Модификация ионосферы перед Симуширским М = 8.1 землетрясением 13 января 2007 г.: Комплексный подход

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведено исследование ионосферных данных двух наземных станций вертикального зондирования ионосферы Wakkanai и Kokubunji, находящихся в зоне подготовки землетрясения с магнитудой M = 8.1, произошедшего 13 января 2007 г. в 04:23:21 UT к востоку от о-ва Симушир. Оно было вторым из последовательности двух сильных (с M > 8.0) землетрясений, ставших уникальными событиями в сейсмической истории Средних Курил: 15 ноября 2006 г. и 13 января 2007 г. Комплексный анализ ионосферных данных показал, что за 13–14 ч до этого землетрясения над обеими ионосферными станциями одновременно наблюдались специфические аномалии в E- и F-областях ионосферы, с высокой степенью вероятности, бывшие его краткосрочными ионосферными предвестниками. Показано, что дополнительное рассмотрение при анализе ионосферных данных поведения δ-параметра Барбье (δBarbier), построенного на их основе, значительно повышает корректность идентификации выявляемых ионосферных предвестников землетрясения в сложных ситуациях.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Пулинец

Институт космических исследований РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pulse@rssi.ru
Россия, Москва

В. В. Хегай

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

Email: hegai@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

А. Д. Легенька

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

Email: hegai@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

Л. П. Корсунова

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

Email: hegai@izmiran.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Апродов В.А. Зоны землетрясений. М.: Мысль, 461 с. 2000.
  2. Бычков В.В., Корсунова Л.П., Смирнов С.Э., Хегай В.В. Аномалии в ионосфере и электричестве приземного слоя атмосферы перед Камчатским землетрясением 30.01.2016 г. по данным обсерватории “Паратунка” // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 57. № 4. С. 532–540. 2017. https://doi.org/10.7868/S0016794017040058
  3. Корсунова Л.П., Легенька А.Д. Обнаружение возможных краткосрочных ионосферных предвестников сильных землетрясений по изменениям ежесуточных характеристик Es // Геомагнетизм и аэрономия Т. 61. № 6. С. 803–811. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021050060
  4. Пулинец С.А., Хегай В.В., Легенька А.Д., Корсунова Л.П. Новый параметр для анализа ионосферных возмущений и поиска ионосферных предвестников землетрясений на основе формулы Барбье // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 3. С. 383–392. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022030154
  5. Пулинец С.А., Хегай В.В., Легенька А.Д., Корсунова Л.П. Эффективность относительного δ-параметра Барбье при поиске ионосферных предвестников землетрясений // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 63. № 3. С. 349–357. 2023. https://doi.org/10.31857/S0016794023600102
  6. Рогожин Е.А., Левина В.И. Симуширские землетрясения 15 ноября 2006 г. (I) и 13 января 2007 г. (II) с Mw=8.3 и Mw=8.1 (Средние Курилы) // Землетрясения Северной Евразии. Вып. 16. С. 326–338. 2007.
  7. Руководство URSI по интерпретации и обработке ионограмм / Пер. с англ. под ред. Н.В. Медниковой. М.: Наука, 343 с. 1977.
  8. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 192 с. 1992.
  9. Хегай В.В. Эволюция очага и зоны подготовки корового землетрясения: упрощенное феноменологическое описание // Наука и технологические разработки. Т. 92. № 4. С. 19–30. 2013.
  10. Хегай В.В., Легенька А.Д., Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В., Гайдаш С.П. Солнечная активность, вариации галактических космических лучей и глобальная сейсмичность Земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 1. С. 40–51. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022010102
  11. Barbier D. La lumiere du ciel nocturne en ete a Tamanrasset // Compt. Rend. Acad. Sci., Paris. № 245. № 18. P. 1559–1561. 1957.
  12. Barbier D., Glaume J. La couche ionosphérique nocturne F dans la zone intertropicale et ses relations avec 1’émission de la raie 6300 Å du ciel nocturne // Planet. Space Sci. V. 9. № 4. P. 133−148. 1962. https://doi.org/10.1016/0032-0633(62)90001-6
  13. Barbier D., Roach F.E., Steiger W.R. The summer intensity variation of [OI] 6300 A in the tropics // J. Res. NBS. D. Rad. Sci. V. 66D. № 2. P. 145–152. 1962. http://dx.doi.org/10.6028/jres.066D.017
  14. 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. V. 103. № 10. P. 24359–24372. 1998. https://doi.org/10.1029/98JB00792
  15. Chattopadhyay R., Midya S.K. Airglow emissions: fundamentals of theory and experiment // Indian J. Phys. V. 80. № 2. P. 115–166. 2006.
  16. Dobrovolsky I.P., Zubkov S.I., Miachkin V.I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure Appl. Geophys. V. 117. № 5. P. 1025–1044. 1979. https://doi.org/10.1007/BF00876083
  17. 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. V. 8. № 3. P. 241–255. 2000.
  18. https://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/models/nrlmsise00.php
  19. https://wdc.nict.go.jp/IONO/HP2009/contents/Ionosonde_Map_E.html
  20. https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression
  21. https://www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/lists-maps-and-statistics
  22. Klotz S., Johnson N.L. (Eds.) Encyclopedia of statistical sciences. Haboken, NJ: John Wiley, 736 p. 1983.
  23. Liu J.Y., Chen Y.I., Chuo Y.J., Chen C.S. A statistical investigation of preearthquake ionospheric anomaly // J. Geophys. Res. – Space. V. 111. № 5. ID A05304. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JA011333
  24. Liu J.-Y., Chen Y.-I., Jhuang H.-K., Lin Y.-H. Ionospheric foF2 and TEC anomalous days associated with M > 5.0 earthquakes in Taiwan during 1997–1999 // Terr. Atmos. Ocean. Sci. V. 15. № 3. P. 371–383. 2004. https://doi.org/10.3319/TAO.2004.15.3.371(EP)
  25. Liu J.Y., Chen C.H., Tsai H.F. A statistical study on ionospheric precursors of the total electron content associated with 146 M > 6.0 earthquakes in Japan during 1998–2011 / Earthquake prediction studies: seismo electromagnetics. Ed. M. Hayakawa. Tokyo: Terrapub. P. 17–29. 2013.
  26. Liu J., Huang J., Zhang X. Ionospheric perturbations in plasma parameters before global strong earthquakes // Adv. Space Res. V. 53. № 5. P. 776–787. 2014. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.12.029
  27. Loewe C.A., Prölss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophys. Res. – Space. V. 102. № 7. P. 14209–14213. 1997. https://doi.org/10.1029/96JA04020
  28. Oyama K.-I., Devi M., Ryu K., Chen C.H., Liu J.-Y., Liu H., Bankov L., Kodama T. Modifications of the ionosphere prior to large earthquakes: report from the Ionosphere Precursor Study Group // Geoscience Letters. V. 3. ID 6. 2016. https://doi.org/10.1186/s40562-016-0038-3
  29. Saha A., Guha A., De B.K., Roy R., Choudhury A., Banik T., Dhar P., Chakraborty M. Precursory signature of several major earthquakes studied using 40 kHz low frequency signal // Adv. Space Res. V. 54. № 4. P. 617–627. 2014. https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.04.024

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Географические положения эпицентра землетрясения с M = 8.1, произошедшего 13 января 2007 г. (треугольная звезда), а также ионосферных станций Wakkanai и Kokubunji (черные кружки). Эпицентральные расстояния до станций по дуге большого круга указаны около соответствующих стрелок, а радиус зоны подготовки RD ≈ 3000 км показан над рисунком. Толстые сплошные линии определяют положения границ плит в области поглощения литосферы, а тонкими сплошными линиями очерчены острова Японского архипелага.

Скачать (113KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменения (сплошные линии на всех панелях) геофизических индексов (а) – Kp; (б) – Bz-компонента межпланетного магнитного поля; (в) – AE, а также часовых вариаций значений текущих критических частот foF2cur на ст. Kokubunji (г) и ст. Wakkanai (д) на семидневном временном интервале с 7.01.2007 г. по 13.01.2007 г. Длинной вертикальной стрелкой (проходящей через панели г и д и пересекающей их оси абсцисс) отмечен момент землетрясения, а зачерненными прямоугольниками под ней – интервалы местного времени с 18:00 до 6:00 LT. На панелях г и д линии, данные “точками”, соответствуют медианным значениям по 13 геомагнитно-спокойным (Q) дням января (foF2medQ), когда в течение целого дня величина Kp-индекса не превышала значения 2+, а штрихпунктирными линиями задан интервал foF2medQ ± 1.5IQR. Выделенные темной заливкой области превышения foF2cur над foF2medQ отмечены стрелками как возможные ИПЗ, а небольшие прямоугольники того же цвета у осей абсцисс соответствуют интервалам времени, когда на обеих станциях синхронно наблюдалиcь F-рассеяние и спорадический слой Es.

Скачать (456KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Ионограммы ст. Wakkanai (верхняя панель) и ст. Kokubunji (нижняя панель) в 15 ч UT 01.12.2007 г. На обеих станциях наблюдаются спорадический слой Es и F-рассеяние.

Скачать (173KB)
Метаданные
5. Рис. 4. На панели (а) показано поведение параметра δBarbier в неосвещенные часы. Горизонтальная линия (точки) соответствует медианным значениям на выбранном семидневном интервале, а штрихпунктирные линии отмечают уровни К± = (δBarbier)MED ± 1.5IQR. Темная заливка на панели а отмечает вероятный краткосрочный ИПЗ землетрясения за 13–14 ч до толчка. Панель б повторяет панель д рис. 2 с теми же обозначениями.

Скачать (231KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025