Автореферат (1150726), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Градиент потенциала V 'атмосферного электрическогополя измерялся на высоте 7 смот поверхности земли приРис. 1. Блок-схема аппаратно-измерительного комплекса.8помощи флюксметра "Поле-2М", который был установлен на открытой поляне на расстояниипорядка 100 м от гидрофона.В отличие от наблюдений на озере Микижа, автономная часть аппаратно-измерительногокомплекса в пункте «Карымшина» была дополнена подсистемой регистрации деформацииземной поверхности.
Лазерный деформограф–интерферометр был установлен на поверхностиземли в 42 м от флюксметра и 30 м от гидрофона. Рассматривалась относительная деформация пород ε и ее скорость ε& [12].В заключение первой главы сделан вывод о целесообразности проведения комплексныхисследований атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии для изученияприроды взаимодействия геофизических полей на границе соприкосновения атмосферы илитосферы. Для решения задач по исследованию связи между разными по своей природеполями создан уникальный аппаратно-измерительный комплекс для совместных атмосферноэлектрических и геоакустических наблюдений.Во второй главе «Исследование связи между атмосферно-электрическими и геоакустическими возмущениями» представлены результаты исследования особенностей проявленияодновременных возмущений атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссиии проведен корреляционный анализ связи между ними.
Приведены результаты одновременных атмосферно-электрических и геоакустических измерений в комплексе с измерениямидеформации земной поверхности.В разделе 2.1 «Исследование особенностей проявления одновременных возмущений атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии» представлены результаты натурных экспериментов в пункте «Микижа» в 2005–2007 гг., в ходе которых зарегистрированы одновременные аномальные возмущения атмосферного электрического поля ивысокочастотной геоакустической эмиссии, возникающие как в сейсмически спокойные периоды, так и на заключительной стадии подготовки землетрясений.
В экспериментах обнаружена связь между атмосферным электрическим полем и высокочастотной геоакустическойэмиссией, характерной особенностью проявления которой является уменьшение градиентапотенциала поля вплоть до изменения знака и последующее восстановление через некотороевремя примерно до прежнего уровня. Это наблюдается при значительных, как правило, срезким началом и длительностью больше нескольких минут возмущениях акустическогодавления, которые происходят иногда в условиях спокойной погоды (отсутствуют дождь,сильный и умеренный ветер, слабо меняется атмосферное давление).На рис. 2 представленпример одновременных возмущений градиента потенциала V ' электрического поляи акустического давления Ps ,зарегистрированных в пунктенаблюдений «Микижа» 22августа 2006 г.Раздел 2.2 «Исследованиекорреляционной связи междуатмосферно-электрическимии геоакустическими возмуРис.
2. Пример одновременных возмущений градиента потенциащениями» посвящен корреляла V ' электрического поля (а) и акустического давления Ps в килоционному анализу временныхгерцовом диапазоне частот (б) в эксперименте 22 августа 2006 г.рядов исследуемых полей.При помощи непараметрических методов корреляционного анализа исследована связь между атмосферным электрическим полем у поверхности земли и геоакустической эмиссией в экспериментах 2006 и2007 гг.
Рассматривались среднечасовые значения градиента потенциала V ' , акустического9давления Ps и метеовеличин. Для выбора подходящего метода анализа данных распределения всех рядов проверялись на нормальность. Использовались оценки коэффициентов асимметрии, эксцесса и их стандартных ошибок, а также критерий Шапиро-Уилка.
Результатыпроверки показали, что распределение всех исследуемых рядов отлично от нормального,поэтому для дальнейшего анализа использовался коэффициент ранговой корреляцииСпирмена, который менее чувствителен к выбросам и является устойчивой и надежной меройоценки связи.
В табл. 1 представлены результаты оценки коэффициента корреляцииСпирмена для исследования связи V ' и Ps с метеорологическими величинами.Таблица 1. Оценки коэффициента корреляции Спирмена rs и его уровня значимости p между рядамисреднечасовых значений электрического поля V ' , акустического давления Ps и метеовеличин: атмосферного давления Pa , температуры T и влажности F воздуха, скорости ветра U , интенсивности осадков I ; n – число пар среднечасовых значений коррелируемых рядов.Согласно результатам в табл. 1 на электрическое поле и акустическое давление наибольшее влияние оказывают ветер и дождь.
Поэтому далее рассматривалась связь только междутеми парами V ' и Ps , когда отсутствовал дождь, скорость ветра была меньше 1.5 м/с, а атмосферное давление – больше 995 гПа. На рис. 3 приведены диаграммы рассеяния между V ' иPs при такой спокойной погоде.Представленная на рис. 3 связь содержит две компоненты: фоновую, обусловленную слабым действием на электрическое поле и геоакустическую эмиссию неучтенных метеорологических, а также других факторов и компоненту тектонической природы. Последняяформируется разными по знаку возмущениями электрического поля и геоакустическойэмиссии, возникающими вовремя активизации деформированияприповерхностныхпород в районе пункта измерений.
Такая активизациядолжна происходить неоднократно при интенсивно протекающем у Восточной Камчаткисейсмотектоническом проРис. 3. Диаграммы рассеяния между среднечасовыми значениямиV ' и Ps . В скобках указано число пар среднечасовых значений. цессе. Предложено, что фоноВертикальные пунктирные линии – значения акустического давле- вая компонента связи прояв*ния Ps* , которые соответствуют точкам разрыва кусочно - линейной ляется при Ps < Ps , а тектонирегрессии по акустическому давлению; с, д – прямые, иллюстри- ческая – когда Ps > Ps* , чторующие регрессию для фоновой и тектонической компонент связи.происходит при активизациидеформирования пород.10Для разделения компонент связи применялась кусочно-линейная регрессия.
Использовался квазиньютоновский метод оценивания параметров регрессии. Точка разрыва по акустическому давлению соответствует в первом приближении значению Ps* .Для массивов данных, представленных на рис. 3, коэффициент корреляции Спирмена вэкспериментах 2006 и 2007 гг. равен –0.08 и –0.32 соответственно. Для этих же массивов вслучае кусочно–линейной регрессии V ' на Ps коэффициент множественной корреляции значительно больше и равен соответственно 0.77 и 0.77. Таким образом, кусочно-линейная регрессия лучше характеризует связь между V ' и Ps , поэтому разделение массивов на две компоненты корректно.
Параметры фоновой и тектонической компонент связи даны в табл. 2.Оценки значения коэффициен*та корреляции Спирмена rs для Таблица 2. Параметры фоновой ( Ps < Ps ) и тектонической*фоновой и тектонической компо- ( Ps > Ps ) компоненты связи между среднечасовыми значенент связи между электрическим ниями электрического поля V ' и акустического давления Ps .полем и геоакустической эмисси- n – число пар V ' и Ps , rs – коэффициент корреляцииСпирмена, p – его уровень значимости.ей показали, что в экспериментах2006 и 2007 гг.
присутствует статистически высокозначимая корреляционная связь между V ' и Psвтектоническойкомпоненте( rs = –0.27 и rs = –0.23 соответственно, p < 0.001), которая, на первый взгляд, не является сильной.Однако значения коэффициента корреляции rs в ней (табл. 2) близки к его значениям междуэлектрическим полем и интенсивностью дождя (табл. 1), влияние которого на электрическоеполе считается наиболее сильным в атмосферном электричестве [5, 18].В разделе 2.3 «Деформационная природа одновременных аномальных возмущений атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии» приведены результатыодновременных атмосферноэлектрических и геоакустических измерений в комплексес измерениями деформацииземной поверхности, которыепроводились в пункте наблюдений «Карымшина» в период 1–18 октября 2009 г.
Прислабо меняющемся атмосферном давлении, отсутствии дождя, сильного ветразарегистрированы одновременные возмущения геоакустической эмиссии и электрического поля (рис. 4). Онипроисходили во время многочисленных знакопеременныхподвижек приповерхностныхРис. 4. Поведение относительной деформации приповерхностныхпород, возникавших на фонепород ε , ее скорости ε& , акустического давления Ps в диапазонеих сравнительно медленногочастот 0.7–2.0 кГц, градиента потенциала V ' электрического порастяжения.
Наличие такихля, скорости ветра U , атмосферного давления Pa 14 (а) и 16 (б)подвижек, которые регистриоктября 2009 г. Увеличение ε соответствует растяжению.ровались в пункте «Карым-11шина» и раньше [7], хорошо видно на графике скорости деформации ε& на рис. 4.Наблюдается связь между возмущениями градиента потенциала V ' , акустического давления Ps и поведением ε& , которая особенно заметна в 18–19 ч 16 октября (рис. 4б).
Она свидетельствует, что появление этих возмущений связано с динамикой деформирования приповерхностных пород. Возмущения V ' регистрировались в виде уменьшения вплоть доизменения знака с последующим восстановлением примерно до прежнего уровня (рис. 4а), атакже – с положительным увеличением после восстановления (рис. 4б).Таким образом, аномальные возмущения геоакустической эмиссии и атмосферного электрического поля у поверхности земли возникают как одновременный отклик на деформациюприповерхностных осадочных пород.В качестве основных выводов второй главы следует отметить, что в результате натурныхэкспериментов обнаружена связь между возмущениями атмосферного электрического поля уповерхности земли и акустической эмиссии приповерхностных пород в килогерцовом диапазоне частот. Результаты исследования связи при помощи непараметрических методов корреляционного анализа свидетельствуют о ее высокой статистической значимости.
В результатенатурных экспериментов показано, что появление одновременных возмущений эмиссии иполя обусловлено динамикой деформирования приповерхностных осадочных пород.Третья глава «Результаты исследования предсейсмических возмущений атмосферногоэлектрического поля и геоакустической эмиссии» посвящена исследованию аномальных возмущений эмиссии и поля перед землетрясениями.
Для анализа предсейсмических возмущений использованы длительный непрерывный ряд измерений геоакустической эмиссии в период 2003–2012 гг. с пункта «Микижа» и данные измерений атмосферного электрическогополя, которые получены в летне-осенние периоды 2006–2008 гг. в пункте «Микижа» и2009–2012 гг. в пункте «Карымшина».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
