В. KoрепановЛьвовский центр Института космических исследований
Украина
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ
• Есть ли причинно-следственная связь между ЗТ и вариациями других параметров?
• Есть ли в ионосфере сигналы, связанные с ЗТ?
• Если да, то можно ли по ионосферным предвестникам предупредить о готовящемся ЗТ?
ИОНОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, ВОЗМОЖНО СВЯЗАННЫЕ
С ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ
ИОНОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, ВОЗМОЖНО СВЯЗАННЫЕ
С ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯМИ
Первый случай регистрации предвестников землетрясения – спутник
«Интеркосмос – 19», 1979 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ:• Эффект от пролета вблизи ЭЦ ЗТ наблюдался как
перед, так и после ЗТ в сильно вытянутой по широте шумовой зоне - вплоть до ± 50º;
• Уровень сигналов падает с увеличением глубины фокуса ЗТ и со снижением магнитуды ЗТ;
• В электрической компоненте эффект заметнее, чем в магнитной → электростатические колебания;
• Источник возмущений – в верхней ионосфере из-за изменения проводимости атмосферы и перестройки глобального электрического поля;
• В случае пролёта близко к ЭЦ ЗТ с фокусом под океаном предвестников не наблюдалось, но эффекты «последействия» обнаружены.
“Atmosphere Explorer - E”/ Миссия начала 70-х.Орбита: наклонение 19º, высота 250-300 км.Датчики для нейтральных и ионизированных составляющих атмосферы.
Непосредственная регистрацияНепосредственная регистрация A AГВГВ//ПИВПИВ спутникомспутником “AE-E” “AE-E”
80 90 100 110 120 130 140 150-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4Long
Lat
AE-E 77.10.07 orbit 10272
UT 19.20
UT 19.40
1100 km
UT 12.10
3500 km
2600 km
Вариации [O+]
Непосредственная регистрацияНепосредственная регистрация A AГВГВ//ПИВПИВ спутникомспутником “AE-E” “AE-E”
через 5 часов после ЗТ
Анализ результатов около 400 витков спутника Dynamics Explorer 2 (ноябрь 1982 - февраль 1983)
Скороход T., Лизунов Г., Геомагнетизм и аэрономия, 2011.
Наблюдение АГВ, связанных с землетрясениями
Скороход T., Лизунов Г., Геомагнетизм и аэрономия, 2011.
Authors Satellites Number of Events Location Frequency
Range Methods Results
Larkina et al. (1983)
IK-19 600-1000 km
39 M > 5.5
D < 60 km InvLat < 45°
Filters 140Hz-15kHz
visual Positive Low freq.
Parrot and Lefeuvre (1985)
GEOS-2 296 M > 4.7
Dlong < 20° Filters 300Hz-10kHz
Comparison with random
data
Positive F < 1 kHz
Matthews and Lebreton
(1985)
GEOS-2 65 M < 5
0.3 to 11 Hz visual Negative
Henderson et al. (1993)
DE 2 300-1300 km
63 M > 5
InvLat < 45° Filters 4 Hz-512kHz
Control Orbit and threshold
Negative
Molchanov et al. (1993)
IK-24 500-2500 km
28 M > 5.2
InvLat < 45° Filters 140Hz-15kHz
visual Positive F < 1 kHz
F > 10 kHz Parrot (1994)
AUREOL 3 400-2000 km
325 M > 5
InvLat < 45° Filters 140Hz-15kHz
distance Positive
Rodger et al. (1996)
ISIS 2 1350-1420
km
37 M > 5
New Zeeland Alaska
Wideband spectra
50 Hz-10kHz
Control Orbit and visual
Negative
Статистика одиночных наблюдений
Анализатор плазмы
Электрический датчик
Анализаторэнергичныхчастиц
Зонд ЛенгмюраМагнитные датчики
Модуль электроники
30 August 200518:10:45 UT
38.55°N, 143.06°EM = 6.2
5 days before
d1d3
d2 d4
Earthquakeepicenter
Conjugate point of the epicenter
South conjugate pointof the epicenter at the satellite altitude
North conjugate point of the epicenter at the satellite altitude
DEMETER orbit
Землетрясение в Чили, февраль 2010 9 дней перед ЗТ
За 2,5 часа до ЗТ, Венчуань (Китай) 2008.5.12 M7.9
случайный 2111 землетрясенийс M > 5.0 и d < 40 км
Night time, Nemec et al. (2008)
Статистические данные (метод наложения эпох)
Наблюдается уменьшение электрического поля на частоте ~ 1.7 кГцв ночное время
Это частота отсечки волновода Земля-ионосфера (h= 90 км)
Сеть российских приемников на Дальнем Востоке
Распространение сигналов от ОНЧ-передатчиков
Положение станции в Петропавловске-Камчатском (РТК) и ОНЧ/НЧ передатчиков в Японии (JJI и JJY) вместе с эпицентром землетрясения 16 ноября 2006 г. Эллипсы показывают зоны чувствительности для передатчиков JJI, JJY и NWC. Показана часть ночной орбиты DEMETER, проходящей над районом землетрясения. Розовый прямоугольник - участок орбиты, где наблюдаются эффекты.
Из “Ionospheric turbulence from ground-based and satellite VLF/LF transmitter signal observations for the Simushir earthquake (November 16, 2006)”, Rozhnoi A et al., NHESS
Сравнение данных наземных и спутниковых наблюдений за
период октябрь 2006 – январь 2007
Для спутниковых наблюдений показано снижение амплитуды ОНЧ сигнала передатчика NWC, усредненного по выделенной части орбиты. Для наземных наблюдений даны усредненные по ночному времени ОНЧ сигналы вдоль пути: JJY-Петропавловск-Камчатский (амплитуда и фаза), JJI-Петропавловск-Камчатский и NWC-Петропавловск-Камчатский. Два верхних графика - магнитуда землетрясений и Kp индекс магнитной активности.Перед кластером землетрясений были обнаружены сигналы с периодами, характерными для среднемасштабных АГВ.
Из “ Ionospheric turbulence from ground-based and satellite VLF/LF transmitter signal observations for the Simushir earthquake (November 16, 2006) ”, Rozhnoi A et al., NHESS
Значения ОСШ для передатчика NWC (19.8 кГц)
от 1 ноября дo 25 декабря 2004 г. Перед Суматранским ЗТ
Значения ОСШ для передатчика NWC (19.8 кГц)
от 6 января до 15 февраля 2005 г. после Суматранского ЗТ
Courtesy of prof. Oleg Molchanov
Пост-сейсмические вариации ПЭС (волна цунами)
Из J. Artru et al, Tsunami in the open ocean detected and imaged by GPSionospheric monitoring
Возможные механизмы переноса энергии от
литосферы к ионосфере• Токи «хорошей» погоды → воздействуют
на ионизированную составляющую ионосферы
• Атмосферные гравитационные волны (AГВ) → воздействуют на нейтральную составляющую ионосферы
Почему АГВ предпочтительнее?
Концентрация плазмыКонцентрация плазмы
Концентрация нейтральных частицКонцентрация нейтральных частиц
• Заряженные частицы являются небольшой Заряженные частицы являются небольшой химической добавкой к нейтральной атмосфере.химической добавкой к нейтральной атмосфере. • Любые даже незначительные перемещения Любые даже незначительные перемещения нейтрального газа на ионосферных высотах сильно нейтрального газа на ионосферных высотах сильно влияют на ионосферную динамику.влияют на ионосферную динамику.• Из-за этого распространение АГВ сопровождается Из-за этого распространение АГВ сопровождается соответствующими периодическими изменениями соответствующими периодическими изменениями параметров плазмы.параметров плазмы.
2628 séismes avec M > 4.8 et d < 40 km
Расстояние между
эпицентром и следом орбиты
< 700 км
Статистические данные (метод наложения эпох)
Courtesy of Dr. Michel Parrot
Объяснение 5-ти и 10-ти часовой задержек Объяснение 5-ти и 10-ти часовой задержек
Магнитосфера
DEMETER
Atmospheric Explorer
Concentration (cm-3)
Hei
ght,
Экзобаза
ВЫВОДЫЭкспериментальные результаты показы-вают, что существует отклик ионосферы на сейсмические и прочие наземные события большой мощности, который возникает в определенном диапазоне параметров, характерных для среднемасштабных АГВ. Однако уровень сигналов, в особенности предшествующих ЗТ, довольно низкий и эти отклики на сегодняшний день выделяются только статистической обработкой.
! Решение обратной задачи - предсказание землетрясений из космоса – скорее всего,
возможно, но…
Что необходимо предпринятьСоздать межгосударственный координационный
совет с целью привлечения финансирования для: • проведения исследований для выяснения механизма
генерации сейсмогенных сигналов в период подготовки землетрясений и разработки способа выделения возможных предвестников на фоне мощных турбулентностей в ионосфере другой природы;
• согласования проведения в различных странах отдельных мероприятий (как космических, так и наземных) по времени, набору приборов, а также выдачи рекомендаций по планируемым экспериментам;
• разработки рекомендаций по полному и минимальному составу бортовой аппаратуры спутников и приборов наземной поддержки.
Провести многоточечный скоординированный космический эксперимент с широкой наземной
поддержкой
IIо-1о-1
IIо-2о-2
IIо-3о-3
Время существования группировкиВремя существования группировки ~~ 2 2 годагода
Высота орбиты – круговаяВысота орбиты – круговая~ 450 ~ 450 кмкмНаклонение орбитыНаклонение орбиты = 82.5 = 82.5
Расстояние междуРасстояние между IIо-1 – о-1 – IIо-2: регулируемоео-2: регулируемое0,5-0,5-2000 2000 км, км, IIо-1 – о-1 – IIо-3: о-3: ддoo 3000 3000 кмкм
Проект «Ионосат»Проект «Ионосат»
«Ионосат-Р» (Россия)
«Ионосат-У» (Украина)
«Омир» (Казахстан)
СПАСИБО
ЗА
ВНИМАНИЕ!