РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЯ ПРОЯВЛЕНИЙ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГЛУБИННОГО ГЕНЕЗИСА, ПРОЯВЛЯЮЩИХСЯ В ИОНОСФЕРНЫХ АНОМАЛИЯХ, ПО ДАННЫМ GPS-МОНИТОРИНГА


Наиболее ранними работами были исследования электромагнитных явлений, которые наблюдались до и после мощных землетрясений [Larkina et al., 1983; Гайворонская, 1989]. Важно отметить, что электромагнитные аномалии фиксировались как до, так и после землетрясений, то есть, возможно, отражают пластические геодеформации большой амплитуды. Электромагнитная природа таких аномалий может быть идентифицирована с геодинамическими процессами в недрах Земли.

Специалисты Научного центра проблем аэрокосмического мониторинга “Аэрокосмос” и Института радиоэлектротехники и электроники РАН исследовали вариации электронной концентрации ионосферы в период подготовки и прохождения Калининградского землетрясения с 16 по 22 сентября 2004 года [Н. П. Сергеенко и др., 2006]. Это мелкофокусное землетрясение, зафиксированное в дату весеннего равноденствия, по нашему мнению, может рассматриваться в виде смещения земной коры по астеносфере.
Анализ результатов, полученных на основании данных наземных станций, показал, что за 3-5 суток до землетрясения электронная концентрация росла, а за двое суток до него максимум электронной концентрации заметно уменьшился. Такое состояние ионосферы может характеризовать процесс регионального блокирования пластических геодеформаций с известным недельным циклом. Резкое падение электронной концентрации происходило только в ближайших к эпицентру областях. Важно отметить, что данные, полученные с помощью наземного приемника, удаленного от эпицентра на 1100 км, не зафиксировали никаких изменений.
В работах [Калинин Ю. К. и др., 2002; Kalinin U. K. et al., 2003] было впервые обращено внимание на существование в области главного максимума ионосферы неизвестного ранее геофизического объекта — макромасштабных неоднородностей положительного знака. Они возникают за несколько часов до сильных землетрясений (Мgt;5) в окрестностях эпицентров и затем приходят в движение.
В работе [Сергеенко Н. П. и др., 2006] исследуется динамика таких неоднородностей по данным о полном электронном содержании (total electron content — TEC), полученным по регулярным наблюдениям глобальной навигационной системы GPS (Global Positioning System) международной сети станций IGS (International Geodynamic Service). Стоит отметить, что, в отличие от станций высотного зондирования атмосферы, количество которых год от года неизменно сокращается, число станций GPS-IGS неуклонно увеличивается, непрерывно работающие станции поставляют данные с высоким временным разрешением. Эти преимущества позволяют получить оценку пространственных масштабов и временной динамики ионосферных неоднородностей. Параметр TEC (total electron content) достаточно точно следит за состоянием ионосферного слоя F2 и его пространственновременными изменениями.
В качестве исходного материала служили данные о полном электронном содержании ионосферы TEC, полученные по GPS-наблю
дениям. Как известно, GPS-техника обеспечивает измерение групповых и фазовых задержек сигналов L1 =1575 МГц и L2 = 1228 МГц с 30-секундным интервалом одновременно для всех спутников, находящихся в зоне радиовидимости над отдельной станцией. Одновременно 6-8 и более спутников могут наблюдаться в секторах различных азимутов. Как групповые, так и фазовые задержки являются относительными, так как содержат неизвестные аппаратурные задержки или неизвестную начальную фазу. Инструментальная задержка и абсолютное значение TEC рассчитываются, используя измерения всех пролетов спутников над станцией на 24-часовом интервале. В расчетах ионосфера аппроксимируется в виде тонкого слоя, расположенного на фиксированной высоте (h = 400 км). Для пересчета наклонного (вдоль луча) TEC используется геометрический метод. В результате применения этой процедуры получают как суточную вариацию TEC над станцией наблюдения, так и возможность анализа вариации абсолютной величины TEC вдоль траектории пролета для всех 24 спутников системы GPS.
Поиски электромагнитных эффектов в ионосфере осуществляются в основном посредством регистрации отклонений в фоновом состоянии ионосферной плазмы. Отклонения фонового состояния, определяющие момент землетрясений, фиксируются, как правило, относительно средних значений уровня электронной концентрации в максимуме слоя F2. Таким образом, в настоящее время использование TEC является одним из наиболее эффективных средств в изучении пространственно-временной модификации ионосферы.
В данной работе исследование проводилось на основе анализа глобальных карт TEC в формате IONEX, построенных по данным сети GPS-IGS с двухчасовым интервалом [Schaer S., 1999]. Карты строятся с использованием данных от более чем 150 станций, распределенных по всему миру. Ошибка построения карт для северного полушария на широтах 20-80° составляет 2-3 TECU [Wilson B. D. et al., 1995; Manucci A. J. et al., 1998].
При анализе используются дифференциальные карты TEC, которые представляют собой относительные отклонения значений TEC в конкретный день от медианных. Кроме этого, для анализа привлекались данные наземного вертикального зондирования на критической частоте слоя F2.
Была рассмотрена геомагнитная ситуация накануне землетрясения в Турции 17 августа 1999 г., магнитуда землетрясения составила М = 7,8, главный удар произошёл в 00,01 UT (03.01 LT) с географическими координатами 40,75°N, 29,86°E. Для анализа этих неоднородностей эффективно
используются глобальные TEC-карты. Для обнаружения сейсмоионос- ферных аномалий были построены дифференциальные карты ежедневных изменений TEC (ATEC). Дифференциальные ионосферные TEC- карты созданы с помощью вычисления вариаций полного электронного содержания ионосферы перед землетрясением относительно TEC-карт, созданных для невозмущенных состояний. На рис. 2.8.1 представлены мировые карты изолиний ATEC % 16.08.1999 с интервалом два часа.

I I I I I I I I I I пля
-ТВ-« -S3 Ч] -M -agt; -ID E К И ]] п M 3 TB (%)
Рис. 2.8.1. Мировые карты ATEC %16.08.1999 с интервалом 2 часа [Сергеенко Н. П. и др., 2006]


Здесь
ATEC = (TEC—TE^) / TE^,
где TECср — скользящее на каждый день среднее с шириной окна в 5 дней. Цифрами отмечено время нахождения неоднородности в данном пункте. С учётом двухчасового интервала представленных карт приблизительное время её возникновения в районе эпицентра ~10 UT и скорость движения ~1300 км/ч. Данные ATEC чётко иллюстрируют возникновение положительной неоднородности и её динамику на фоне отрицательного ионосферного возмущения. На рис. 2.8.2 на фрагменте карты в проекции Меркатора представлено географическое положение зарегистрированной неоднородности.



Li
lt;










?








га

rT













%








*-|

h




gt;

f









¦4 =








L-

1S


J

ft

. ¦]
t










I




%


Я-






Ц

gt;Н

Г»

rT*
r^l

11 I






rI .


/

¦¦











Ч




/>






P —*




- -

-

lt;






I4

Jj













л

J:-


7

Ь











L

I
I

I Jtf-

%






/















ч

%

SI

Y'

'-T'





I





—*



: Л2 :

I



rJ





















I









/






hi


?

















lt;





gt;













Si

15

I
I

t

'г\




















г





I



/
/>




' “I

N


ч\

ItJ

T I
















)


Г






X


Г

и







:

'I

17

L.
















А








I










V




is :
г-1-1

Рис. 2.8.2. Положение центра турецкого землетрясения 17 августа 1999 г. и динамики положительной макромасштабной неоднородности, проявившейся 16.08.1999 г.
[Сергеенко Н. П. и др., 2006]


Черным кружком отмечено место эпицентра, а выходящий из него отрезок дуги большого круга условно представляет траекторию движения неоднородности, отмеченной пунктирными квадратами, цифры в квадратах означают округлённое время (UT) нахождения неоднородности в данном пункте. Совокупность данных, приведённых на рис. 2.8.1 и 2.8.2, представляет основной признак обнаружения неоднородности и “привязки” её именно к данному землетрясению. Неоднородность возникает с заблаговременностью At0 ~ -14 ч, за это время она переместилась примерно на 17х102 км. Наиболее существенны два параметра: заблаговременность возникновения неоднородности At0 и скорость её кажущегося перемещения V0. Эти величины не являются полностью независимыми, поскольку и положение неоднородности до землетрясения, и проведение интерполирующей траектории её движения на сегодня не являются полностью формализованными процедурами.
Вместе с тем для V0 по данным 35 землетрясений могут быть названы значения V0 « (0,8— 1,3)х 102 км/ч (порядка скорости звука в воздухе у поверхности Земли) и для At0 ~ -14 ч [Калинин и др., 2005].
Генерация ионосферных возмущений перед формированием высокоамплитудных разрывных геодеформаций и эффект изменения координат аномалий со скоростью 800-1300 км/ч можно рассматривать как проявление пока не изученных геодеформаций, формируемых изменениями, происходящими в недрах Земли.

В современных геодезических исследованиях большое значение уделяется наблюдениям за деформациями поверхности Земли. Сформировалось научное направление — кинематическая геодезия, или четырехмерная геодезия. На первом этапе развития этого направления основное внимание уделялось повторным геодезическим съемкам территорий, подверженных интенсивным деформациям. Для определения абсолютных значений вертикальных и горизонтальных движений использовались традиционные геодезические методы измерений. Такой подход позволял выявить существование медленных однонаправленных движений земной поверхности, что позволило провести картирование значительных территорий по фактору геодинамических движений. На смену традиционным методам измерений геодинамических движений пришли новые технологические решения. Развитие прямых геодезических методов исследований, создание геодинамических полигонов, оснащенных свето- и радиодальномерами, наклономерными наблюдениями, прецезионными измерениями вариаций гравитационного поля Земли, позволили выявить в асейсмичных регионах быст- ропротекающие деформации как со сдвигами, так и реверсного характера. Амплитуды реверсных движений как по вертикали, так и по горизонтали измерялись первыми десятками сантиметров за несколько дней. Полученные результаты показали пространственную неоднородность вертикальных и горизонтальных движений, что в настоящее время требует организации детальной сети наблюдений за деформациями земной поверхности. Следует отметить, что измерение быстропроте- кающих процессов на отдельных участках земной поверхности не есть самоцель. Такие наблюдения необходимы не только для постоянного отслеживания деформаций, но и для изучения причин возникновения быстропротекающих деформаций, что в дальнейшем послужит основой прогнозирования пространственно-временных движений и использования таких прогнозов в практической деятельности.

src="/files/uch_group50/uch_pgroup280/uch_uch945/image/20.jpg" alt="" />

<< | >>
Источник: Войтенко С.П., Учитель И.Л., Ярошенко В.Н. Геодинамика.. Основы кинематической геодезии. 2007

Еще по теме РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЯ ПРОЯВЛЕНИЙ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ГЛУБИННОГО ГЕНЕЗИСА, ПРОЯВЛЯЮЩИХСЯ В ИОНОСФЕРНЫХ АНОМАЛИЯХ, ПО ДАННЫМ GPS-МОНИТОРИНГА:

  1. Е.В. Веницианов и др.. Экологический мониторинг: шаг за шагом, 2003
  2. Иваненко А.А.. Философия как наукоучение: Генезис научного метода в трудах И. Г. Фихте., 2012
  3. Геловани В. А., Бритков В. Б., Дубовский С.В.. СССР и Россия в глобальной системе (1985-2030): Результаты глобального моделирования, 2009
  4. О.П. Бибикова, к.э.н. Н.Н. Цветкова. Страны Востока в контексте современных мировых процессов: социально-политические, экономические, этноконфес- сиональные и социокультурные проблемы., 2013
  5. Горбунова Е.М., Ларионова М.В.. АНАЛИЗ РИСКОВ И ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙРОССИЙСКОГО ОБРАЗОВАНИЯВ УСЛОВИЯХПРИСОЕДИНЕНИЯК ВТО, 2007
  6. Суриков И. Е.. Очерки об историописании в классической Греции, 2011
  7. Гальперин М. В.. Экологические основы природопользования, 2003
  8. Николай Стариков. Кто добил Россию? Мифы и правда о Гражданской войне., 2006
  9. Т. В. Карадже. Методология моделирования и прогнозирования современного мира: Коллективная монография, 2012
  10. Е.В. Семенова. ИСТОРИЯ РОССИИ. Пособие для абитуриентов, 2000
  11. Вергелес Г. И., Матвеева Л. А., Раев А. И.. Младший школьник: Помоги ему учиться: Книга для учителей и родителей, 2000
  12. М. Ю. Брайчевский. Утверждение христианства на Руси, 2003
  13. Борисов Н.С., Левандовский А.А., Щетинов Ю.А.. Ключ к истории Отечества: Пособие для абитуриентов., 1993
  14. Лейдерман Н.Л. н Лнповецкнй М.Н.. Современная русская литература: 1950— 1990-е годы. В 2 т. — Т. 2, 2003
  15. Л.С. Васильев. История Востока. Том 2, 2002
  16. Милич Б.Е.. Воспитание пианиста, 2002