научная статья по теме ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕНН Е РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЦУНАМИ И ОБНАРУЖЕННЫЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕНН Е РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЦУНАМИ И ОБНАРУЖЕННЫЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ»

УДК 551.466

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЦУНАМИ И ОБНАРУЖЕННЫЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ

© 2014 г. Б. В. Левин*, Е. В. Сасорова**

*Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН 693022 Южно-Сахалинск, ул. Науки, д. 1б E-mail: levinbw@mail.ru **Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117991 Москва, Нахимовский просп., 36 E-mail: sasorova_lena@mail.ru Поступила в редакцию 26.12.2013 г., после доработки 17.03.2014 г.

Выполнен анализ пространственного и пространственно-временного распределений очагов цунами тектонического происхождения за последние 112 лет. Для анализа использованы материалы опубликованных баз данных по цунами (ITDB, RUSSIA; NASA, USA) и мировых сейсмических каталогов (NEIC USA). Установлено, что в начале прошлого века (1905—1920 гг.) и в начале этого века (2004— 2011 гг.) наблюдалась ярко выраженная активизация сейсмического процесса и рост общей энергии цунамигенных землетрясений. Изучение пространственно-временной периодичности событий на основе анализа двумерных распределений очагов тектонических цунами позволило выделить локализованные широтные зоны с полным отсутствием событий (90°—75° N, 45°—90° S, 35°—25° N), области периодического возникновения цунами преимущественно в средних широтах (65°—35°N и 25°— 40° S) и в приэкваториальных широтах (15°N—20° S) Северного и Южного полушарий. Поставлена задача проанализировать пространственно-временные распределения очагов цунамигенных землетрясений и эффект периодичности появления очагов цунами, используя мировые каталоги цунами.

Ключевые слова: очаг цунами, распределения, пространственно-временная периодичность, цуна-мигенное землетрясение, каталоги, базы данных, широтные зоны.

Б01: 10.7868/80002351514050071

1. ВВЕДЕНИЕ И ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛОВ НАБЛЮДЕНИЙ

Проблема изучения пространственно-временной периодичности возникновения очагов цунами продолжает оставаться в числе нерешенных фундаментальных научных задач, имеющих также важное прикладное значение [1-4].

В работе были использованы материалы базы данных Национального геофизического центра данных (N000) ^АА в Болдере, США [5] и данные, представленные Институтом вычислительной математики и математической геофизики РАН (Новосибирск, Россия) [6].

Для анализа пространственно-временных распределений очагов цунамигенных землетрясений необходимо иметь протяженный ряд достоверных наблюдательных данных. Учитывалось, что с 1900 по 1963 гг. погрешность в определении магнитуды землетрясений со-

ставляла ±1, а погрешность в определении интенсивности волн цунами (I) для HTDB/WLD ±0.2 (для слабых цунами с —4 < I < 0 погрешность составляла ±1).

Поэтому из указанных выше баз данных были выделены параметры очагов всех цунамигенных землетрясений в обеих базах за более чем столетний период (с 1900 по 2012 гг.) с M> 7.5, значением интенсивности I > 1.0 и со значением достоверности (validity) V = 4 (т.е. только достоверно зарегистрированные события). Далее, после устранения дублей, перекрестной проверки и уточнения данных обеих баз были выбраны события для формирования рабочего каталога тектонических цунами, после чего были проведены процедуры предварительной обработки и унификации магнитуд рабочего каталога (приведение к магнитуде Ms). В результате было окончательно выделено 99 событий, идентифицированных как очаги цунами тектонического происхождения с интенсивно-

стью, равной и более 1.0, из которых составлен рабочий каталог (далее просто каталог) для дальнейших исследований.

Для сопоставления пространственных и пространственно-временнЫх распределений очагов цунамигенных землетрясений и сильныгх землетрясений (ЗЛТ) с М > 7.5 быт использован рабочий каталог сильных землетрясений (далее каталог ЗЛТ) за период с 1900 по 2013 гг. Для формирования этого каталога использовались две модификации каталога НЕЮ /и8С8 [7]:

1. и808/КЕ1С с 1973 по 2012 гг.

2. Каталог значительных землетрясений на Земле с 2150 до н.э. по 1994 н.э., скомпилированный НЕ1С на базе данных агентства НОАА.

При подготовке рабочей версии каталога ЗЛТ также стояла задача стандартизации магнитуд и удаления афтершоков (точнее, создания версии рабочего каталога без афтершоков). Текущая версия каталога ЗЛТ включала данные о 615 сильных землетрясениях на Земле за последние 112 лет, т.е. практически с начала периода инструментальных сейсмических наблюдений.

Для построения пространственный распределений очагов тектонических цунами использовалось разбиение поверхности Земли на 18 широтных поясов, с размером широтного пояса — 10°. Использовалось и разделение событий, произошедших в Северном и Южном полушариях Земли (а также в Западном и Восточном полушариях).

Для анализа временных распределений весь интервал наблюдений разбивался на пятилетние интервалы, и рассматривалось суммарное количество событий и суммарная выделенная энергия в каждом пятилетнем интервале.

Так как большинство сейсмических событий приурочено к границам литосферных плит, то в работе использовалась плотность событий и плотность энергии (количество землетрясений и выделенной энергии, нормированные на длину границ литосферныгх плит в каждом широтном поясе). Такое нормирование дает нам мощность данного участка границы плиты (среднее число землетрясений, генерируемое на каждые 100 километров плитовой границы). Использование этой характеристики, имеющей ясный физический смысл, позволяет сравнивать сейсмическую активность широтных поясов и различных частей земного шара [4].

2. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВ ЦУНАМИ

Для исследования использовался подготовленный рабочий каталог. Анализ пространствен-ныгх распределений очагов цунами, как бышо указано выше, производился на основе разделения поверхности Земли на 18 широтныгх поясов, с размером широтного пояса равным 10°.

На рис. 1а представлено широтное распределение количества очагов цунами тектонического происхождения. На этом распределении отчетливо выщеляются два максимума на широтах 40°— 50° N и 0°—10° 8, локальный минимум в районе 20°—30° N и практически нулевые значения на полярных шапках и в высоких широтах.

На рис. 1б дано широтное распределение плотности очагов цунамигенныгх ЗЛТ. В основный чертах распределение на рис. 1б подобно распределению на рис. 1а. Однако максимум в Северном полушарии обозначен резче, а в Южном полушарии максимум в районе 0°—10° 8 распадается на два максимума: 0°-10° 8 и 30°-40° 8. Второй максимум на графике выражен слабее.

Границы литосферных плит в Северном полушарии на широтах 50°—35° N и в Южном полушарии (10°—40° 8) расположены близко к меридиональному направлению, а границы плит на широтах 10° N—20° 8 имеют в основном широтное направление. Соответственно суммарная длина границ плит в широтном поясе 0°—10° 8 в 2—3 раза больше, чем в широтнык поясах 40°—30° N и 30°— 40° 8, что приводит к уменьшению плотности цу-намигенных ЗЛТ. Именно поэтому максимум в Южном полушарии (0°—10°8) при нормировании не оказывается таким резким.

Обратимся далее к рис. 2, где приведено расположение очагов цунамигенных ЗЛТ на карте Мирового океана. Легко отметить, что основные цу-намигенные ЗЛТ происходят в Тихоокеанском регионе. Здесь четко выщеляются следующие пространственные кластеры в широтах: 55°—35° N в западной части Северного полушария, 20°—40° 8 в восточной части Южного полушария, а события в широтах 10° N—20° 8 расположены как в западной, так и в восточной частях Тихоокеанского региона.

Далее рассмотрим широтные распределения энергии, выделенной от цунамигенных ЗЛТ (рис. 3а) и плотности энергии (рис. 3б). Здесь мы видим распределения с тремя четко выделенными локальными максимумами: 40°—30° N 10°—00° N и 30°—40° 8; локальными минимумами между ними и практически нулевыми значениями энергии (и плотности энергии) на полярных шапках и в высоких широтах. Полученные распределения

Т Л

00

й 3 Я

я

о

св £

Я

О

о

о ¡^

Я

ч о

а

Т Л

00

й

3 я я

о

1-С

я %

св

я я

13

о о я н о

4

П

30 25 20 15

10 -

(а)

00000000

000000000

ГА ГА ГА ГА ГА ГА ГА ГА ГА

0 0 0 0 0 0 0 0 0

^ 2 3 4 5 6 00 СЛ

0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 2 3 4 5 6 00

Широты (б)

77777777гагагагагагагагага

00 сл

00000000

000000000 о^нсчт^гтчог^оо

Широты

Рис. 1. Широтное распределение количества очагов тектонических цунамигенныгх землетрясений (а), широтное распределение плотности цунамигенныгх землетрясений (б).

6

5

Рис. 2. Расположение очагов цунамигенныгх землетрясений с магнитудой землетрясения М > 7.5 и интенсивностью волны цунами I > 1 на карте Мирового океана. Очаги источников цунами показаны черными кружками.

энергии для цунамигенных ЗЛТ существенно отличаются от широтныгх распределений энергии (и плотности энергии) для сильных нецунамиген-ных землетрясений, которые имеют ярко выраженную бимодальную форму с двумя максимума-

ми на широтах 30°-40° N и 20°-30° 8 [4]. На интервал широт 40°—30° N приходится 22% всей энергии, выделившейся от цунамигенныгх ЗЛТ, на широтный диапазон 10°—00°N — 29.9%, а на широты 30°—40°8 — 13.7%. Всего в широтах,

6.0Е + 20 * 5.0Е + 20 ^ 4.0Е + 20 | 3.0Е + 20 | 2.0Е + 20 ® 1.0Е + 20

к

1-С &

О

я

т

13

о

о £

о ч

П

(а)

0Е + 00 ^

000000000000000000

и « 1Л ^ п п

000000000

счт^гтчог^оосл

000000000

1.4Е + 20 1.2Е + 20 1.0Е + 20 8.0Е + 19 6.0Е + 19 4.0Е + 19 2.0Е + 19 0.0Е + 00

Широты (б)

0000 со \о

00000 4 3 2 1 0

00000000

0000 сл 00 чо

00000 ^ т сч I

0 0

000000 и ^ т ^ 1Л 1С

00 оо

Широты

Рис. 3. Широтное распределение энергии, выделившейся от цунамигенных землетрясений (а) и плотности энергии (б).

соответствующих локальным максимумам (трех широтных поясах из 18), выделяется 65.8% энергии.

3. ВРЕМЕННЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЧАГОВ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ЦУНАМИ

В рабочем каталоге цунамигенных землетрясений преставлены события с 1900 по 2012 гг., а весь период наблюдения разбит на пятилетние интервалы. На рис. 4 приведены распределения плотности очагов цунамигенных землетрясений по пятилетним интервалам для всей Земли (фрагмент рис. 4а), для Северного (фрагмент рис. 4б), и Южного полушарий Земли (фрагмент рис. 4в). Масштаб вертикальной оси сохранен постоянным для всех трех фрагмен

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