Диссертация (1150499), страница 5
Текст из файла (страница 5)
На практике вертикальноеПЭС восстанавливают на основе полученного множества наклонных ПЭС.GPS-радиотомография ионосферы осуществляется благодаря наличию большогочисла орбитальных источников стабильных сигналов на частотах L1 = 1575 МГци L2 = 1228 МГц, излучаемых спутниками глобальных навигационных систем – GPS,ГЛОНАСС, GALILEO, и густой наземной сети приѐмников этих сигналов. При условии,что известны с достаточной точностью географическое положение (координаты)этих приѐмников и положение источников (эфемериды орбит спутников), по даннымизмерений групповых и / или фазовых задержек сигналов (в предположении, что за времяизмерения не происходит аппаратной смены фазы сигнала источника) восстанавливаютнаклонное полное электронное содержание ионосферы на пути «источник-приѐмник».В настоящее время глобальные карты вертикального ПЭС ионосферы независиморассчитывают следующие центры [Hernández-Pajares et al., 2009; Mannucci et al., 1998]:CODE (Center for Orbit Determination in Europe), ESA (European Space Agency),JPL (Jet Propulsion Laboratory), UPC (Technical University of Catalonia).
На основеполученныхкартвычисляютсводныекартывертикальногоПЭСионосферыкак взвешенное среднее. Весовые коэффициенты для каждой карты определяются путѐмминимизации невязки (МНК-оценки) для наклонного ПЭС на пути источник (спутник) –наземный приѐмник. Для итоговых карт вертикального ПЭС производится проверкана основе сравнения с независимым источником – наблюдениями вертикального ПЭСпо данным двухчастотных бортовых альтиметров спутников TOPEX и Jason, а такжеENVISAT.
На регулярной основе публикуются итоговые карты ПЭС ионосферыс задержкой 9-16 дней. Для увеличения оперативности также публикуются «быстрые»26карты с задержкой 1-2 дня, которые отличаются меньшим количеством станций,используемых для оценки вертикального ПЭС и, как следствие, большей погрешностью.Пространственное разрешение итоговых карт вертикального ПЭС ионосферысоставляет 5º по долготе и 2.5º по широте (географическая долгота × географическаяширота), соответствующее временное разрешение – 2 ч, погрешность 2-8 TECu,где 1 TECu = 1∙1016электрон/м2 [Dow et al., 2009]. До 3 ноября 2002г.
данные в CDDIS(Crustal Dynamics Data Information System) архиве предоставлялись для каждых сутокдля нечѐтныхчасовмировоговремени.После3 ноября2002 г.данныестали предоставлять для чѐтных часов. В настоящее время идет переход к часовому,а не двухчасовому представления данных.Рисунок 12. Схема расположения наземных приѐмников сигналов спутниковых системГЛОНАСС и GPS сети IGS, получено с igscb.jpl.nasa.gov/network/complete.htmlКартывертикальногоПЭСпозволяютполучатьданныеоглобальномраспределении ПЭС ионосферы на регулярной основе в режиме почти реального времени,непрерывно, т.е.
без «разрывов» и пропусков в рядах наблюдений. Наблюденияпредоставляются для области ±75º географической широты. Карты вертикального ПЭСионосферы сопровождаются соответствующими им картами СКО (среднеквадратичногоотклонения), определяемых по имеющемуся набору значений наклонных ПЭС «наземныйприѐмник – спутник». Величины СКО обычно лежат в диапазоне 2-8 TECu и варьируютсяв зависимости как от координат, так и времени.
Это связано с количествомнавигационных спутников, видимых одновременно на конкретном наземном приѐмнике,с техническим состоянием самого приѐмника, а также с неравномерностью сети наземных27приѐмников (см. Рис. 12). Наименьшая густота сети и точность глобальных картвертикального ПЭС ионосферы – над океанами и в южном полушарии. Полный списокназемных приѐмников сети IGS содержит 427 станций (из них активных 369)по состоянию на 26 марта 2013 г., доступен и регулярно обновляется по адресуhttp://igscb.jpl.nasa.gov/network/netindex.htmlПоявление огромного массива этих данных, а также публикации NASAв свободном доступе, начиная с 1998 г., глобальных карт полного электронногосодержания, представляющих собой осреднѐнные за 2 часа значения ПЭС ионосферы(ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/products/ionex/) стимулировали ряд работ по поискуионосферных предвестников землетрясений в ПЭС ионосферы.Обобщение результатов исследований морфологических особенностей вариацийПЭС перед землетрясениями позволило выявить существование статистической связимежду сильными сейсмическими событиями и аномальными возмущениями ПЭС,а также оценить пространственные и временные масштабы сейсмогенных аномалий.В качестве статистически выявленных особенностей в ПЭС ионосферы (см., напр.,Рис.
13) перед землетрясениями как их возможных ИПЗ часто указывают [см., например,Liu et al., 2001, 2004, 2011; Plotkin, 2003; Le et al., 2011; Pulinets and Boyarchuk, 2004и библиография в ней; Pulinets et al., 2005; Pulinets and Davidenko, 2014; Zakharenkova etal., 2007a; Krankowski et al., 2006; Afraimovich et al., 2004; Devi et al., 2014]:1) аномальные сильные (30-90% и более отклонения от невозмущенного состояния)положительные и отрицательные модификации ПЭС (увеличения или уменьшения)перед землетрясениями с магнитудой Мw≥5, привязанные к околоэпицентральнойобласти. Согласно работам Захаренковой И.Е.
[Захаренкова, 2007] положительные ПЭСвозмущения регистрируются чаще, чем отрицательные. В работах Liu J.Y. [Liu et al., 2000]сообщаетсяодоминированиипониженныхзначенийПЭСдляземлетрясенийтайваньского региона.2) Существует эмпирическая оценка зависимости размера зоны, занимаемойвозмущениями сейсмической природы, от магнитуды землетрясения [Dobrovolsky et al.,1979, 1989]:ρ = 100.43∙M,(1)где ρ – радиус области проявления предвестника (км),М – энергетическая оценка землетрясения (его магнитуда по шкале Рихтера).Оценка (1) получена для максимальных размеров зон деформаций земной поверхности.В типичном случае пространственные размеры ионосферных ПЭС-аномалий составляют28более ~1500 км вдоль меридиана и более ~3500 км вдоль параллели.
Форма и размервозмущенных областей в основном сохраняются в течение > 4 ч.3) Формированиелокальныхдолгоживущиханомалий(т.е. статистическизначимых отклонений от фоновых значений) начинается от нескольких дней и часовдо 1-2 недель до момента реализации землетрясения. Развитие предвестника в ПЭСможет сопровождаться сменой знака аномалии на противоположный. Непосредственноперед землетрясением или за несколько часов до него может происходить ослаблениеаномалии вплоть до ее полного исчезновения. Время жизни сейсмогенного отклоненияодного конкретного (положительного или отрицательного) знака составляет 4-6 часови может достигать >12 часов в случаях очень сильных землетрясений.4) Положение максимума проявления аномалии не обязательно совпадаетс положением эпицентра землетрясения, но находится в околоэпицентральной областии смещение от эпицентра обычно составляет не более 10º -15º.5) СообщаетсяобаномальныхвозмущенияхПЭСвмагнитосопряженнойк положению эпицентра землетрясения области.6) В случаеэффекты,низкоширотныхсвязанныессильныхмодификациейсейсмическиханомалиисобытийЭпплтона:наблюдаютсясмещениегорбовэкваториальной аномалии вплоть до их полного смыкания, заполнение или, в некоторыхслучаях, углубление экваториального провала между гребнями аномалии [Depueva andRuzhin, 1995; Депуева и др., 2007].Примеры характерных сейсмогенных возмущений ПЭС ионосферы представленына Рис.
13 и в Главе 2 настоящей диссертации.Рисунок 13. Дифференциальные карты отклонений (%) ПЭС ионосферы от фоновойневозмущѐнной вариации для моментов времени (слева направо) 10UT, 18UT и 22UT7 января 2006 г. для Мw6.8 землетрясения 8 января 2006 г., 11:35 UT (13:35 LT), Китира,Южная Греция. Эпицентр землетрясения находился на морском дне к востоку от островаКитира – (36° 20‘N, 23° 20‘E), глубина – 66 км (по данным USGS).
Ось абсцисс –географическая долгота. Ось ординат – географическая широта. Чѐрным кружкомотмечено положение эпицентра землетрясения. Из Золотов и др. [2012].291.3.Физическиемеханизмыформированияпредвестниковземлетрясенийв полном электронном содержании ионосферыВкачествевозможныхпутейпередачисейсмогенныхвозмущенийчерез нижележащую атмосферу в ионосферу исследователями обычно рассматриваются1) электромагнитный и 2) атмосферно-волновой каналы, включая АГВ (акустикогравитационныеволны)иВГВ(внутренниегравитационныеволны).Обзоры существующих гипотез о механизмах осуществления связи системы «литосфераатмосфера-ионосфера» представлены, например, в работах [Pulinets and Boyarchuk, 2004и библиография в ней; Hayakawa and Molchanov, 2002; Hayakawa et al., 2004; Hayakawaand Hobara, 2010; Liperovsky et al., 2008; Ondoh, 2009; Uyeda et al., 2009; Sorokin andHayakawa, 2013; Pulinets and Davidenko, 2014].Полное электронное содержание (ПЭС) ионосферы определяется главным образомNmF2 – электронной концентрацией в максимуме F2-области ионосферы, где доминируетион О+.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
