Диссертация (1150760), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Поиск проводился, во-первых, путемсопоставления направления сигналов, регистрируемых двумя группами сейсмометров (вКалифорнии и Японии) и, во-вторых, выявления областей высоких волн при сильных штормах.53Основными источниками фоновых СКЗ оказались северный Тихий океан в зиму северногополушария и так называемый Южный океан вокруг Антарктиды в зиму южного полушария.Таким образом, воздействие динамических процессов в атмосфере на твердую Землюпередаетсячерезвозбуждаемыеветромокеаническиегравитационныеволны,взаимодействующие с морским дном.
Путем построения кросскорреляционных спектров дляпоказаний пар сейсмометров STS-1 из набора 54 сейсмометров, распределенных по всемуземному шару, вышеупомянутая локализация источников СКЗ качественно была подтверждена(Nishida, Fukao, 2007). Уточнение касается зимы в южном полушарии: основной источникпредставляет собой полосу от западной части Тихого океана к его восточной части черезюжные части Атлантического и Индийского океанов.Поиск источников фоновых СКЗ 0S2 до настоящего времени не проводился. Было быошибочно без проверки распространять представленные выше выводы для СКЗ 0Sn в частотномдиапазоне 2-7 мГц на СКЗ 0S2, имеющего на порядок меньшую частоту (ν ~ 0.3 мГц).
Поэтомуполученная из сейсмометрических измерений статистически значимая корреляция междуиндексом АО и спектральной мощностью для 4 из 5 компонент СКЗ 0S2 (рис. 3.6) можнорассматривать как доказательство атмосферной природы источника фоновых СКЗ0S2.Утвердиться в этом выводе помогают ещѐ два обстоятельства.Выше уже указывалось, что для приливных гармоник с m ≥ 25 (ν ≥ 290 мкГц) выявлена посейсмометрическим данным статистически значимая r ˃ 0 (рис. 3.4).
То же имеет место длячастотных интервалов, где могут выявляться СКА: статистически значимыеr ˃ 0обнаруживаются с ν ≥ 280 мкГц (рис. 3.5). Подобно СКА и гармоникам прилива, СКЗ неявляются устойчивыми колебаниями. Поэтому в спектрах они могут выявляться на частотах,отличающихся от теоретических или наиболее вероятных значений. Можно полагать,обнаружение статистически значимых значений r в высокочастотной части рассматриваемогодиапазона частот в действительности демонстрирует корреляцию СКЗ 0S2 с индексом АО.Какуказановыше,индексАОхарактеризуетсреднезональноеизменениеповерхностного давления вдоль меридиана выше 20º с.ш., причем индекс растет с уменьшениемдавления на высоких широтах по сравнению со средними широтами. Согласно уравнениюгеострофического ветра, чем сильнее убывает давление по направлению к полюсу, тем сильнеедующий на восток зонально усредненный ветер.
Следовательно, чем больше индекс АО, темсильнее динамически возмущена атмосфера. Но если источником СКЗ являются атмосферныепроцессы, то естественно ожидать положительных значений r, что, как раз, нами получено.54Заключение по главе 31.
Двумя методами, примененными к спектрам, полученным по годичным одновременнымрядам измерений совмещенными барометром и сейсмометром для пяти частотныхперекравающихся интервалов в области частот 50-310 мкГц (периоды от ~ 5 до ~ 1 ч.),выявлена периодичность в группировании спектральных пиков на оси частот с периодом6.1±0.3 мкГц. Близость этого периода к теоретически предсказываемому периоду длягруппирования частот гравитационных СКА позволяет считать, что эти СКАгенерируются вплоть до таких малых периодов как ~ 1 ч.2.
Барометрические измерения в диапазоне частот 50-325 мкГц не показываютопределенной связи зарегистрированных осцилляций давления с крупномасштабнойдинамикой атмосферы. Сейсмометрические измерения уверенно демонстрируютположительную корреляцию между индексом циркуляции атмосферы АО и СКЗ 0S2, чтоуказывает на движения атмосферы как источник генерации этого СКЗ в сейсмическиспокойные периоды.55Глава 4. Выявление гравитационных собственных колебанийатмосферы по барометрическим данным ГлобальногоГеодинамического ПроектаПредметом исследования, как и в главе 3, являются СКА часового диапазона периодов(периоды ~ 1 5 ч). В разделе 3.1 представлена периодичность в появлении пиков в спектрах,которая согласуется с теоретическими оценками.
Здесь же мы демонстрируем колебанияатмосферы, которые можно считать конкретными проявлениями СКА. Поиск СКА проводилсяна основании двух ожидаемых особенностей этих колебаний – колебания должны бытьглобальными и длиться не менее нескольких суток подряд.Исходные данные и способы их обработки. Использовались барометрические измеренияна станциях Глобального геодинамического проекта (ГГП) [Crossly, Hinderer, 2009].Чувствительность барометров достигает ~ 10-3 гПа. Станции, которые участвуют в этомпроекте, представлены на рис. 4.1. Основной блок станций для поиска СКА был взят вЦентральной Европе. Чтобы при сравнении спектров этих станций минимизировать риск“попадания” станции в близкую окрестность узла колебания, где амплитуда СКА очень мала,были взяты 4 близкоширотные станции: Moxa (MO, 50.6º N, 11.9º E), Bad Homburg (BH, 50.2º N,8.6º E), Membach (MB, 50.6º N, 6.0º E), Pecny (PE, 49.9º N, 14.8º E).
Данные с этих станцийдополнялись данными со станций Ny-Alesund (NY, 78.9º N, 11.9º E) на Шпицбергене и Medicina(MC, 44.5º N, 11.6º E) в Южной Европе: обе станции находятся практически на одной долготесо станцией Moxa. Для испытания глобальности колебаний были привлечены станции далекоотстоящие по долготе от европейских станций – канадская станция Cantley (CA, 45.6º N, 284.2ºE) и японская станция Kamioka (KA, 36.4º N, 137.3º E).
Также привлекалась станция из южногополушария – южноафриканская станция Sutherland (SU, - 32.4º N, 20.8º E).56Рис. 4.1. Сеть станций Глобального Геодинамического Проекта [Crossley, Hinderer, 2009].Относительно последней станции заметим следующее. На практически сопряженныхширотах северного и южного полушария в течение многих лет проводились измеренияинерционных волн Россби (периоды около 2, 5, 10 и 16 суток) метеорными радарами навысотах 80 - 100 км.
[Tunbridge and Mitchell, 2009; Day and Mitchell, 2010a, 2010b; Fritts et. al.,2012; Iimura et. Al., 2015]. Эти измерения не всегда одновременно выявляли волны в обоихполушариях. Указанное обстоятельство позволяет нам не считать обязательным критериемглобальности короткопериодных СКА их обнаружение на станции Sutherland.Для исследования выбран временной период с 16 января по 17 июля 2009 года. В рядахизмерений имеются разрывы, но их длительность не более суток.
Однако, для станции NyAlesund имеются данные лишь с 26 апреля до 7 июля. Процедура фильтрации исходных рядовизмерений и получения спектров для 5-суточных отрезков рядов та же, что и в главе 3.Рассматривался частотный интервал от 40 до 325 мкГц. Из рассмотрения были удаленыподынтервалы шириной 1.16 мкГц, в которые с большой вероятностью могла попастьприливная гармоника. Конкретно, не рассматривались подынтервалы, на которые приходилисьчастоты приливных гармоник и подынтервалы смежные с ними.57Результаты обработки данных и обсуждение. В пятисуточных спектрах былиобнаружены и рассмотрены только те осцилляции, которые появлялись одновременно начетырех близкоширотных европейских станциях. В таблице, приведенной вПриложении,включены только те пятидневки, когда одновременно также регистрировалась осцилляция хотябы на одной из станций Cantley, Kamioka или Sutherland.
Кроме того в данной таблицеотмечено, наблюдались ли указанные осцилляции также на станциях Medicina и Ny-Alesund.Таким образом, в таблице представлены осцилляции, которые могут претендовать наглобальность. СКА это, во-первых, неустойчивый волновой процесс. Во-вторых, наопределение частот СКА могут влиять особенности метеорологической обстановки нарассматриваемой станции. В-третьих, некоторое смещение частоты СКА может бытьобусловлено особенностями спектрального анализа. Указанные обстоятельства приводят кдопущению, что регистрируемые СКА могут испытывать небольшие частотные вариации.Конкретно, мы допускаем, что частота СКА может варьировать в пределах трех спектральныхинтервалов шириной 1.16 мкГц каждый или, другими словами, принимаем за СКАспектральный пик, который находится в одной из трех последовательных точек на оси частот.Для наиболее ярких примеров проявления СКА начерчены спектры.
На рис. 4.2 и 4.3представлены осцилляции, проявляющиеся 8 дней подряд около частот 52.1 (период 5 ч 20мин) и 88.0 (период 3 ч 9 мин) мкГц соответственно, одновременно на четырехблизкоширотных европейских станциях и станции Medicina, а также частично на станцияхKamioka, Cantley и Sutherland. Для последней частоты колебание проявляется и на станции NyAlesund. В первом случае колебание является очень интенсивным. Во втором – интенсивностьне слишком велика, но всѐ же из-за длительности этот случай заслуживает внимания. Крометого СКА весьма слабы по сравнению с приливными гармониками, поэтому даже небольшиепики, появляющиеся одновременно на станциях, находящихся на разных долготах и широтах,несколькопятидневокподряд,являютсядоказательствомнеслучайностипроцесса.Осцилляции, представленные также небольшими пиками, даны на рис. 4.4 – 4.6 около частот99.6, 108.9 и 134.4 мкГц (периоды 2 ч 47 мин, 2 ч 33 мин и 2 ч 4 мин соответственно) в течениетрех пятидневок на всех рассматриваемых станциях кроме Ny-Alesund (в связи с отсутствиемданных).5831.03-4.0430.03-3.0445645456454-9.043-7.042-6.041-5.0466456456-11.045-10.0464564567550MС25080MOBHMBPEKACAНормализованная плотность спектра мощности40080400120804007550250120804005025080SU400405060704050607040506070405060704050Частота, мкГц607040506070405060704050607080Рис.
4.2. Пример выявления СКА около частоты 52.1 мкГц (период 5 ч 20 мин) по спектрам пятисуточных рядов для 8 станций ГГП с 30 мартапо 11 апреля 2009 года. Вертикальные пунктирные линии – гармоники солнечного прилива, номера которых даны сверху у этих линий.Горизонтальная пунктирные линии дают уровень значимости 90%. Сплошные вертикальные линии ограничивают частотный интервал, вкотором обнаружено СКА. Слева – аббревиатуры станций наблюдения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
