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!