Cейсмогенные квазистационарные электрические поля и токи от крупномасштабных источников на поверхности Земли: сопоставление модельных представлений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведен сравнительный анализ различных модельных представлений сейсмогенных квазистационарных электрических полей/токов от крупномасштабных источников на поверхности Земли. Установлено, что ранее предложенные аналитические модели сейсмогенных квазистационарных источников электрического поля/тока со значениями амплитуд поля/тока, непрерывно уменьшающимися до нуля на бесконечности, согласуются с экстремальными значениями электрического поля/тока, экспериментально наблюдавшимися в эпицентральных зонах до землетрясений. Показано также, что резко ограниченные в пространстве модели сейсмогенных источников квазистационарных электрических полей/токов в эпицентральных областях будущих землетрясений на поверхности Земли приводят к их величинам, на порядок и более превышающим реально наблюдаемые.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Хегай

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: hegai@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Антонова В.П., Крюков С.В., Луценко В.Ю. Вариации атмосферного электрического поля на высокогорной станции Тянь-Шаня, обусловленные регулярными и спорадическими источниками // VIII Всероссийская конф. по атмосферному электричеству [с международным участием]: сб. трудов. Отв. ред. Г.Г. Щукин. СПб.: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2019. С. 12—14.
  2. Мареев Е.А. Достижения и перспективы исследований глобальной электрической цепи // УФН. 2010. Т. 180. № 5. С. 527—534.
  3. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 192 с.
  4. Смирнов С.Э. Вариации электрического поля земли в сейсмоактивном регионе как индикаторы сильных землетрясений и эруптивных явлений на Солнце: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. 25.00.29 — Физика атмосферы и гидросферы. Петропавловск-Камчатский: ИКИР ДВО РАН, 2018. https://www.ikir.ru/export/sites/ikir/ru/Publications/Dissertations/downloads/synopsisSmirnovSE.pdf
  5. Чернявский Е.А. Атмосферно-электрические предвестники землетрясений // Метеорология и гидрология в Узбекистане. Ташкент: АН УзССР, 1955. С. 317—327.
  6. Baumgaertner A.J.G., Thayer J.P., Neely III R.R., Lucas G. Toward a comprehensive global electric circuit model: Atmospheric conductivity and its variability in CESM1(WACCM) model simulations // J. Geophys. Res. Atmos. 2013. V. 118. № 16. P. 9221—9232. https://doi.org/10.1002/jgrd.50725
  7. Bowman D.D., Ouillon G., Sammis C.G., Sornette A., Sornette D. An observational test of the critical earthquake concept // J. Geophys. Res.-Sol. Ea. 1998. V. 103. № 10. P. 24359—24372. https://doi.org/10.1029/98jb0079228
  8. Conti L., Picozza P., Sotgiu A. A critical review of ground based observations of earthquake precursors // Front. Earth Sci., Sec. Geohazards and Georisks. 2021. V. 9. ID676766. https://doi.org/10.3389/feart.2021.676766
  9. Choudhury A., Guha A., De B.K., Roy R. A statistical study on precursory effects of earthquakes observed through the atmospheric vertical electric field in northeast India // Ann. Geophys. Italy. 2013. V. 56. № 3. ID R0331.
  10. Denisenko V.V., Boudjada M.Y., Lammer H. Propagation of seismogenic electric currents through the Earth’s atmosphere // J. Geophys. Res. Space. 2018a. V. 123. № 5. P. 4290—4297.
  11. Denisenko V.V., Nesterov S.A., Boudjada M.Y., Lammere H. A mathematical model of quasistationary electric field penetration from ground to the ionosphere with inclined magnetic field // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. 2018b. V. 179. P. 527—537.
  12. Dobrovolsky I.P., Zubkov S.I., Miachkin V.I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure Appl. Geophys. 1979. V. 117. № 5. P. 1025—1044. https://doi.org/10.1007/BF00876083
  13. Hao J. The anomalous of atmospheric electric field at the ground level and earthquakes // Acta Seismologica Sinica. 1988. V. 10. № 2. P. 207—212.
  14. Hao J.G., Tang T.M., Li D.R. A kind of information on short-term and imminent earthquake precursors — research on atmospheric electric field anomalies before earthquakes // Acta Seismologica Sinica. 1998. V. 11. № 1. P. 121—131.
  15. Hao J., Tang T.M., Li D.R. Progress in the research of atmospheric electric field anomaly as an index for short-impending prediction of earthquakes // Journal of Earthquake Prediction Research. 2000. V. 8. № 3. P. 241—255.
  16. Hegai V.V., Kim V.P., Liu J.Y. On a possible seismo-magnetic effect in the topside ionosphere // Adv. Space Res. 2015. V. 56. № 8. P. 1707—1713. https://doi.org/10.1016/j.asr.2015.07.034
  17. Hegai V., Zeren Z., Pulinets S. Seismogenic field in the ionosphere before two powerful earthquakes: possible magnitude and observed ionospheric effects (Case study) // Atmosphere. 2023. V. 14. № 5. ID819.
  18. Khegai V.V. Analytical model of a seismogenic electric field according to data of measurements in the surface layer of the midlatitude atmosphere and calculation of its magnitude at the ionospheric level // Geomagn. Aeron. 2020. V. 60. № 4. P. 507—520. https://doi.org/10.1134/S0016793220030081
  19. Kim V.P., Hegai V.V., Illich-Svitych P.V. On a possible ionospheric presage of earthquakes // Preprint № 29a (783). Moscow: IZMIRAN, 1988. 12 p.
  20. Kondo G. The variation of the atmosphere electric field at the time of earthquake // Memoirs of the Kakioka magnetic observatory. 1968. V. 13. № 1. P. 11—23.
  21. Kuo C.-L., Lee L.-C., Huba J.D. An improved coupling model for the lithosphere-atmosphere-ionosphere system // J. Geophys. Res. — Space. 2014. V. 119. № 4. P. 3189—3205. https://doi.org/10.1002/2013JA019392
  22. Kuo C.-L., Ho Y.-Y., Lee L.-C. Electrical coupling between the ionosphere and surface charges in the earthquake fault zone // Pre-Earthquake Processes: A Multidisciplinary Approach to Earthquake Prediction Studies. Eds. D. Ouzounov, S. Pulinets, K. Hattori, P. Taylor. Geophysical Monograph Series. V. 234. Hoboken, USA: John Wiley & Sons, Inc, 2018. P. 99—124. https://doi.org/10.1002/9781119156949.ch7
  23. Kuo C.-L., Lee L.-C. Reply to comment by B.E. Prokhorov and O.V. Zolotov on “An improved coupling model for the lithosphere-atmosphere-ionosphere system” // J. Geophys. Res. Space. 2017. V. 122. № 4. P. 4869—4874. https://doi.org/10.1002/2016JA023579
  24. Markson R. The global circuit intensity: Its measurement and variation over the last 50 years // B. Am. Meteorol. Soc. 2007. V. 88. № 2. P. 223—242. https://doi.org/10.1175/bams-88-2-223
  25. Namgaladze A., Zolotov O., Karpov M., Romanovskaya Y. Manifestations of the earthquake preparations in the ionosphere total electron content variations // Natural Science. 2012. V. 4. № 11. P. 848—855. https://doi.org/10.4236/ns.2012.411113.
  26. Namgaladze A.A., Karpov M.I. Conduction current and extraneous electric current in the global electric circuit // Russ. J. Phys. Chem. B. 2015. V. 9. № 5. P. 754—757. https://doi.org/10.1134/S1990793115050231
  27. Prokhorov B.E., Zolotov O.V. Comments on “An improved coupling model for the lithosphere-atmosphere-ionosphere system” by Kuo et al. [2014] // J. Geophys. Res. Space. 2017. V. 122. № 4. P. 4865—4868. https://doi.org/10.1002/2016JA023441
  28. Prokhorov B.E., Zolotov O.V, Knyazeva M.A., Romanovskaya Yu.V. Simulated vertical electric field data: an estimation from an improved coupling model for the lithosphere-atmosphere-ionosphere system // Data In Brief. 2019. V. 26. ID104513. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104513
  29. Pulinets S.A., Boyarchuk K.A. Ionospheric Precursors of Earthquakes. Berlin: Springer, 2004. 315 p. https://doi.org/10.1007/b137616
  30. Pulinets S., Ouzounov D. The Possibility of Earthquake Forecasting: Learning from nature. Bristol, UK: IOP Publishing Ltd, 2018. 167 p. https://doi.org/10.1088/978-0-7503-1248-6
  31. Vershinin E.F., Buzevich A.V., Yumoto K., Saita K., Tanaka Y. Correlations of seismic activity with electromagnetic emissions and variations in Kamchatka region // Atmospheric and Ionospheric Electromagnetic Phenomena Associated with Earthquakes. Ed.M. Hayakawa. Tokyo: Terra Scientific Publishing Company, 1999. P. 513—517.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Модельное распределение вертикальной компоненты поля Ez от сейсмогенного источника на поверхности Земли в зависимости от радиального расстояния r (сплошная линия), полученное с помощью аппроксимации (8) в соответствии с данными измерений из работы [Антонова и др., 2019]. Штриховые линии со стрелками на концах отмечают эпицентральное расстояние до пункта наблюдения (вертикальная) и величину поля (горизонтальная) на этом расстоянии. Штрихпунктирная вертикальная линия, заканчивающаяся стрелкой, отмечает характерное расстояние RH = 446 км, соответствующее размеру зоны подготовки землетрясения с M = 6.1, а горизонтальная линия (дана точками) — уровень стандартного значения величины поля EzST ≅ 100 В/м.

Скачать (281KB)
Метаданные
3. Рис. 2. То же, что и рис. 1, но для разной величины отношения RE/R0. Штрихпунктирная линия — RE/R0 = 0.6, сплошная — RE/R0 = 1, штриховая — RE/R0 = 1.75.

Скачать (345KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024