Теория и схема детектирования – от дна Океана до ионосферы – сигналов подводной сейсмической активизации

На основе главных физических принципов и геолого-геофизических данных сформулирована математическая модель сейсмо-гидро-электромагнитного (ЭМ) взаимодействия геофизических полей в среде литосфера-Океан-атмосфера. Проведены расчеты трансформации слабого (амплитуда и длительность несколько см и сек соответственно) сейсмического возбуждения в литосфере под дном Океана в возмущения упругого, ЭМ, температурного и гидродинамического полей. Характеристики расчетных сигналов (амплитуды, частоты, времена добегания до приемников, в частности, независимость этого времени для ЭМ сигнала от удаленности сейсмического очага) в упомянутых полях различной физической природы соответствуют наблюдениям. Возможно, подобные сигналы являются предвестниками подводного землетрясения (т.е. моретрясения) и цунами.
Описывается, включая сформулированные на основе расчетов требования к аппаратуре, принципиальная схема детектирования (и, одновременно, изучения) предвестников моретрясений и цунами, содержащая донный, буйковый, привязной аэростатный и спутниковый комплексы. Первым измеримым сигналом слабого сейсмического возбуждения под дном моря является магнитный сигнал: 0.1 – 10 Гц при амплитуде несколько сот пТ. Согласно расчетам, в типичном случае удаленности донного комплекса от сейсмического эпицентра на дне моря, литосферный магнитный сигнал скорее может попасть на аэростат и спутник, чем на донную станцию. Донный комплекс должен обеспечивать магнитные, электрические, магнитотеллурические, температурные, гравитационные измерения изменений состояния среды под дном, вызываемых сейсмогенным деформационным процессом. Чтобы померить температурные сигналы (по расчетам несколько мК), можно применить кварцевый терморезистор, заглубляемый в донные осадки с помощью спускаемого с корабля стержня известным в морской геотермии способом. В механический блок донного комплекса должны войти и применяемые в традиционных системах (например, DART) детектирования цунами датчики давления (кристалл или дифракционная решетка), а также широкополосный сейсмометр и сейсмометр для сильных движений. Магнетометры и сейсмометры могут быть расположены так, чтобы оценивался азимут эпицентра. Известная в DART акустическая и оптоволоконная связь с буем даст возможность без потерь в морской среде в режиме реального времени передать информацию донных сенсоров на аэростат и спутник. Последние, предполагается, имеют: радиоприемники (в частности, кевларовый трос аэростата комбинирован с длинноволновой антенной для приема низкочастотных сигналов-предвестников) и передатчики (в том числе, контроль сенсоров), радары (сканирование морской поверхности), гравиметры (сравнение с донной гравиметрией), оптические системы (например, регистрация затемненных турбулентных фронтальных областей волн цунами), связь с GPS и береговыми накапливающими и обрабатывающими измерения станциями. Для сейсмического мониторинга среды над Океаном предполагается измерения TEC, концентрации химических компонент (радон) и радио-томография с буя или аэростата на спутник. Распределенность системы детектирования по высоте обеспечит регистрацию сейсмически генерированных сигналов различной природы, как локальных (донный комплекс), так и с больших площадей подготовки геодинамического события (аэростат, спутник), в активных средах литосферы, гидросферы, атмосферы, ионосферы – для получения последовательной картины преобразования сигналов снизу до верха с учетом характерных для каждой высоты шумов. Это позволит увеличить обоснованность прогноза моретрясений и цунами.