CC BY
84
УДК 550.388.2
ИОНОСФЕРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ НАД НОВОСИБИРСКОМ ДО, ВО ВРЕМЯ И ПОСЛЕ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Анастасия Юрьевна Белинская
Алтае-Саянский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Геофизической службы СО РАН, 630060, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика. Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, тел. (913)477-60-18, e-mail: anbell@ngs.ru
Олег Митрофанович Грехов
Алтае-Саянский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Геофизической службы СО РАН, 630060, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика. Коптюга, 3, инженер-исследователь, тел. (913)477-60-18
В представленной работе рассмотрены методики для выявления сейсмо-ионосферных вариаций по данным вертикального зондирования ионосферы. Используя результаты многолетнего мониторинга ионосферы на Геофизической обсерватории «Ключи» (Новосибирск), были исследованы возможные эффекты землетрясений (в том числе и в период подготовки) на ионосферу. Рассмотрены землетрясения с магнитудой M > 5 и удаленностью эпицентра от обсерватории не более 850 км.
Ключевые слова: ионосфера, землетрясение, предвестники землетрясений, система литосфера - атмосфера - ионосфера.
IONOSPHERIC MEASUREMENTS OF NOVOSIBIRSK BEFORE, DURING AND AFTER EARTHQUAKES
Anastasiia Yu. Belinskaia
Altai-Sayansk branch of Federal state budgetary institution of science of Geophysical service of the Siberian office of the Russian Academy of Sciences, 630060, Russia, Novosibirsk, 3 av. of the academician Koptyuga, tel. (913)477-60-18, e-mail: anbell@ngs.ru
Oleg M. Grekhov
Altai-Sayansk branch of Federal state budgetary institution of science of Geophysical service of the Siberian office of the Russian Academy of Sciences, 630060, Russia, Novosibirsk, 3 av. of the academician Koptyuga, tel. (913)477-60-18
The results of long-term monitoring of the ionosphere at the Geophysical Observatory «Klyu-chi» (Novosibirsk) are used for investigation of the effects of earthquakes to the ionosphere during preparation phase and under shock. We considered the earthquakes with magnitude M>5 and the epicenter distance from the observatory no more than 850 km.
Keywords: ionosphere, earthquake, earthquake precursors, the system Litosfera - atmosphere -ionosphere.
В настоящее время очень актуальны работы по расширению наших знаний о процессах в сложной системе Литосфера - Атмосфера - Ионосфера, которые запускаются во время подготовки сильных землетрясений. На повестке дня
стоит вопрос о возможности краткосрочного прогноза землетрясений. Одним из основных результатов исследований последних лет является факт, что прогноз, базирующийся на анализе вариаций какого-то одного из параметров окружающей среды, не может быть достоверным в силу сложности механизма генерации предвестников разного типа. Одновременная регистрация целого ряда признаков, называемых предвестниками, и являющихся проявлением процесса подготовки землетрясения в различных геофизических средах, и является тем фактором, или комплексным предвестником, на базе которого можно строить надежный прогноз [1]. В 2009 году стартовал пилотный проект по комплексному диагностированию предвестников землетрясений на Сахалине [2]. Не последнее место в этих исследованиях отводятся измерениям в ионосфере. Данная работа является продолжением работ по влиянию землетрясений на ионосферные параметры над Новосибирском [3, 4].
На Геофизической обсерватории «Ключи» (Новосибирск) ведутся ионосферные наблюдения с 60-ых годов. С конца 90-ых годов XX века на станции был установлен цифровой ионозонд, благодаря чему был накоплен архив данных в цифровом виде. Для анализа вариаций ионосферных параметров под воздействием сейсмоактивности нами были выбраны 6 сильных землетрясений с магнитудой М>5 и удаленностью эпицентра от обсерватории не более 850 км.
Исследования E-области в период процесса подготовки сильных землетрясений позволили выявить формирование аномальных спорадических Es-слоев. Замечено, что за несколько суток до землетрясения отмечается значительное увеличение критической частоты спорадического слоя (foEs), а за сутки до землетрясения происходит уменьшение коэффициента полупрозрачности (К). Для выделения аномальных возмущений в ионосфере в период подготовки землетрясений в качестве исходных данных используются значения критической частоты foEs и частоты экранирования fbEs. Расчет коэффициента полупрозрачности Es-слоя (dfbEs) выполняется для значений foEs>fbEs. по формуле: dfbEs=(foEs-fbEs)/fbEs. На следующем этапе вычисляется суточный коэффициент полупрозрачности (К) путем осреднения полученных значений коэффициента полупрозрачности за сутки местного времени. Эта методика описана в работах Липеровского В.А., S. Kon и др. [5, 6]. На рис. 1 представлены результаты анализа вариаций foEs и К над Новосибирском для одного из выбранных землетрясений. Расчеты проводились для 14 дней до и после события по ежечасным данным ионосферного зондирования. Видно, что за сутки до события коэффициент полупрозрачности упал и восстановился только через 2 суток после него. Увеличение критической частоты спорадического слоя было не значительным.
0.8
,-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
11
*>Е8
0.2
0.4
0.6
К
0
10
9
8
7
6
5
4
3
2
Рис. 1. Вариации ЮЕб и К за 14 дней до, во время и 14 дней после землетрясения 07 мая 2003г. с М=5,2MwHRV и удаленностью эпицентра от станции «Ключи» на 850 км. Справа ось для ЮЕб, слева - для К
Для выделения аномальных возмущений электронной концентрации на высоте главного максимума ионосферы в качестве фонового значения используется скользящее медианное значение (1пР2т), рассчитанное по 15 предшествующим числовым значениям для определенного момента времени. Оценка отклонения текущего значения критической частоты от скользящего фонового значения производится по формуле: ё£ЬЕ2=100*(£оЕ2-:ГоЕ2т)/:ГоЕ2т, где £ЬЕ2 -часовое значение критической частоты слоя Б2. Продолжительное повышение этого значения (не менее 4- 6 часов) в условиях спокойной гелио-геомагнитной обстановки может быть результатом реакции ионосферы на процесс подготовки землетрясения, т.е. являться предвестником землетрясения. По этим отклонениям строят «маску» ионосферного предвестника землетрясения [7]. На рис. 2 представлен образец подобной «маски» для землетрясения 27 октября 2000 г. с магнитудой 5,5MwHRV и удаленностью 769 км от станции «Ключи». Видно, что за сутки до события было повышение ёЮЕ2 в течение 2-3 часов после продолжительного сильного понижения этой характеристики.
Проведенный анализ показал неоднозначность выявленных вариаций. Для некоторых землетрясений мы можем говорить о наличие сейсмо-ионосферных связей, но, к сожалению, не для всех рассмотренных случаев. Работа в этом направлении необходимо продолжить. Так планируется провести сравнение с данными ионосферного зондирования на ближайших станциях.
часы,LT
Рис. 2. «Маска» для землетрясения 27.10.2000 с М =5,5MwHRV и удаленностью 769 км. Справа приведена шкала величины dfoF2
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Единая концепция обнаружения признаков готовящегося сильного землетрясения в комплексной системе Литосфера-Атмосфера-Ионосфера-Магнитосфера / С. А. Пулинец, Д. П. Узунов, А. В. Карелин, К. А. Боярчук, А. В. Тертышников, И. А. Юдин // Гелиогеофи-зические исследования. - 2013. - Вып. 6. - C. 81-90.
2. Первые результаты пилотного проекта по комплексному диагностированию предвестников землетрясений на Сахалине / С. А. Пулинец, А. А. Романов, Ю. М. Урличич, А. А. Романов мл., Л. Н. Дода, Д. П. Узунов // Геомагнетизм и аэрономия. - 2009. - Т.49. -№1. - С. 1-10.
3. Сейсмические эффекты в ионосфере по результатам мониторинга F-слоя над Новосибирском / А. Ю. Белинская, С. Ю. Хомутов, О. М. Грехов // ГЕ0-Сибирь-2011. VII Между-нар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 4. - С. 213-216.
Белинская А. Ю., Хомутов С. Ю. Возможности магнитно-ионосферных наблюдений в задачах прогноза и диагностики природных и техногенных экстремальных событий // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. - С. 37-45.
4. Физические модели связей в системе литосфера-атмосфера-ионосфера перед землетрясениями / В. А. Липеровский, О. А. Похотелов, К. -В. Мейстер, Е. В. Липеровская // Геомагнетизм и аэрономия. - 2008. - № 48. - С. 831-843.
5. Ionospheric anomalies possibly associated with M>6.0 earthquakes in the Japan area during 1998-2010: Case studies and statistical study / S. Kon, M. Nishihashi, K. Hattori // Journal of Asian Earth Sciences. - 2011. - 41. - P. 410-420. - Англ.
6. Зависимость сейсмо-ионосферных вариаций в максимуме слоя F от местного времени / С. А. Пулинец, А. Д. Легенька, Т. И. Зеленова // Геомагнетизм и аэрономия. - 1998. -№38. - №3. - C. 188-193.
© А. Ю. Белинская, О. М. Грехов, 2015
