CC BY
21Использование %дсмическиу.средств, технологий и геоинформационных.систем для мониторинга и моделирования природной среды
УДК 528.88
КОСМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ НАД CЕйСМОАКТИВНЫМИ ОБЛАСТЯМИ ПО ДАННЫМ OMI/AURA И ATOVS
Р. В. Одинцов, В. Б. Кашкин, Т. В. Рублева
Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: pomamow@gmail.com
Исследовались атмосферные возмущения в тропосфере и нижней стратосфере над сейсмоактивными зонами двух землетрясений в Таджикистане (11.12.2013 г.) и Японии (29.03.2015 г.) по спутниковым данным OMI/AURA и ATOVS.
Ключевые слова: космический мониторинг, сейсмоактивность, литосферно-атмосферные связи, атмосферные аномалии, эпицентр, интенсивность, очаг землетрясения.
SPACE MONITORING ATMOSPHERIC DISTURBANCES OVER SEISMICALLY ACTIVE AREAS ACCORDING TO DATA OMI/AURA AND ATOVS
R. V. Odintcov, V. B. Kashkin, Т. V. Rubleva
Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: pomamow@gmail.com
The atmospheric disturbances in the troposphere and the lower stratosphere over the seismically active zones of two earthquakes are investigated in Tajikistan (December 11, 2013) and Japan (March 29, 2015) using satellite data of OMI/AURA and ATOVS.
Keywords: satellite monitoring, seismic activity, lithospheric-atmospheric connection, atmospheric anomalies, epicenter, intensity, earthquake source.
В настоящее время для исследования сейсмоактивных зон активно используется космическая информация, позволяющая получать данные об изменениях в системе литосфера - атмосфера. Одно из важных направлений - использование космических систем ДЗЗ для мониторинга атмосферы над сейсмически опасными территориями в труднодоступных районах Азиатско-Тихоокеанского региона и Центральной Азии. Во время сейсмических процессов состояние атмосферы можно охарактеризовать как «возмущенное». Для «невозмущенной» («спокойной») атмосферы свойственна ситуация, когда сейсмическая активность в регионах отсутствует.
В качестве исследуемых объектов были выбраны землетрясения, произошедшие в Таджикистане 11.12.2013 г. (37,9° с. ш., 72,4° в. д.) и Японии 29.03.2015 г. (31,418° с. ш., 130,538° в. д.). По данным каталога И8в8 землетрясение в Таджикистане М = 4,4 возникло на глубине 138,2 км, его сейсмическая интенсивность по шкале ММ1 - 4-5 баллов [1]. Были определены границы пиковой зоны: по широте (36,5°-38,5° с. ш.), а по долготе (71,5°- 73,5° в. д.). Согласно И8в8 землетрясение в Японии М = 4,6 произошло на глубине 144,4 км, его интенсивность -4-5 баллов [1]. Границы пиковой зоны: по широте (30,5°-32,5° с. ш.) и по долготе (129,5°-131,5° в. д.). Согласно И8в8 «невозмущенная» атмосфера в изучаемых регионах наблюдалась в Японии - в марте 2010 г., а в Таджикистане - в декабре 2010 г.
В работе для изучения атмосферы над сейсмоактивными зонами использовались метеорологические характеристики (температура и давление), полученные с помощью аппаратуры ATOVS (Advanced TIROS Operational Vertical Sounder, спутники NOAA/POES -Polar Orbital Environmental Satellites, USA) [2]. В качестве исходной информации ATOVS использует данные наблюдений приборов HIRS-4, AMSU-(A, В) и MHS. Восстановление вертикальных профилей температуры и влажности атмосферы осуществляется программным комплексом International ATOVS Processing Packages (IAPP) [2]. Стандартное отклонение данных ATOVS по температуре от показаний радиозондов составляет 1,3 К, кроме уровней близких к поверхности Земли и выше 200 гПа. В качестве информации о поле ОСО (общего содержания озона) использовались данные, полученные прибором OMI (Ozone Monitoring Instrument, космический аппарат AURA, USA). В OMI реализован надирный метод измерения уходящего солнечного УФ-излучения. Спектральные каналы измерений UV-1 (264-311 нм) и UV-2 (307-383 нм). Пространственное разрешение 13x24 км.
Погрешность измерений 2-4 %. Ежедневные данные представлены на сайте NASA [3].
Для исследования изменений в тропосфере и нижней стратосфере над сейсмоактивными зонами Таджикистана и Японии использовались методики анализа озоновых данных и вертикальных профилей темпе-
Решетневскуе чтения. 2017
ратуры, описанные в [4]. На рис. 1 показана изменчивость поля ОСО в «возмущенной» атмосфере за 4 дня, с 28 по 31 марта 2015 г., точкой обозначен эпицентр землетрясения в Японии. Пиковая зона, соответствующая изосейте 4-5 баллов, показана внутренним эллипсом, внешним (пунктирным) эллипсом выделен район подготовки землетрясения (Рис.1). Обнаружено с 24 по 28 марта над пиковой зоной озоновое «облако» с повышенными значениями ОСО (332-352 ед. д., 1 ед. д = 10-3 см). Непосредственно в день сейсмического события, 29 марта, в эпицентре ОСО начало уменьшаться и к 31 марту общее содержание озона снизилось до 322 ед. д. Анализ карт показал, что 28 марта поле ОСО характеризуется широтным распределением озона. Нарушение широтной зональности поля ОСО, наблюдается 29 и 30 марта (рис. 1). Вероятно, оно вызвано активными сейсмическими процессами в регионе.
31 марта ориентация поля ОСО - меридиональная, в направлении северо-восток. Построены графики изменения температурных профилей за март 2015 г. для двух изобарических уровней 200 и 450 №а. Обнаружено, что за 11 дней до основного сейсмического толчка в исследуемой зоне начала формироваться температурная аномалия. Ее размеры 29 марта достигли границ 30,5°-33,5° с. ш. и 123,5°-133,5° в. д.
Во время подготовки Таджикского землетрясения за 3 дня до сейсмического события, 8 декабря, в нижней стратосфере сформировалась аномальная область с пониженными значениями ОСО. 11 декабря над эпицентром содержание озона равнялось 293 е. д. В последующие 3 дня количество озона в эпицен-тральной области продолжало понижаться и 15 марта составило 268 е. д. Таким образом, время жизни озоновой аномалии над эпицентральной областью -6 дней. На рис. 2 приведены карты возмущенного поля ОСО (а) и температурной аномалии (б) над сейсмоактивной зоной за 11 декабря. Как видно на рис. 2, а поле ОСО в основной сейсмический момент ориентировано в меридиональном направлении юг-север. Температурная аномалия, представленная на рис. 2, б, просуществовала с 7 по 12 декабря.
Во время эндогенной активности недр в атмосфере наблюдаются наиболее сильные контрастные изменения свойств геофизической среды. В работе по данным ОМУЛиЯЛ и ЛТОУ8 получены карты атмосферных возмущений (температурных и озоновых аномалий) над пиковыми зонами в Таджикистане и Японии во время подготовки землетрясений и наивысшей сейсмической активности, которые потенциально могут считаться признаками готовящегося землетрясения.
Рис. 1. Изменения поля ОСО с 28 по 31 марта 2015 г. в Азиатско-Тихоокеанском регионе
Долгот, град. Долгота, гуэд
Рис. 2. Возмущенное поле ОСО (а) и температурная аномалия (б) над сейсмоактивной зоной Таджикского землетрясения за 11 декабря 2013 г.
Использование космическухсредств, технологий и геоинформационныхсистем для мониторинга и моделирования природной среды
Библиографические ссылки
1. United States Geological Survey [Электронный ресурс]. URL: https://www.usgs.gov/ (дата обращения: 14.02.2017).
2. International ATOVS Processing Package. [Электронный ресурс]. URL: http://cimss.ssec.wisc.edu/ opsats/polar/iapp/ (дата обращения: 17.02.2017).
3. National Aeronautics and Space Administration. [Электронный ресурс]. URL: ftp://toms.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения: 23.02.2017).
4. Кашкин В. Б., Рублева Т. В., Хлебопрос Р. Г. Стратосферный озон: вид с космической орбиты. Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2015. 184 с.
References
1. United States Geological Survey. Available at: https://www.usgs.gov/ (accessed: 14.02.2017).
2. International ATOVS Processing Package. Available at: http://cimss.ssec.wisc.edu/opsats/polar/iapp/ (accessed: 17.02.2017).
3. NASA. National Aeronautics and Space Administration. Available at: ftp://toms.gsfc.nasa.gov/ (accessed: 24.02.2017).
4. Kashkin V. B., Rubleva T. V., Khlebopros R. G. Stratospheric ozone: a view from orbit. Krasnoyarsk: Sib. Feder. University, 2015. 184 p. (In Russ.).
© Одинцов Р. В., Кашкин В. Б., Рублева Т. В., 2017
