Сравнение сейсмоионосферных эффектов в вариациях критической частоты foF2 в ночное и дневное время для разноглубинных землетрясений

Под сейсмоионосферной аномалией обычно понимается 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 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 сейсмоионосферного взаимодействия.
Задача данной работы: сравнить сейсмоионосферные эфекты 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.
В работе был проведен анализ изменчивости foF2 во временной окрестности землетрясений с магнитудами Mw6+. Афтершоки были исключены по методу, описанному в [Писаренко, Родкин, 2019]. По данным японской станции вертикального зондирования ионосферы Токио за 1957- 2020 годы рассмотрены часовые вариации критической частоты foF2 в связи с землетрясениями. 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 Δf -отклонения foF2 от скользящей медианы, нормированные на эту же медиану. Магнитовозмущенные дни исключались. Для каждого часа вычислялась разность текущего часового значения и медианного, нормированная на медиану, которая вычислялась за промежуток (-7, +7) суток для каждого i-го часа. 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. 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.
Для землетрясений с глубинами до 35 км в ночное время максимальные (положительные) вариации foF2 имеют место на расстояниях 500 -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 положительная вариация за 2-3 суток до землетрясения меняется на отрицательную за сутки до и продолжается несколько суток после события; эти вариации наблюдаются на расстояниях до 600 км от эпицентра и в ночное , и в дневное время, причем в ночное время амплитуда вариаций больше.
Амплитуда осредненных сейсмоионосферных вариаций 1-3%.
Методом моделирования случайного процесса была проведена статистическая оценка достоверности наблюденного эффекта. Было получено, что в случае наличия эффекта его достоверность более 95%.
Исследование выполнено в рамках госзаданий ИФЗ РАН, ИТПЗ РАН, ИМГиГ ДВО РАН.