Диссертация (1150727), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Проанализирована статистика появления предсейсмических аномальныхвозмущений атмосферного электрического поля в летне-осенние периоды2006–2012 гг. и геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.Научная новизна работыВыполнены одновременные наблюдения атмосферного электрического поляу поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии, генерируемойприповерхностными осадочными породами. Для проведения таких наблюденийразработан и реализован уникальный аппаратно-измерительный комплекс. Впервые в сейсмоактивном регионе обнаружены одновременные возмущения атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии. Впервые исследованасвязь между возмущениями атмосферного электрического поля и геоакустическойэмиссии, при использовании непараметрического корреляционного анализа обнаружена ее высокая статистическая значимость.
Проведен анализ статистики появления предсейсмических аномальных возмущений атмосферного электрическогополя в летне-осенние периоды 2006–2012 гг. и геоакустической эмиссии в2003–2012 гг.Практическая ценность работыРабота выполнена в соответствии с Программами фундаментальных научных исследований Президиума РАН «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы», научными темами и планами работ ИКИР ДВО РАН, проектами ДВО РАН № 05-1-02-051, № 06I-П16-070, № 09-III-А-02-043, № 12-III-А-07-107.Полученные результаты исследований динамики атмосферного электрического поля у поверхности земли представляют интерес для понимания процессов,протекающих при воздействии литосферы на атмосферу в сейсмоактивном регио-7не, и вместе с анализом динамики других полей могут быть использованы приразработке систем оповещения о сейсмической опасности.Оригинальность разработанных автором программных продуктов подтверждена свидетельствами о регистрации разработок № 10029 от 21.02.2008 и №19789 от 24.12.2013, свидетельством о регистрации базы данных № 2015620747 от14.05.2015 и патентом на изобретение № 256338 от 21.08.2015.Личный вкладАвтор работы принимал непосредственное участие в разработке программногообеспечения,измерительногоустановке,комплекса,калибровкесозданногоидляэксплуатациисовместныхаппаратноатмосферно-электрических и геоакустических наблюдений.
Участвовал в обобщении и анализе полученных результатов и обосновании наблюдаемых эффектов. Вместе с соавторами принимал участие в подготовке материалов для 21 научного мероприятия, на девяти из которых выступал лично, и участвовал в подготовке 41 научнойпубликации. Принимал участие в рассмотрении связи между атмосферным электрическим полем и геоакустической эмиссией. Проанализировал возмущения атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии, исследовал их амплитудно-временные характеристики и предложил критерии выделения аномальных возмущений. Сопоставил атмосферно-электрические и геоакустические возмущения с поведением метеорологических величин. Провел анализ статистикипоявления возмущений атмосферного электрического поля и геоакустическойэмиссии перед землетрясениями.
Разработал подсистему частотно-временной обработки цифровых данных, которая надежно работает в режиме реального времени в составе подсистемы регистрации геоакустической эмиссии. Разработал пакетпрограмм для совместной визуализации, обработки и анализа результатов измерений атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии.8Основные положения, выносимые на защиту:1. Обнаружены одновременные возмущения атмосферного электрического поляу поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии, которыемогут проявляться в сейсмически спокойные периоды и на заключительнойстадии подготовки землетрясения.2.
Выявлена статистически высокозначимая корреляционная связь между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхностиземли и высокочастотной геоакустической эмиссии.3. Проведен анализ появления предсейсмических возмущений атмосферногоэлектрического поля в летне-осенние периоды 2006–2012 гг. и высокочастотной геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.4. Разработан и реализован аппаратно-измерительный комплекс для проведениясовместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений всейсмоактивном регионе.Достоверность результатов обеспечивается систематической калибровкойиспользованной аппаратуры, стандартными методиками обработки данных и соблюдением метрологических требований к измерительной аппаратуре.Апробация работыРезультаты по теме диссертационной работы докладывались и обсуждалисьна семинарах в Санкт-петербургском государственном университете, Институтекосмофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, а такжеследующих научных мероприятиях: Региональной молодежной научной конференции «Исследования в области науки о Земле» (г.
П-Камчатский, 2005); Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов КамчатГТУ (г. П-Камчатский, 2006, 2009); Международных конференцияхпо мягким вычислениям и измерениям "SCM'2007", "SCM'2008", "SCM'2009" (г.С.-Петербург, 2007, 2008, 2009); XXIV General Assembly Of The International Union of Geodesy and Geophysics "IUGG’2007" (Perugia, Italia, 2007); IV, V и VI меж-9дународных конференциях «Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений» (с. Паратунка, 2007, 2010, 2013); III и IV всероссийских научныхконференциях «Проектирование инженерных и научных приложений в средеMatlab» (С.-Петербург, 2007, 2009); I и II научно-технических конференциях«Проблемы геофизического мониторинга Дальнего Востока России» (г.
П.Камчатский, 2007, 2009); IV международном симпозиуме "Геодинамика внутриконтинентальных орогенов и геоэкологические проблемы" (г. Бишкек, Киргизстан, 2008); 5 международном симпозиуме «Современные проблемы геодинамикии геоэкологии внутриконтинентальных орогенов» (г. Бишкек, Республика Киргизия, 2011); XXIV сессии Российского акустического общества, Сессии научногосовета по акустике РАН (г. Саратов, 2011); Научной конференции «Геодинамические процессы и природные катастрофы в Дальневосточном регионе» (г. ЮжноСахалинск, 2011); 9-th, 10-th International Conference “Problems of Geocosmos” (St.Peterburg, Petrodvorets, 2012, 2014); ХХ всероссийской конференции с участиеминостранных ученых «Геодинамика и напряженное состояние недр Земли» (г.
Новосибирск, 2013).ПубликацииПо теме диссертации в соавторстве опубликована 41 научная работа, из них9 в рецензируемых журналах, 7 из которых входят в перечень ВАК, 1 монография,27 публикаций в материалах научных мероприятий. Получены 2 свидетельства оботраслевой регистрации разработок, 1 свидетельство о государственной регистрации базы данных и 1 патент на изобретение.Структура и объем диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, спискалитературы, содержащего 100 наименований, и приложения.
В работе содержится110 листов машинописного текста, 45 рисунков и 8 таблиц.10Глава 1. Обоснование проведения совместных атмосферно-электрических игеоакустических наблюдений1.1. Электрическое поле в атмосфере1.1.1. Электрическое поле в атмосфере и его источникиПервые предположения о существовании проводящего слоя в верхней атмосфере и подобии атмосферы гигантскому конденсатору еще 1860 году высказалКельвин [87]. На основе его идей в начале XX века Вильсон попытался связатьсуществование проводящей ионосферы с явлениями атмосферного электричестваи предложил модель шарового конденсатора [99, 100], которая сейчас являетсяодной из общепринятых схем происхождения электрического поля в атмосфере.Схема модели Вильсона представлена на рис.1 [29]. Согласно этой модели,атмосфера Земли представляет собой смесь ионизированных газов, заполняющихсферический конденсатор, за нижнюю обкладку которого условно принимаетсяЗемля (1, рис.1.1), а за верхнюю – проводящие слои ионосферы (2, рис.1.1) [33].Заряды противоположных знаков на обкладках этого конденсатора, Q– и Q+ соответственно, создают разность потенциалов V , в результате чего в атмосфере наблюдается электрическое поле [29].
Вследствие проводимости слоев атмосферымежду обкладками течет ток разрядки J р , который стремится разрядить конденсатор. Согласно расчетам [53], без непрерывной подзарядки конденсатор разрядился бы за характерное время порядка 10 минут, однако этого не происходит –заряд на поверхности Земли практически не меняется.
Для возникновения и длительного существования в проводящей атмосфере электрического поля и зарядаЗемли необходимо появление заряжающих токов, компенсирующих указанныйток разрядки. По мнению Вильсона, такие токи зарядки J з формируются во всехобластях, занятых грозами (области II, рис. 1), и имеют направление, обратное токам разрядки J р в областях хорошей погоды (области I, рис. 1.1).
Таким образом,11естественный конденсатор Земля – ионосфера заряжается в областях грозовой активности и разряжается в областях хорошей погоды.Рис. 1.1. Модель шарового конденсатора Вильсона. I – области "хорошейпогоды", II – области, занятые грозами; 1 – земля, 2 – ионосфера; J з – токизарядки, J р – токи разрядки [29].Баланс электрических токов, условия поддержания электрического поля, атакже структура электрических полей и токов в атмосфере определяются глобальной электрической токовой цепью (ГЭЦ), которая представляет собой распределенный токовый контур, образованный проводящими слоями нижней ионосферы и земной коры, с грозовыми генераторами в качестве основных источниковэлектродвижущих сил и невозмущенными областями свободной атмосферы в качестве зон возвратных токов [5].На основе гипотезы Вильсона [100] о естественном шаровом конденсаторе,заряжаемом грозовыми генераторами, в конце 70-х годов XX века была разработана физико-математическая квазистационарная модель атмосферного электрического поля (модель Робла-Хейса) [94], в которой грозовые облака как источникиформирования глобальной электрической цепи моделировались в виде токовогодиполя (рис.1.2) с положительным верхним зарядом и отрицательным нижним.Была рассчитана электростатическая модель в зависимости от распределения гро-12зовых источников тока.
С учетом орографии земной поверхности и действия магнитного поля на токовую цепь были получены теоретические распределения электрического поля в нижних слоях атмосферы. С использованием эквивалентноготокового контура гроза была рассмотрена как глобальный генератор [30].Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
