-за сложности обнаружения сейсмо-ионосферных эффектов в эти часыиз-за солнечного излучения.
Момент землетрясения отмечен вертикальной стрелкой.Под событием «отсечки» понимается явление резкого уменьшения частоты fbEs. Уровнидостоверности ±3σ (среднеквадратичных отклонения) отмечены пунктирнымигоризонтальными линиями. Из рисунка видно, что значительное увеличение количества«отсечек» наблюдается за два дня (и уменьшение за день) до землетрясения[Alimov et al., 1989].24Рисунок 11. Ретроспективный анализ широтных вариаций foF2 в экваториальной областипо данным спутника Alouette-1 для 2, 9, 10, 12, 13 апреля 1963 г.
за несколько днейдо (1, 2, 3, 5, 7, 9) и во время (4, 8) землетрясения (13 апреля 1963 г., M6.8, 600 кмот Huancayo, Перу) в вечерние (1-5) и утренние (6-9) часы (из Depueva and Ruzhin [1995]).Положение эпицентра землетрясения отмечено стрелкой, толстая линия под стрелкойобозначает зону подготовки сейсмического события, определѐнную согласно[Добровольский, 1991]; I - магнитное наклонение; Φ – географическая широта.Обозначения следов диффузности F-слоя на ионограммах: G – умеренные; D – слабые; J –экстремальные.
Очевидно, что утром экваториальная аномалия не наблюдается ни в деньземлетрясения, ни в предшествующий день, хотя типичным является формированиеэкваториальной аномалии около 09LT – 11LT и еѐ существование в течение всего дня.Наиболее сильно аномалия проявлялась только однажды – 2 апреля 1963 г., а в остальныедни она практически отсутствовала. Исключение составляет только 12 апреля 1963 г.,но в этот день аномалия ассиметрична относительно магнитного экватора(хотя дата близка к весеннему равноденствию), форма вариации похожа на аналогичнуювариацию 2 апреля, но лежит существенно ниже остальных построенных кривых,а минимум расположен неподалеку от эпицентра.
Следы расслоений F-слоя умереннойи слабой интенсивности наблюдались каждый вечер, но 12 апреля 1963 г. наблюдаласьэкстремальная диффузность F-слоя в области южного «горба» экваториальной аномалии.Т.о., наблюдавшиеся предсейсмические вариации foF2 является уникальными(не характерными для типичной картины экваториальной аномалии).251.2. Ионосферные предвестники землетрясений в вариациях полного электронногосодержанияПод полным электронным содержанием (ПЭС, англ. TEC – Total Electron Content)ионосферы понимают интегральное количество электронов, содержащихся в столбеединичного сечения с основанием у поверхности Земли и до высоты пролѐта спутника(или некоторой другой эталонной высоты).
Различают вертикальное (т.е. над конкретнойпозицией) и наклонное ПЭС (т.е. вдоль пути источник – приѐмник).UBoundTECn(e)dl ,LBoundгдеn(e) –электроннаяконцентрациявдольпутиисточник-приѐмник(или вертикальный профиль электронной концентрации для вертикального ПЭС),LBound и UBound – нижний и верхний предел интегрирования вдоль пути «источникприѐмник»,TEC – полное электронное содержание (ПЭС).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
