CC BY
15
Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2018. № 2(22). C. 85-99. ISSN 2079-6641
DOI: 10.18454/2079-6641-2018-22-2-85-99 ФИЗИКА
УДК 551.510.535:519.2:550.34
ДИНАМИКА ПОВЕДЕНИЯ ИОНОСФЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАКАНУНЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ПЕРИОДЫ 28.02.-01.03.2013 Г И 19.05-24.05.2013 Г
В. В. Богданов, А. В. Павлов
Институт космофозических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, с. Паратунка, ул. Мирная, 7 E-mail: [email protected] [email protected]
В настоящем статье с помощью комплекса радиофизических методов исследовались вариации ионосферных параметров и ионосферной турбулентности до и во время сейсмических событий. Для локализации области возникновения возможного сейсмического события использовался теоретико-вероятностного подход, предложенный авторами. Этот подход позволил обнаружить рост сейсмической активности на юге Камчатском крае в период с 2007 до 2013 году. Установлено, что характерные особенности ионосферных аномалий такие как формирование K-слоя (корпускулярного слоя из-за осаждения частиц из радиационных поясов), увеличение характеристики критической частоты f0F2 и образование F-spread, а также Es-spread произошли примерно за один день до сейсмических событий в феврале-марте (28.02.-02.03) 2013 года и за несколько дней до серии событий 21 мая и одиночного события 24 мая 2013 года.
Ключевые слова: ионосфера, литосфера, томография, вертикальное радиозондирование, GPS-радиозондирование, землетрясение
© Богданов В. В., Павлов А. В., 2018
Введение
Исследование солнечно-земных связей выявило прямую зависимость между солнечной активностью и процессами в магнитосфере, ионосфере и литосфере. Активные процессы на Солнце проявляются в околоземном космическом пространстве и ответственны за развитие магнитосферных и ионосферных бурь. В процессе развития магнитосферных бурь в магнитосфере и ионосфере происходит формирование различных токовых систем, что приводит, в свою очередь, к возбуждению индукционных токов в земной коре. В сейсмоактивном регионе, где породы находятся в напряженном (критическом) состоянии, эти токи могут вызывать изменение режимов формирования в литосфере различных физических, химических, электромеханических, термодинамических и прочих процессов. Это приводит к изменению скорости эманации радиоактивного радона, влияющего на величину электрического поля Земли и изменению условий протекания тока в Глобальной токовой цепи; локальному нагреву поверхности и формированию восходящих воздушных потоков; к генерации акустико-гравитационных и внутренних гравитационных волн (АГВ и ВГВ), распространяющихся на ионосферные высоты и т.д. Все это может вызвать турбулизацию и изменению степени ионизации различных слоев ионосферы. В свою очередь, распространяющиеся возмущения вдоль силовых линий магнитного поля Земли приводят к изменению питч-углового распределения заряженных частиц и, как следствие, к их высыпанию из радиационных поясов и образованию корпускулярных слоев. Таким образом, осуществляется обратная связь, определяющая влияние литосферных процессов сейсмоактивных регионов на ионосферу и магнитосферу. Можно сказать, что на ионосферных и магнитосферных высотах происходит как бы отображение и осреднение процессов, происходящих в земной коре на территориях размером в сотни километров. Любые малые воздействия на ионосферу могут привести к триггерным эффектам с энерговыделением, значительно превышающим энергию первичных возмущающих факторов солнечного или литосферного происхождения. Современными исследованиями установлено, что земная кора оказывает влияние на физические процессы, протекающие в верхних геосферных оболочках. Следовательно, в сейсмоактивных регионах любые аномальные изменения в поведении параметров ионосферы, формирующееся на фоне регулярного суточного изменения характеристик ионосферы, обусловленного влиянием Солнца, могут дать информацию о процессах подготовки землетрясений [?]-[4]. В свою очередь, каждый сейсмоактивный регион характеризуется своими, наиболее информативными особенностями (аномалиями) в поведении параметров ионосферы, которые могут быть отождествлены с предвестниками землетрясений. В Камчатском регионе к таким особенностям, как показывают многолетние исследования динамики ионосферных параметров накануне землетрясения, можно отнести следующие:
1) высыпание за несколько часов до землетрясения заряженных частиц из радиационных поясов в ионосферу;
2) формирование за 1-3 суток до землетрясения диффузионного спорадического слоя Е5 (£'5-spread);
3) за 1-5 суток на фоне развития магнитной бури аномальное повышение критической частоты /о^2 (рост концентрации электронов), превышающее медианные значения (при обычном развитии магнитосферной бури в ионосфере за
счет вихревого электрического поля возникает дрейф, который приводит к смещению электронов на большие высоты и к уменьшению их концентрации).
4) формирование за 1-3 суток на фоне спокойной магнитосферы диффузионного слоя ^2 (Т2-эргеаб) длительностью в несколько часов;
5) расслоение за 1-3 суток слоя ^2 по частоте и высоте (режим "Н"), так называемые перемещающиеся ионосферные возмущения.
Физические основы генерации предвестников в данной статье не рассматриваются.
Средства радиофизических наблюдений
Радиофизические наблюдения выполнялись средствами вертикального радиозондирования, автоматизированной системой спутниковой радиотомографии и GPS-радиоинтерферометрии [5]. Автоматическая ионосферная станция (АИС) вертикального радиозондирования установлена в с. Паратунка Елизовского района Камчатского края (широта ф - 52°58 , долгота X - 158° 15) . Наблюден ия ведутся в импульсном режиме на частотах от 1 до 15 МГц. Режим зондирования: один раз в 15 минут. Примеры ионограмм, представлены на рис.2, на которых представлены аномалии, соответствующие особенностям 5) (рис.2а), 1) и 4) (рис.2б), перечисленные в предыдущем разделе. Приемные станции томографического зондирования (разработка ОАО "Российские космические системы"), были установлены в селах Паратунка, Мильково и Эссо (см. рис.рис.1) и обслуживались ИКИР ДВО РАН. Время работы станций определяется временем пролета на высота 1000 км низколетящих навигационных космических аппаратов (ННКА), оснащенных соответствующей передающей аппаратурой.
Радиотомографическое зондирование ионосферы проводится над территорией п-ова Камчатка с помощью лучевой радиотомографии. Задачи лучевой радиотомографии решаются на практике с помощью ИСЗ (высота ~ 1000 км) и нескольких станций приема навигационного сигнала, которые размещаются на поверхности Земли под углом, соответствующим углу наклонения плоскости орбиты спутников. В случае систем типа «Цикада/Транзит», наклонение орбиты которых составляет 83°/90° градусов, необходимо расположить наземные приемники навигационных сигналов в меридиональном направлении.
На земле по приведенным фазам сигналов с частотами 150 и 400 МГц можно рассчитать электронное содержание на пути распространения навигационного сигнала. За время пролета спутника над развернутой системой наземных станций проводится серия измерений, при этом для каждой станции приема навигационного сигнала определяется ПЭС= JpNeds на элементе пути распространения ds, где ПЭС - полное электронное содержание вдоль пути распространения сигнала между источником и приемником р, Ые - электронное содержание. После этого проводится реконструкция томографического разреза ионосферы, путем решения обратной задачи [6],[7].
На рис.?? представлена схема реализации метода томографического зондирования ионосферы, позволяющего восстановить электронную концентрацию в верхней атмосфере. В качестве источников когерентного сигнала используются низкоорбитальные навигационные спутники типа «Космос», что позволяет восстановить вертикальное распределение электронной концентрации вдоль
Рис. 1. Схема расположения приемных станций спутниковой информации на п-ове Камчатка. Томографические станции обозначены серыми квадратами, станции GPS-радиоинтерферометрии - черными кружками
трассы пролета спутника с хорошим разрешением (25 км по высоте и 50 км по широте). Наземные приемники сигналов расположены в субмеридиональном направлении (158°31' в.д.). Приемные станции работают в автоматическом режиме.
На основе метода GPS-радиозондирования в последнее время был достигнут значительный прогресс в изучении перемещающихся ионосферных неоднородностей [8]. Метод позволяет получать данные о вариациях полного электронного содержания (ПЭС) в ионосфере с высоким пространственным и временным разрешением. Передатчики когерентного излучения устанавливаются на космических системах GPS и "ГЛОНАС"(высота орбит КА свыше 20 000 км). Методы и технологии GPS-детектора ионосферных возмущений подобны методам лучевой радиотомографии (см.выше) и позволяют исследовать ионосферные неоднородности с амплитудой до 10-3 от фонового значения ПЭС. Приемники GPS-радиоинтерферометрии (см. рис.1) принадлежат КФ ГС РАН и информация с них передавалась ИКИР ДВО РАН согласно Договору о научно-техническом сотрудничестве.
Результаты радиофизических наблюдений
Согласно данным с АИС 27 февраля на фоне спокойной магнитосферы (К£ = 6) в районе с 00й по 04й иТ (здесь и далее время берется по иТ) наблюдается расслоение слоя £2 по частоте и высоте (режим "Н"(см. рис.4а)). С 10й 00т начинается турбулизация слоя £2 (диффузия слоя, так называемый £2-spread; см. рис.4б, режим "£"). Однако до 21Ь 00т аппаратным способом возможна регистрация значений критической частоты /0^2 (см. рис.4а) с точностью ± 0.2 Мгц (этот режим выделен
800 700 Station - prt. Date - 27.2.2013. Типе = 04:00:00 Staton = prt. Date= 28.2 201?, Типе=<ЖЗ<ИЮ
700
500 f
| !
300 200 100 -100 1ри|
№
Pj 100
8 Частота (МГц) 1 1 I 13 1 5 2 6 Частота C.II iri 1 1 1 1 1
Рис. 2. Примеры аномального поведения параметров ионосферы. а) - расслоение слоя Р2 по частоте и высоте (режим "Н перемещающиеся ионосферные возмущения). б) - на фоне спокойной магнитосферы формирование за 1-3 дня диффузионного слоя Р2 (F2-spread) длительностью в несколько часов (режим "Р"); формирование К-слоя, за счет высыпания заряженных частиц из радиационных поясов
овалом и отмечен цифрой "6"). С 00А00Ш до 01А00Ш наблюдается E5-spread (диффузия слоя , подобен диффузии слоя Р2). Динамика турбулизации слоя Р2 хорошо просматривается на томограммах (см.рис.5). На рис.5а видно, что 27.02 в 08й00ш (на рис.5 в скобках указано местное камчатское время) максимум распределения электронов слоя Р2 приходится на 300 км с небольшими локальными образованиями, наблюдаемыми чуть южнее и севернее с. Паратунки. Но уже при следующем пролете спутника в 11й24ш фиксируется турбулизация слоя Р2 (см.рис.5б) с увеличением высоты его максимума до 350 км. По данным АИС турбулентность в слое Р2 прекращается в 21й00ш, что хорошо видно на томограмме рис.5в при пролете спутника в 22й07ш. Причем геомагнитная активность 27 февраля характеризовалась низким уровнем (К£ = 6) и не могла явиться причиной формирования Р2-spread.
28.02.2013 г. с 06А00Ш по данным АИС начинает формироваться спорадический слой ЕБ, а с 06А00Ш и до 11А00Ш на высоте 200 км регистрируется корпускулярный слой К, обусловленный высыпанием частиц (см.рис.2б). При этом, в спокойных геомагнитных условиях (3-х часовой индекс к в это время равен 1), наблюдается турбулизация слоя Р2, но аппаратным способом критические частоты можно определить (режим "Р"). На томограммах во время пролета в 05й03ш диффузия отсутствует, но была зарегистрирована при пролетах в 08й26ш и 11й28ш. Томограммы 28.02 подобны томограммам за 27.02. (см. рис.5) и поэтому не приведены.
28.02.2013г. в 14й05ш произошло землетрясение с магнитудой Мс = 6.6 (ф = 50.66°с.ш., X = 157.77°в.д.)
Как видно из рис.4в, 01.03.2013г. была зарегистрирована сильная магнитная буря с суточным значением индекса геомагнитной активности К£ = 27. Кроме того, с 12й00ш до 15й00ш было зафиксировано образование корпускулярного слоя, обусловленного высыпанием заряженных частиц из радиационных поясов.
Рис. 3. Схема расположения станций приема и распространения зондирующего сигнала с ННКА
С 04й00т до 06й00т и с 07й00т до 10й00т было зарегистрировано аномальное превышение значений критической частоты по сравнению с медианными значениями, рассчитанными за последние 30 дней (на рис.4 выделены двумя пунктирными овалами). Поскольку, в 2013 году в ИКИР по техническим причинам информацию об ионосферных данных и геомагнитной активности получали только через сутки, то аномалии были обнаружены только 02.03.2013г. В противном случае аномалия была бы зафиксирована 01.03.2013г. не позднее 12й00т.
Рис. 4. Динамика суточных значений параметров ионосферы для серии сейсмических событий 28.02. - 01.03.2013г. :о - критических частот 2; х - спорадического слоя /0Е5 , □ - минимальных частот /Шш
01.03.2013г. произошло два землетрясения в 12й53т с магнитудой Мс = 6.5 (ф = 50.64°с.ш., X = 157.90°в.д.).
Рис. 5. Томограммы распределения электронов по высоте (вертикальная ось в км) и широте (горизонтальная ось в градусах) за 27.02.2013г. Треугольниками отмечены широты приемных станций в с. Паратунка (Par) и с. Мильково (Mil). Справа от рисунков представлена цветовая шкала распределения электронов с численным множителем 1011(eV/m3)
Следует отметить, что после того как 01.03.2013г. произошли два землетрясения в 12й53т и в 13й20т (Ш% в 14й00т и в 15й00т средствами вертикального радиозондирования было зарегистрировано высыпание заряженных частиц из радиационных поясов (образование К-слоя) (см. рис.4в).
Согласно магнитным данным за 02.03.2013 г. состояние магнитного поля определялось умеренной возмущенностью с Ке = 18 (см. рис.4в), период времени с 08й00т до 21й00т характеризовался режимом «£» (F2-spread). Это соответствует обычному поведению параметров ионосферы, которое сопутствует развитию магнитной бури без аномального поведения ионосферы.
Рассмотрим теперь поведение ионосферы в третьей декаде мая 2013г. 20 мая с 17й00т до 23й00т2 на фоне спокойной магнитосферы (КЕ = 10) произошло аномальное превышение медианы текущими значениями критической частоты /0^2. На рис.6 динамика суточных значений параметров ионосферы за эту дату не представлена, поскольку характер поведения ионосферы за это число полностью соответствует её поведению за 23.05.2013, представленному на рис.6в.
21 мая, на фоне спокойной магнитосферы (КЕ = 8), с 3й до 6й UT наблюдается расслоение слоя £2 по частоте и высоте (режим "Н"); С 11й00т и до 22й00т UT
наблюдается турбулизация слоя F2; с 10h45m и до 12h45m на высоте 140 км, а в 16h00m на 125 км, регистрируется корпускулярный слой K, обусловленный высыпанием частиц (см.рис.ба).
На томограммах за 21 мая (см. рис.7) турбулизация слоя F2 просматривается при пролете спутника в 11h28m, максимум распределения электронов слоя F2 приходится на 330 км с локальными образованиями повышенной концентрации электронов южнее с. Паратунки и севернее с. Мильково.
21.05.2013г. произошла серия землетрясений с магнитудами Me = 6.3 (время 01h55m, ç = 52.22°с.ш., Я = 160.89°в.д.), Me = 6.0 (время 03h08m, ç = 52.18°с.ш., Я = 160.63°в.д. ), Me = 6.3, (время 05h43m,ç = 52.05°с.ш., Я = 160.49°в.д.)
Следует отметить, что после серии землетрясений 28.02-01.03.2013 года в последующие дни аномальное поведение ионосферы не было зарегистрировано. Однако после серии землетрясений 21 мая 2013 года аномальное поведение параметров продолжилось . 22 мая в 00h00m происходит расслоение слоя F2 по частоте и высоте (режим "H"), а с 09h00m до 21h00m турбулизация (см. рис.6), состояние магнитного поля умеренно-возмущенное (Ks = 19).
Рис. 6. Динамика суточных значений параметров ионосферы для сейсмического события 24.05.2013 г. :о - критических частот /0Р2; х - спорадического слоя /оЕл, □ - минимальных частот /Шш
23 мая произошло аномальное превышение медианы текущими значениями критической частоты 2 и зарегистрировано расслоение слоя Р2 по частоте и высоте (режим "Н") с 16А00Ш до 20й30ш на фоне спокойной магнитосферы (К£ = 14) (рис.6в).
К сожалению, по техническим причинам 22 и 23 мая томограммы распределения электронов не были получены.
24 мая была зарегистрирована магнитная буря с суточным значением индекса геомагнитной активности К£ = 23, с 02й00ш до 05й00ш происходит расслоение слоя Р2 по частоте и высоте (режим "Н") (рис.бг). С 05й30ш до 14й30ш было зарегистрировано
21.05.2013 01:08 UT (13:08 LT) lo-nel/ms 21.05.2013 11:28 UT (23:28 LT)
Рис. 7. Томограммы распределения электронов по высоте (вертикальная ось в км) и широте (горизонтальная ось в градусах) за 21.05.2013г. Треугольниками отмечены широты приемных станций в с. Паратунка (Par) и с. Мильково (Mil). Справа от рисунков представлена цветовая шкала распределения электронов с численным множителем 1011(eV/m3)
аномальное превышение значений критической частоты по сравнению с медианными значениями, рассчитанными за последние 30 дней (на рис.6г выделено пунктирным овалом). Также 24 мая с 12h45m до 14h00m зафиксирован корпускулярный слой на высоте, обусловленный высыпанием заряженных частиц из радиационных поясов.
24.05.2013 г. в 05h44m в Охотском море произошло землетрясение с магнитудой МС = 7.4 (время 05h44m, ф = 54.75°с.ш., X = 153.78°в.д.).
После землетрясения с 12h5m и до 14h00m было зарегистрировано высыпание заряженных частиц (образование -слоя) (см.рис.6г).
Вероятностный подход к анализу сейсмического режима.
Известно, что максимальные линейные размеры области формирования предвестников землетрясений от эпицентра связаны с магнитудой события формулой Добровольского R~expM [9]. Поэтому при ретроспективном анализе сейсмического события, т.е. при его уже известных координатах и магнитуде, мы можем оценить область, в которой возможна регистрация предвестника. Однако регистрация предвестника в реальном времени в одной точке (например, с помощью АИС) и определение его интенсивности ("степень аномальности") не позволяет однозначно ответить на вопрос "где"и "какой"силы ожидается землетрясение. Для ответа на вопрос "где"можно воспользоваться теоретико-вероятностным подходом, подробно описанном в [10]. Для трёх сейсмоактивных областей (рис.8) были вычислены временные ряды вероятностей случайного события, определяемого как "попадание эпицентров сейсмических событий, произошедших в выбранном в объёме V, в заданные интервалы широты Дф и долготы ДАг- ". Временной интервал AT с 01.01.1990 по 01.01.2014 гг. с окном AT = 1 год и скользящим шагом At = 1 месяц. Распределения вероятностей были рассчитаны для сейсмических событий с энергетическим классом 9.0 < Ks < 14.0 и интервалом глубин 0 < h < 100. На рис.9-11 представлены временные ряды вероятностей P(A) для каждой из
рассматриваемых областей $1, $2, $з, выбранных согласно делению Камчатского региона на зоны сейсмичности [11]. На временной шкале каждого графика отмечено время сейсмических событий с энергетическим классом > 14.0, произошедших в соответствующей области. Анализ рассчитанных рядов вероятностей показал, что наибольшая сейсмическая активность за рассматриваемый период Т наблюдалась в области $2, для которой средняя вероятность составила 0.57. Наименьшая - в области со средней вероятностью 0.13.
п IVx : / ч
С j /1 !">................. у ч / / / /
* 1 Г N. 1 N ' \ i....... /
Л)............. : У 5 v [ / | / ■/
А >/*Г " / V /
: * / / / /
О 13<Ks<14 TV 14< 15 , & 15
Р V ч *
152 Е 156 Е 160 Е 164 Е 168 Е 172 Е
Рис. 8. Расположение исследуемых сейсмоактивных областей £г-. Расположение эпицентров сейсмических событий с энергетическим классом > 14.0, произошедших в 28.02.2013 - 01.03.2013 гг. и 21.05.2013 - 24.05.2013 гг., обозначены звёздочками
Рис. 9. Временной ряд вероятностей попадания сейсмических событий в область $1
Для области $1 средняя вероятность составила 0,3. В области заметное повышение вероятности происходило только в 1999 и 2006 гг. Для области $2 в период 1990-2000 гг. характерна высокая сейсмическая активность, особенно в
Рис. 10. Временной ряд вероятностей попадания сейсмических событий в область $2
01-1-1-1-1-1-Lj=-1-я.-1-1-1-L
01.01Ü91 01.02 1393 01 03 1995 01 04.1997 01 05 1999 01.06 2001 01 07 2063 01.08.200? 01092007 01 10 2009 01,11.2011 01.122013
Time
Рис. 11. Временной ряд вероятностей попадания сейсмических событий в область
1990-1993 гг., а также после Кроноцкого события в 1997 - 1999 гг., когда вероятность попадания сейсмических событий в эту область была ~0.9 [12].
В последующие годы сейсмическая активность в области $2 стала снижаться и, начиная с 2006 г. вероятность стала меньше среднего многолетнего уровня. В области повышение сейсмоактивности было в 1993-1994 гг., когда вероятность попадания сейсмических событий в эту область достигла 0,5. Начиная с 2007 г. в $1 происходил рост вероятностей, превысивший в 2 раза средний многолетний уровень в 2013 году. В период с 2007 по май 2013 г. в этой области произошло 11 сейсмических событий с энергетическим классом
> 14.0 и глубиной Н < 100км. Таким образом, с помощью представленного метода, основанного на применении теоретико-вероятностного подхода к каталогу Камчатских землетрясений, позволившего вычислить вероятности попадания сейсмических событий в заданные сейсмоактивные области, удалось обнаружить рост сейсмической активности, происходивший на протяжении 2007-2010 гг. в сейсмофокальной зоне Курил и Южной Камчатки (область $1) и предшествовавший серии крупных землетрясений с > 14.0, произошедших в этой зоне в 2011-2013 гг.
Анализ распределения вероятностей сейсмических событий в акватории Охотского моря не проводился. Однако по поведению ионосферы можно констатировать, что процессы в литосфере, сопутствующие этому землетрясению, оказывали на нее влияние, что подтверждает высказанную во Введении мысль: на ионосферных высотах происходит отображение ионосферных процессов,
происходящих в земной коре на территориях в сотни километров. Это нашло свое отражение в аномальном поведении параметров ионосферы с 22.05 по 24.05.2013 г.
Выводы
Ретроспективный анализ формирования информативных в Камчатском регионе ионосферных предвестников землетрясений, регистрируемых радиофизическими методами, за период 27.02-02.03.2013г. и 21.05-24.05.2013г. показал: накануне сейсмических событий, произошедших 28.02.2013 г. (14Н05т иТ с магнитудой Мс = 6.6) и 01.03.2013 г. (12Н53т с магнитудой Мс = 5.9, 13Н20т с магнитудой Мс = 6.5), 21.05.2013г. (01Н55т с магнитудой Мс = 6.3, 03Н08т с магнитудой Мс = 6.0, 05Н43т с магнитудой Мс = 6.3) и 24.05.2013г. с магнитудой Мс = 7.4 сформировались все пять отмеченных выше признака.
Всем землетрясениям за несколько часов предшествовало высыпание частиц (п.1); за 1-2 сутки произошло формирование диффузионного спорадического слоя Е (Егэргеаб) (п.2); за 1 сутки до события 28 февраля и за 2-3 суток до события 24 мая предшествовало формирование на фоне спокойной магнитосферы диффузионного слоя ^2 (^2-эргеаб) (п.4); землетрясениям 1 марта за несколько часов предшествовало аномальное повышение значений критической частоты /0^2, превышающее медианные значения, на фоне развития магнитной бури (п.3), землетрясениям 1 марта и 24 мая предшествовало за 2 дня расслоение слоя ^2 по частоте и высоте (п.5).
Применение теоретико-вероятностного подхода к каталогу Камчатских землетрясений позволило вычислить вероятности попадания сейсмических событий в сейсмоактивную область $1 и установить для нее рост сейсмической активности, происходивший на протяжении 2007-2010 гг. в сейсмофокальной зоне Курил и Южной Камчатки (область $1) и предшествовавший серии крупных землетрясений с > 14.0, произошедших в этой зоне в 2011-2013 гг., включая события за 28 февраля - 01 марта 2013 с К = 15.2 (Мс = 6.6) и К = 15.1 (Мс = 6.5).
В области $2, в период 2007-2012 гг., предшествовавший наступлению серии землетрясений, произошедших 21.05.2013 г. с КБ =13.6 (Мс = 6.3), = 13.9 (Мс = 6.0) и = 14.4 (Мс = 6.3), наблюдалось снижение сейсмической активности, при этом значения вероятностей попадания сейсмических событий в сейсмоактивную область $2 принимали значения ниже среднего многолетнего уровня. После прохождения данной серии землетрясений, в области ^наблюдалось возрастание значений вероятностей. Следует отметить, что при достижении ими среднего многолетнего уровня 12.11.2013 г. произошло событие с = 15.0 (Мс = 6.4). При этом за три дня до события на фоне развития магнитной бури сформировались все пять отмеченные выше признака.
Список литературы
[1] Сорокин В.М., Чмырев В.М., Похотелов О.А., Липеровский В.А., "Обзор моделей литосферно-ионосферных связей в периоды подготовки землетрясений", Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов., Докл. конф. (Москва, 2-3 октября 1997.), ОИФЗ РАН, Москва, 1988, 64-85. [Богокт У.М., СЬшугеу У.М., РоЫеЬу О.А., Ырегоуэк!] У.Л., "ОЬ-гог шобе1е' ШоБГегпо-юпоБГегпуЬ БУ]а2е] V репобу роб§о1оук1 гешк^аБеш]", Kratk-ij prognoz katastroficheskih zemletrjasenij s pomoshh'ju radiofizicheskih nazemno-
kosmicheskih metodov., Dokl. konf. (Moskva, 2-3 oktjabrja 1997.), OIFZ RAN, Moskva, 1988,64-85 (in Russian)].
[2] Страхов В.Н., Мигулин В.В., Савин А.И., Уткин В.Ф., Куликов С.Д., Гивишвили Г.В., Ораевский В.Н., Похотелов О.А., Липеровский В.А., Резников А.Е., Болотов С.М., Малютин В.Н., Гуфельд И.Л., Пирогов Ю.А., "Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов", Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов., Докл. конф. (Москва, 2-3 октября 1997.), ОИФЗ РАН, Москва, 1988, 155-160. [Strahov V.N., Migulin V.V., Savin A.I., Utkin V.F., Kulikov S.D., Givishvili G.V., Oraevskij V.N., Pohotelov O.A., Liperovskij V.A., Reznikov A.E., Bolotov S.M., Maljutin V.N., Gufel'd I.L., Pirogov Ju.A., "Kratkij prognoz katastroficheskih zem-letrjasenij s pomoshh'ju radiofizicheskih nazemno-kosmicheskih metodov", Kratkij prognoz katastroficheskih zemletrjasenij s pomoshh'ju radiofizicheskih nazemno-kosmicheskih metodov., Dokl. konf. (Moskva, 2-3 oktjabrja 1997.), OIFZ RAN, Moskva, 1988, 155-160 (in Russian)].
[3] Liperovskaya, E.V., Bogdanov, V.V., Biagi, P.-F., Meister, C.-V., Liperovsky, V.A., Rodkin, M.V., "Day-time variations of foF2 connected to strong earthquakes.", Nat. Hazards Earth Syst. Sci, 2009, №9, 1-7.
[4] Liperovskaya, E.V., Bogdanov, V.V., Biagi, P.-F., Meister, C.-V., Liperovsky, V.A., "Daytime variations of foE connected to earthquakes", Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 2011, №8, 1807-1812.
[5] Богданов В.В., "Интерпретация закона повторяемости землетрясений на примере Камчатского региона", ДАН, 408:3 (2006), 393-397. [Bogdanov V.V., "Interpretacija zakona povtorjaemosti zemletrjasenij na primere Kamchatskogo regiona", DAN, 408:3 (2006), 393-397 (in Russian)].
[6] Андреева Е.С., Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., "Фазоразностная томография ионосферы", Геомагнетизм и аэрономия, 32:1 (1992), 104-110. [Andreeva E.S., Ku-nicyn V.E., Tereshhenko E.D., "Fazoraznostnaja tomografija ionosfery", Geomagnetizm i ajeronomija, 32:1 (1992), 104-110 (in Russian)].
[7] Романов А.А., Романов А.А, Трусов С.В., Урличич Ю.М., "Современные подходы к созданию автоматизированной системы регистрации ионосферных предвестников землетрясений по спутниковым данным", Космонавтика и ракетостроение., 2006, № 1, 167-172. [Romanov A.A., Romanov A.A, Trusov S.V., Urlichich Ju.M., "Sovremen-nye podhody k sozdaniju avtomatizirovannoj sistemy registracii ionosfernyh predvestnikov zemletrjasenij po sputnikovym dannym", Kosmonavtika i raketostroenie., 2006, № 1, 167172 (in Russian)].
[8] Афрамович Э.Л., Перевалова Н.П., GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли, Иркутск, 2006, 480 с. [Aframovich Je.L., Perevalova N.P., GPS-monitoring verhnej at-mosfery Zemli, Irkutsk, 2006 (in Russian), 480 pp.]
[9] Добровольский И.П., Теория подготовки тектонического землетрясения., ИФЗ АН СССР, М., 1991, 224 с. [Dobrovol'skij I.P., Teorija podgotovki tektonicheskogo zemletr-jasenija., IFZ AN SSSR, M., 1991 (in Russian), 224 pp.]
[10] Богданов В.В., Павлов А.В., Полюхова А.Л., "Вероятностная модель сейсмичности на примере камчатских землетрясений", Вулканология и сейсмология., 2010, №6, 64-74. [Bogdanov V.V., Pavlov A.V., Polyukhova A.L., "Verojatnostnaja model' sejsmichnosti na primere kamchatskih zemletrjasenij", Vulkanologija i sejsmologija., 2010, №6, 64-74 (in Russian)].
[11] Левина В.И. и др., "Сейсмичность Камчатского региона 1962-2011 гг", Вулканология и сейсмология, 2013, №1, 41-64. [Levina V.I. et al., "The seismicity of the Kamchatka region: 1962-2011", Journal of Volcanology and Seismology, 7:1 (2013), 37-57].
[12] Левина В.И., Митюшкина С.В., Ландер А.В.,Чеброва А.Ю., "Сейсмичность Камчатского региона за период детальных сейсмологических наблюдений.", Сейсмологические и геофизические исследования на Камчатке. К 50-летию детальных сейсмологических исследований., Холд. комп. «Новая книга», Петропавловск-Камчатский, 2012, 105-137. [Levina V.I., Mitjushkina S.V., Lander A.V.,Chebrova A.Ju., "Sejsmichnost' Kamchatskogo regiona za period detal'nyh sejsmo-logicheskih nabljudenij.", Sejsmologicheskie i geofizicheskie issledovanija na Kamchatke. K 50-letiju detal'nyh sejsmologicheskih issledovanij., Hold. komp. «Novaja kniga», Petropavlovsk-Kamchatskij, 2012, 105-137 (in Russian)].
Список литературы (ГОСТ)
[1] Сорокин В.М., Чмырев В.М., Похотелов О.А., Липеровский В.А. Обзор моделей литосферно-ионосферных связей в периоды подготовки землетрясений. Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов. Докл. конф. Москва, 2-3 октября 1997. М.: ОИФЗ РАН. 1988. С. 64-85
[2] Страхов В.Н., Мигулин В.В., Савин А.И., Уткин В.Ф., Куликов С.Д., Гивишвили Г.В., Ораевский В.Н., Похотелов О.А., Липеровский В.А., Резников А.Е., Болотов С.М., Малютин В.Н., Гуфельд И.Л., Пирогов Ю.А. Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов. Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов. Докл. конф. Москва, 2-3 октября 1997. М.: ОИФЗ РАН. 1988. C. 155-160
[3] Liperovskaya, E.V., Bogdanov, V.V., Biagi, P.-F., Meister, C.-V., Liperovsky, V.A., Rodkin, M.V. Day-time variations of foF2 connected to strong earthquakes // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2009. № 9. p. 1-7
[4] Liperovskaya, E.V., Bogdanov, V.V., Biagi, P.-F., Meister, C.-V., Liperovsky, V.A. Daytime variations of foE connected to earthquakes Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. no. 8. pp. 1807-1812
[5] Богданов В.В. Интерпретация закона повторяемости землетрясений на примере Камчатского региона // ДАН. 2006. Т. 408. № 3. С. 393-397
[6] Андреева Е.С., Куницын В.Е., Терещенко Е.Д. Фазоразностная томография ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32. №.1. С. 104-110
[7] Романов А.А., Романов А.А, Трусов С.В., Урличич Ю.М. Современные подходы к созданию автоматизированной системы регистрации ионосферных предвестников землетрясений по спутниковым данным //Космонавтика и ракетостроение. 2006. № 1. С. 167-172
[8] Афрамович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: 2006. 480 с.
[9] Добровольский И.П. Теория подготовки тектонического землетрясения. М.: ИФЗ АН СССР. 1991. 224 c.
[10] Богданов В.В., Павлов А.В., Полюхова А.Л. Вероятностная модель сейсмичности на примере камчатских землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2010. № 6. С.64-74
[11] Левина В.И. и др. Сейсмичность Камчатского региона 1962-2011 гг // Вулканология и сейсмология. 2013. №1. С. 41-64
[12] Левина В.И., Митюшкина С.В., Ландер А.В.,Чеброва А.Ю. Сейсмичность Камчатского региона за период детальных сейсмологических наблюдений. Сейсмологические и геофизические исследования на Камчатке. К 50-летию детальных сейсмологических исследований. Петропавловск-Камчатский: Холд. комп. «Новая книга», 2012. С. 105137
Для цитирования: Богданов В. В., Павлов А. В. Динамика поведения ионосферных параметров накануне землетрясенийв периоды 28.02.-01.03.2013 г и 19.05-24.05.2013 г // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2018. № 2(22). C. 85-99. DOI: 10.18454/2079-66412018-22-2-85-99
For citation: Bogdanov V. V., Pavlov A. V. Dynamics of ionospheric parameters before earthquakes on 28.02.2013-01.03.2013 and 19.05.2013-24.05.2013, Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2018, 22: 2, 85-99. DOI: 10.18454/2079-6641-2018-22-2-85-99
Поступила в редакцию / Original article submitted: 04.04.2018
Vestnik KRAUNC. Fiz.-Mat. Nauki. 2018. no.2(22). pp. 85-99. ISSN 2079-6641
DOI: 10.18454/2079-6641-2018-22-2-85-99 PHYSICS
MSC 86A10, 86A15
DYNAMICS OF IONOSPHERIC PARAMETERS BEFORE EARTHQUAKES ON 28.02.2013-01.03.2013 AND 19.05.2013-24.05.2013
V. V. Bogdanov, A.V. Pavlov
Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation FEB RAS, 684034, Paratunka, Mirnaya str., 7, Russia E-mail: [email protected] [email protected]
In the present report the variations of ionospheric parameters and ionospheric turbulence before and during seismic events are studied applying complex radiophysical methods and using a theoretical probability approach, suggested by the authors. The probability approach allowed to detect the growth of seismic activity in the Kamchatka region in 2013. It is found that characteristic ionospheric features as K-layer formation (corpuscular layer due to precipitation of particles from the radiation belts), increase of the characteristic f0F2-frequency and formation of F- spread as well as Es-spread occured about one day before some seismic events on February-March (28.02.-02.03) 2013 and some days before series of the events on 19-24 May 2013.
Key words: ionosphere, lithosphere, tomography, vertical radiosonde, GPS-radiosounding, earthquake
© Bogdanov V.V., Pavlov A.V., 2018
