(1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия
(2) Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН, Москва, Россия
(3) Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, Россия

Под сейсмоионосферной аномалией в F-области ионосферы обычно полагают положительные или отрицательные вариации плотности ионизации, чаще возникающие во временной и пространственной окрестности землетрясений [Le et al., 2011, Liu et all., 2006, Pulinets Boyarchuk, 2004; и многие другие], чем в фоновое время. По литературным данным, время проявления сейсмоионосферных эффектов обычно составляет несколько суток до землетрясений и несколько суток после, эффекты в F-области наблюдались для землетрясений М6+. Предположение, что сейсмоионосферные эффекты лучше выявляются в ночное время, было продемонстрировано на нескольких примерах сильных землетрясений [Гаврилов и др., 2021; и др.].
Обычно полагают, что физика разноглубинных землетрясений различна. Неглубоким землетрясениям отвечает механизм хрупкого разрушения; промежуточные землетрясения обычно принято связывать с высоким флюидным давлением. В [Rodkin, 2022] по мировым сейсмологическим данным было показано, что механизмы реализации землетрясений с глубинами примерно до 30 км и глубинами 30-70 км различаются, а в [Родкин, Липеровская, 2023] на основе данных вертикального зондирования по станции Токио было продемонстрировано различие сейсмоионосферного отклика на процессы подготовки землетрясений с глубинами в диапазонах 0-35 км и 35-70 км; такое различие может отвечать разным механизмам сейсмоионосферных связей.
Задача данной работы: сравнить сейсмоионосферные эффекты в вариациях критической частоты foF2 в ночное и дневное время в зависимости от глубины гипоцентра и расстояния, оценить среднюю амплитуду вариаций и характерные времена этих процессов.
По данным японской станции вертикального зондирования ионосферы Токио за 1957- 2020 годы рассмотрены часовые вариации критической частоты foF2, проведен анализ изменчивости foF2 во временной окрестности землетрясений с магнитудами Mw6+. Афтершоки были исключены по методу, описанному в [Писаренко, Родкин, 2019]. Частота foF2 зависит от 11-летнего и 27-дневного солнечных циклов, от времени суток и от сезона. С целью минимизации вклада сильных длиннопериодных вариаций при поиске предполагаемых сейсмоионосферных аномалий величин foF2 для каждого часа рассматривались величины Δf -отклонения foF2 от скользящей медианы, нормированные на эту же медиану, которая вычислялась за промежуток (-7, +7) суток для каждого i-го часа. Магнитовозмущенные дни с ΣKp>25 и последующие сутки исключались. С целью сравнить сейсмоионосферные эффекты в ночное и дневное время проводилось наложение эпох с использованием только ночных или только дневных часов. Ночной интервал был выбран с 21 до 04 LT, дневной – с 10 до16 LT, таким образом время восхода и заката исключалось. Поскольку при использовании нормирования на скользящую медиану вариации Δf имеют сезонный тренд, то перед наложением эпох среднее за интервал наложения эпох вычиталось. Среднее подсчитывалось, если было не менее половины значений за интервал наложения эпох.
Было показано, что для землетрясений с глубинами до 35 км в ночное время максимальные (положительные) вариации foF2 имеют место на расстояниях до 2000 км от эпицентра за 1-5 суток до события, после землетрясения наблюдаются отрицательные вариации. В дневное время эффект практически отсутствует
Для землетрясений с глубинами от 35 до 70 км наблюдается положительная вариация foF2 за 2-5 суток до землетрясения; отрицательная вариация после землетрясения начинается раньше, за сутки до события и продолжается 1-5 сут. Эти вариации наблюдаются на расстояниях до 500 км от эпицентра, амплитуды осредненных дневных и ночных вариаций примерно одинаковые.
Объединяя обе группы, для землетрясений H<70 км на расстоянии до 1000 км получим ночное увеличение на (-4, … -2) сутки, значимое на уровне свыше 95%. Статистическая оценка достоверности наблюдаемого эффекта была проведена методом моделирования случайного процесса. Амплитуда осредненных сейсмоионосферных вариаций для землетрясений с глубинами до 70 км составила порядка 1.5%.

Исследование выполнено в рамках госзаданий ИФЗ РАН, ИТПЗ РАН, ИМГиГ ДВО РАН.

Ключевые слова: ионосферные предвестники землетрясений, F-область, дневные и ночные вариации, моделирование

Литература:

Le H., Liu J. Y., Liu L. A statistical analysis of ionospheric anomalies before 736 M6.0+ earthquakes during 2002–2010 // J. Geophys. Res. 2001. V. 116. A02303. doi:10.1029/2010JA015781
Liu, J.Y., Chen, Y.I., Chuo, Y.J., Chen, C.S.: A statistical investigation of preearthquake ionospheric anomaly // J. Geophys. Res. 2006. V.111. A05304. doi:10.1029/2005JA011333
Pulinets S.A., Boyarchuk K.A. Ionospheric precursors of earthquakes. Berlin: Springer, 2004. 215 p.
Rodkin M.V. The Variability of Earthquake Parameters with the Depth: Evidences of Difference of Mechanisms of Generation of the Shallow, Intermediate-Depth, and the Deep Earthquakes // Pure Appl. Geophys. (2022). https://doi.org/10.1007/s00024-021-02927-4].
Гаврилов В.А., Дещеревский А.В., Соломатин А.В., Пантелеев И.А., Пулинец С.А., Богданов В.В. Концепция подхода к краткосрочному прогнозированию времени сильнейших землетрясений в районе Авачинского залива (Камчатка)// Проблемы комплексного геофизического мониторинга сейсмоактивных регионов. Труды Восьмой Всероссийской научно-технической конференции c международным участием 26 сентября–2 октября 2021 г. г. Петропавловск-Камчатский. С. 246-251.
Писаренко В.Ф., Родкин М.В. Декластеризация потока сейсмических событий, статистический анализ. Физика Земли, 2019, 5, 1-15.
Родкин М.В., Липеровская Е.В. О различии физических механизмов разноглубинных землетрясений и характера их ионосферного отклика // Физика Земли. 2023. № 3. С. 48-62.

Презентация доклада

Дистанционное зондирование ионосферы

455