научная статья по теме АНОМАЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ FOF2 ПЕРЕД ИСПАНСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ 11.05.2011 Г Геофизика

Текст научной статьи на тему «АНОМАЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ FOF2 ПЕРЕД ИСПАНСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ 11.05.2011 Г»

ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2014, том 54, № 1, с. 89-93

УДК 550.510.535

АНОМАЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ КРИТИЧЕСКОИ ЧАСТОТЫ foF2 ПЕРЕД ИСПАНСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ 11.05.2011 г. © 2014 г. В. В. Хегай , А. Д. Легенька, В. П. Ким

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

(ИЗМИРАН) г. Москва, г. Троицк

e-mail: hegai@izmiran.rssi.ru Поступила в редакцию 25.07.2012 г. После доработки 17.10.2012 г.

Проведено исследование вариаций критической частоты /2-слоя (foF2) перед мелкофокусным землетрясением с магнитудой М = 5.1, которое произошло 11.05.2011 г. в Испании. Полученные результаты показывают, что на близлежащей к эпицентру землетрясения ионосферной станции Del'ebre наблюдалось положительное возмущение величины foF2. В то же время на удаленных от эпицентра ионосферных станциях возмущенийfoF2 не выявлено, что позволяет сделать предположение о том, что наблюдавшееся на станции Del'ebre положительное возмущение в /2-слое могло иметь сейсмо-генную природу.

DOI: 10.7868/S0016794014010052

1. ВВЕДЕНИЕ

Изучение возможности прогнозирования катастрофических землетрясений становится все более актуальной и важной научной задачей. При этом предпринимаются попытки найти какие-то новые подходы для ее решения. В частности, поиски предвестников землетрясений распространяются на такие геофизические оболочки Земли, как атмосфера и ионосфера, что представляет особый интерес для краткосрочного (сутки—часы) прогноза мощных землетрясений в регионах с низким уровнем повседневной сейсмичности. Обширный список публикаций, посвященных ионосферным предвестникам землетрясений, представлен в книге [Pulinets and Boyarchuk, 2004]. Из более поздних исследований можно назвать, например, работы [Dabas et al., 2007; Zhao et al., 2008; Liu et al., 2006, 2009, 2010, 2011; Zakharenko-va et al., 2008; Намгаладзе и др., 2009; Akhoondza-deh et al., 2010; Клименко и др., 2011; Klimenko et al., 2011; Oyama et al., 2011]. Однако, несмотря на большое количество опубликованных работ, посвященных сейсмо-ионосферным эффектам, проблема самого существования ионосферных предвестников землетрясений пока далека от своего разрешения из-за трудностей однозначной интерпретации ионосферных данных в каждом

конкретном случае, что связано с тем, что, как правило, сейсмо-ионосферные эффекты невелики по амплитуде, а сама ионосфера отличается большой изменчивостью. Она сильно подвержена влиянию различных гелио-геофизических факторов и особенно, магнитных возмущений. В частности, в работе [Легенька и др., 2007] на конкретном примере рассмотрено различие предполагаемых сейсмогенных ионосферных возмущений и эффектов, связанных с магнитной бурей.

В настоящей работе проведен анализ данных измерений /о/2 ряда наземных станций вертикального зондирования ионосферы в период подготовки мелкофокусного землетрясения, которое произошло 11 мая 2011 г. в Испании, с целью выявления возмущений в /2-слое ионосферы за сутки-часы до сейсмического толчка.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ /о/2

Краткая информация о параметрах исследуемого землетрясения приведена в таблице. В последних двух столбцах таблицы приведены оценки радиуса зоны проявления предвестников землетрясения на поверхности земли, вычисляемые

Основные параметры исследуемого землетрясения

Дата Географ. широта эпицентра ф6, °N Географ. долгота эпицентра A,e, °E Время UT, ч:мин Время LT, ч:мин M Глубина гипоцентра h, км rD, км rs, км

11.05.2011 г. 37.7 358.33 16:47 18:47 5.1 1.0 156 280

И 45 р

1-е

яГ н о

р и

« 40 es Г м

о (U

и

& 35

о -о

Г

Del'ebre

Athens

0 5 10 15 20 Географическая долгота, град

25

Рис. 1. Географическое положение эпицентра землетрясения (звездочка), ионосферных станций Del'ebre и Athens.

по его магнитуде согласно Добровольскому (rD) [Добровольский и др., 1980] и Сидорину (rS) [Си-дорин, 1992] соответственно. Рассматриваемое землетрясение произошло в регионе, который нечасто подвергается сейсмическому воздействию, имело умеренную магнитуду, но в силу того, что очаг был неглубоким (глубина гипоцентра h = 1 км), оно оказало влияние на большую территорию.

Для выявления сейсмо-ионосферных эффектов в суточных вариациях foF2 одним из главных моментов является получение фонового распределения. Чаще всего в ионосферных исследованиях за спокойный фон принимается медиана foF2меJ¡ (месячная или скользящая), а отклонения текущих значений foF2тек от нее рассматриваются как аномальные при достаточно субъективно выбранных относительных процентных отклонениях как пороговых значениях (например, 20 или 40%). Однако такой подход является достаточно произвольным. В настоящей работе в качестве фона выбирались магнито-спокойные дни (Кр < 2 во все трехчасовые интервалы суток) из 15-ти дней до и после землетрясения, по которым определялась foF2меJ. Для определения меры отклонения от спокойного фонового распределения использовались параметры межквартильных изменений: К± = foF2M&K ± 1.5IQR, гдеfoF2мeд - медиана, рассчитанная по выбранным магнито-спокой-ным дням, а IQR - разность между верхним и нижним квартилями. Значения foF2, выходящие за пределы указанной полосы, мы определяем как возмущенные. Согласно энциклопедии [Encyclopedia ..., 1983] получается, что в случае нормального распределения "ошибки" значенийfoF2 для любого выбранного момента времени, величина 1.5IQR будет соответствовать примерно двум стандартным отклонениям от вычисленного среднего, и значение foF2 под воздействием разных случайных факторов должно колебаться в пределах указанной полосы К± с вероятностью 95%. Аналогичный способ выделения сейсмо-ионосферных ано-

малий в поведении foF2 на основе IQR, как меры отклонения от фона, ранее был использован, в частности, в работе [Liu et al., 2006], с тем различием, что возмущенные значения foF2 отсчитыва-лись от полосы К± = foF2меJ¡ ± IQR/2.

3. АНАЛИЗ ДАННЫХ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Землетрясение в Испании, как видно из таблицы, являлось мелкофокусным, так как его гипоцентр лежал очень близко к поверхности земли. Ближайшая к эпицентру землетрясения работавшая в анализируемый период времени ионосферная станция Del'ebre находится на удалении от эпицентра R ~ 380 км, что превышает радиус зоны подготовки рассматриваемого землетрясения на ~100 км. Тем не менее, если принять во внимание наклон геомагнитных силовых линий и тот факт, что 100 км составляют чуть менее градуса широты, область зондирования станции Del'ebre на высотах F-области ионосферы связана посредством геомагнитных линий с зоной подготовки землетрясения на поверхности Земли.

На рисунке 1 приведено географическое расположение станции Del'ebre (ф = 41.8° N, X = 0.3° E), эпицентра и одной из контрольных станций Athens (ф = 38.0° N, X = 23.6° E), лежащей в северном полушарии в соседнем часовом поясе на удалении R ~ 2210 км по дуге большого круга от эпицентра землетрясения. В качестве еще одной контрольной станции была взята ст. Grahamstown (ф = 33.3° S, X = 26.5° E; R ~ 8400 км), лежащая в южном полушарии в магнитосопряженной области со ст. Athens.

Для изучения возможных сейсмо-ионосфер-ных эффектов сначала был взят период с 21 апреля по 26 мая 2011 г. Из этого периода для расчета foF2меJ¡ и ширины полосы К± было выбрано 24 магнито-спокойных дня 21-28 апреля, 4-7 мая (12 дней до землетрясения) и 12-14 мая, 1826 мая (12 дней после подземного толчка), а анализ критических частот foF2тек проводился для интервала с 10 по 11 мая. Таким образом, исследуемые дни попадали примерно в середину того интервала, по которому вычислялся фон.

Геомагнитную ситуацию иллюстрирует рис. 2, на котором представлены суточные вариации Dst (верхняя панель) и ^р-индексов (нижняя панель) для периода с 10 по 11 мая 2011 г. Вертикальная линия обозначает время сейсмического толчка. Как видно из рисунка, геофизическая обстановка в этот период была достаточно магнито-спокой-ной. Значения Dst лежали в диапазоне ±15 нТл, а ^р-индекс не превосходил уровня двух единиц, за исключением 10 мая, когда от 12:00 до 24:00 UT величина ^р-индекса колебалась от значений 3+

АНОМАЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ foF2

91

до 3—, т.е. наблюдалось небольшое усиление магнитной активности.

Сравнение суточных вариаций foF2TCK (сплошные линии) с foF2мед (штрихпунктир) и К± (пунктирные линии) на временном интервале с 10.05.2011 г. по 11.05.2011 г. для указанных выше ионосферных станций (Del'ebre, Athens и Graha-mstown) показано на рис. 3. Положительные ионосферные возмущения показаны затемненными областями, а вертикальная линия указывает момент землетрясения. Затемненные прямоугольники под осью абсцисс соответствуют интервалам местного времени от 18:00 до 06:00 LT. Стрелками отмечены ионосферные возмущения ID-1 и ID-2, первое из которых наблюдалось только на опорной станции Del'ebre (в интервале 4:30—6:00 UT), а второе имело место как на опорной ст. Del'ebre, так и на контрольной ст. Athens (в одном и том же интервале времени 12:00—13:00 UT).

Из рисунка видно, что первое возмущение (ID-1) имело место только на опорной ст. Del'ebre в неосвещенные часы местного времени с 04:30— 06:00 LT, за ~1.5 сут (36 ч) до толчка, и, как мы полагаем, именно оно может быть соотнесено с готовящимся землетрясением. Относительная величина этого возмущения 8foF2 = (/о/2тек — foF2мед) х х 100//oF2мед, % лежит в диапазоне от 17 до 26%, а его временная продолжительность составляет ~1.5 ч. На контрольных станциях в этом интервале возмущения отсутствуют.

Второе возмущение (ID-2) на опорной станции существует в интервале 12:00—13:00 UT, при этом 8foF2 имеет значения от 26 до 29%. Синхронно с этим на контрольной европейской ст. Athens также наблюдается положительное возмущение, при этом 8foF2 лежит в пределах от 21 до 25%. Вблизи именно этих часов наблюдается и слабый рост магнитной активности (см. рис. 2). На ст. Grahamstown никаких возмущений не отмечается в течение всего рассматриваемого периода.

Синхронная реакция ионосферы на увеличение магнитной активности в виде слабого ионосферного возмущения (ID-2) на европейских станциях явл

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком