Варіації характеристик радіохвиль ВЧ діапазону над Китаєм, які супроводжували помірний землетрус в Японії 5 вересня 2018 р.
Анотація
Актуальність. Земля (внутрішні оболонки) – атмосфера – іоносфера – магнітосфера (ЗАІМ) утворюють єдину систему, яка є відкритою, динамічною та нелінійною. Між підсистемами в системі ЗАІМ існують прямі та зворотні, позитивні та негативні зв’язки, які на цей час вивчено недостатньо. Взаємодія підсистем активізується при спрацюванні в одній з них потужного джерела енерговиділення. У роботі в якості такого джерела розглядається помірний (магнітуда M » 6.6) землетрус.
Метою даної роботи є опис часових варіацій характеристик радіохвиль ВЧ діапазону на радіотрасах над Китаєм, супроводжуючих японський землетрус 5 вересня 2018 р.
Методи та методологія. Для спостереження за часовими варіаціями характеристик радіохвиль використовувався багаточастотний багатотрасовий когерентний радіотехнічний комплекс Харбінського інженерного університету. В якості радіопередавальних засобів задіяні широкомовні радіостанції, розміщені на території Китаю, Південної Кореї, Японії, Росії та Монголії. Аналізу підлягали часові варіації доплерівських спектрів, доплерівського зсуву частоти основної моди й амплітуди сигналу. Вимірювання виконані для 14 радіотрас довжиною від ~900 до 1800 км різної орієнтації в діапазоні частот 5 – 10 МГц. Роздільна здатність за доплерівською частотою дорівнює 0.02 Гц, а за часом – 7.5 с.
Результати. Виявлено та вивчено реакцію іоносфери на помірний землетрус. Оцінені час запізнення ймовірної реакції та вдавана швидкість поширення збурень. Продемонстровано, що після сейсмічного удару доплерівські спектри стають дифузними, а доплерівський зсув частоти основної моди змінюється з часом за квазіперіодичним законом з періодом інфразвуку (близько 3 хв) та періодом атмосферної гравітаційної хвилі (біля 20 – 30 хв).
Висновки. Помірні землетруси здатні призводити до реєструємих збурень в іоносфері на відстанях ~1000 км від епіцентру сейсмічного удару.
Завантаження
Посилання
Bolt BA. Seismic Air Waves from the Great 1964 Alaskan Earthquake. Nature. 1964;202(4937):1095-1096.
Donn WL, Posmentier ES. Ground-Coupled Air Waves from the Great Alaskan Earthquake. J. Geophys. Res. 1964 Dec 15;69(24):5357-5361.
Davies K, Baker DM. Ionospheric Effects Observed around the Time of the Alaskan Earthquake of March 28. J. Geophys. Res. 1965 May 01;70(9):2251-2253.
Row RV. Evidence of Long-Period Acoustic Gravity Waves Launched into the F Region by the Alaskan Earthquake of March 28. J. Geophys. Res. 1966 Jan 01;71(1):343-345.
Pavlov VA. Effects of earthquakes and volcanic eruptions on the ionospheric plasma. Radiophys. Quantum. Electron. 1979 Jan;22(1):10-23.
Al’perovich LS, Gokhberg MB, Sorokin VM, Fedorovich GV. O generatcii geomagnitnykh variatcii akusticheskimi kolebaniiami vo vremia zemletriasenii [About geomagnetic variations generation of acoustic oscillations during earthquakes] Izv. AN SSSR. Fizika Zemli. 1979;3:58-68 [In Russian].
Doil’nitsyna ÉG, Drobyazko IN, Pavlov VA. Influence of an earthquake on the electron concentration in the F layer of the ionosphere. Radiophys. Quantum. Electron. 1981 Jul;24(7):535-542.
Pavlov VA. Akusticheskii impuls nad epitcentrom zemletriaseniia [Acoustic pulse over earthquake epicenter]. Geomagn. Aeron. 1986;26(5):807-815 [In Russian].
Sharadze ZS, Dzhaparidze GA, Matiashvili TG, Mosashvili NV. Silnye zemletriaseniia i sviazannye s nimi vozmushcheniia v ionosfere i geomagnitnom pole [Strong earthquakes and accompanied disturbances at ionosphere and geomagnetic field]. Izv. AN SSSR. Fizika Zemli. 1989;1:20-32.
Baba K, Hayakawa M. The Effect of Localized Ionospheric Perturbations on Subionospheric VLF Propagation on the Basis of the Finite Element Method. In book: Electromagnetic Phenomena Related to Earthquake Prediction. Hayakawa M., Fujinawa Y., editors. Tokyo: Terra Sci Publ. Comp.; 1994. p. 399-407.
Garmash KP, Gritchin AI, Leus SG, Pakhomova OV, Pohil’ko SN, Chernogor LF. Issledovanie reaktcii ionosfernoi plazmy na vozdeistvie podzemnykh, nazemnykh, vozdushnykh vzryvov i zemletriasenii [Ionospheric plasma effect investigation on underground, ground and air explosions and earthquakes]. Space Plasma Physics. Proceedings of International seminar; 1993 Jun 6-10; Kyiv, Ukraine. Kyiv: State Space Agency of Ukraine, Main Astronomic Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine, T. G. Shevchenko Kyiv National University; 1994; p. 151-160.
Calais E, Minster JB. GPS detection of ionospheric perturbations following the January 17, 1994, Northridge earthquake. Geophys. Res. Lett. 1995 May 01;22(9):1045-1048.
Calais E, Minster JB, Bernard J. GPS, Earthquake, the ionosphere and Space Shuttle. Physics of Earth and Planet. 1998 Jan;105(3-4):167-181.
Calais E, Minster JB, Hofton MA, Hedlin MAH. Ionosphere signature of surface mine blasts from Global Positioning System measurements. Geophys. J. Int. 1998 Jan;132(1);191-202.
Garmash KP, Gokov AM, Kostrov LS, Rozumenko VT, Tyrnov OF, Fedorenko YP, et al. Radiofizicheskie issledovaniia i modelirovanie protcessov v ionosfere, vozmushchennoi istochnikami razlichnoi prirody. 1. Eksperimentalnaia baza i protcessy v estestvenno vozmushchennoi ionosfere [Radiophysical Investigations and Modeling of Ionospheric Processes Generated by Sources of Various Nature. 1. Processes in a Naturally Disturbed Ionosphere. Technical Facilities]. Bulletin of Kharkov University, series “Radiophysics and Electronics”. 1998;405:157-177.
Garmash KP, Gokov AM, Kostrov LS, Rozumenko VT, Tyrnov OF, Fedorenko YP, et al. Radiophysical Investigations and Modeling of Ionospheric Processes Generated by Sources of Various Nature. 2. Processes in a Modified Ionosphere. Signal Parameter Variations. Disturbance Simulation. Bulletin of Kharkov University, series “Radiophysics and Electronics”. 1999;427:3-22.
Garmash KP, Gokov AM, Kostrov LS, Rozumenko VT, Tyrnov OF, Fedorenko YP, et al. Radiophysical Investigations and Modeling of Ionospheric Processes Generated by Sources of Various Nature. 1. Processes in a Naturally Disturbed Ionosphere. Technical Facilities. Telecommunications and Radio Engineering. 1999;53(4-5):6-20.
Garmash KP, Gokov AM, Kostrov LS, Rozumenko VT, Tyrnov OF, Fedorenko YP, et al. Radiophysical Investigations and Modeling of Ionospheric Processes Generated by Sources of Various Nature. 2. Processes in a Modified Ionosphere. Signal Parameter Variations. Disturbance Simulation. Telecommunications and Radio Engineering. 1999;53(6):1-22.
Garmash KP, Rozumenko VT, Tyrnov OF, Tsymbal AM, Chernogor LF. Radiofizicheskie issledovaniia protcessov v okolozemnoi plazme, vozmushchennoi vysokoenergichnymi istochnikami. Chast 1 [Radio-propagation studies of the processes acting in the near-Earth plasma disturbed by high-energy sources. Part 1]. Foreign Radio Electronics. Progress in Modern Radio Electronics. 1999;7:3-15. [in Russian].
Garmash KP, Rozumenko VT, Tyrnov OF, Tsymbal AM, Chernogor LF. Radiofizicheskie issledovaniia protcessov v okolozemnoi plazme, vozmushchennoi vysokoenergichnymi istochnikami. Chast 2 [Radio-propagation studies of the processes acting in the near-Earth plasma disturbed by high-energy sources. Part 2]. Foreign Radio Electronics. Progress in Modern Radio Electronics. 1999;8:3-19. [in Russian].
Surkov VV. Elektromagnitnye effekty pri vzryvakh i zemletriaseniiakh [Electromagnetic effects caused by earthquakes and explosions]. Moscow: MEPhI; 2000. 448 p. [in Russian].
Afraimovich EL, Perevalova NP, Plotnikov AV, Uralov AM. The shock-acoustic waves generated by the earthquakes. Annales Geophysicae. 2001 Mar 06;19(4):395-409.
Sorokin VM, Chmyrev VM. Electrodynamic model of ionospheric precursors of earthquakes and certain types of disasters. Geomagnetism and Aeronomy. 2002 Nov;42(6):784-792.
Afraimovich EL, Kiryushkin VV, Perevalova NP. Determination of the characteristics of ionospheric perturbations in the near-field region of an earthquake epicenter. Journal of Communications Technology and Electronics. 2002 Jul;47(7):739-747.
Ducic V, Artru J, Lognonné P. Ionospheris remote sensing of the Denali earthquake Rayleigh surface waves. Geophys. Res. Lett. [Internet]. 2003 Sep [cited 2019 Dec 26];30(18): https://doi.org/10.1029/2003GL017812
Pulinets S, Boyarchuk K. Ionospheric Precursors of Earthquakes. Berlin: Springer-Verlag; 2004. XIII, 315 p.
Garcia R, Crespon F, Ducic V, Lognonné P. Three-dimensional ionospheric tomography of post-seismic perturbations produced by the Denali earthquake from GPS data. Geophys. J. Int. 2005 Dec;163(3):1049-1064.
Heki K, Ping J. Directivity and apparent velocity of the coseismic traveling ionospheric disturbances observed with a dense GPS array. Earth Planet. Sci. Lett. 2005;236:845-855.
Fedorenko AK, Lizunov GV, Rothkaehl H. Satellite observations of quasi-wave atmospheric disturbances at heights of the F region caused by powerful earthquakes. Geomagnetism and Aeronomy. 2005 May;45(3):380-387.
Afraimovich EL, Astafieva EI, Kirushkin VV. Localization of the source of ionospheric disturbance generated during an earthquake. International Journal of Geomagnetism and Aeronomy. 2006;6:GI2002.
Heki K, Otsuka Y, Choosakul N, Hemmakorn N, Komolmis T, Maruyama T. Detection of ruptures of Andaman fault segments in the 2004 great Sumatra earthquake with coseismic ionospheric disturbances. J. Geophys. Res. [Internet]. 2006 Sep [cited 2019 Dec 26];111(B9): https://doi.org/10.1029/2005JB004202
Liu JY, Tsai YB, Chen SW, Lee CP, Chen YC, Yen HY, et al. Giant ionospheric disturbances excited by the M9.3 Sumatra earthquake of 26 December 2004. Geophys. Res. Lett. 2006 Jan;33(2):L0213.
Astafyeva EI, Afraimovich EL. Long-distance propagation of traveling ionospheric disturbances caused by the great Sumatra-Andaman earthquake on 26 December 2004. Earth Planets Space. 2006 Sep 16;58:1025-1031.
Shinagawa H, Iyemori T, Saito S, Maruyama T. A numerical simulation of ionospheric and atmospheric variations associated with the Sumatra earthquake on December 26, 2004. Earth, Planets and Space. 2007 Sep 28;59:1015-1026.
Liperovsky VA, Pokhotelov OA, Meister CV, Liperovskaya EV. Physical models of coupling in the lithosphere-atmosphere-ionosphere system before earthquakes. Geomagn. Aeron. 2008 Nov 28;48:795-806.
Gokhberg MB, Shalimov SL. Vozdeistvie zemletryasenii i vzryvov na ionosferu [Effect of Earthquakes and Explosions on the Ionosphere]. Moscow: Nauka; 2008. 295 p. [In Russian].
Afraimovich EL, Feng Ding, Kiryushkin VV, Astafyeva EI, Shuanggen Jin, Sankov VA. TEC Response to the 2008 Wenchuan earthquake in comparison with other strong earthquakes. International Journal of Remote Sensing. 2010 Jul 21;31(13):3601-3613.
Kiryushkin VV, Afraimovich EL, Astafyeva EI. Evolution of seismo-ionospheric disturbances according to the data of dense network of GPS stations. Cosmic Research. 2011 May 24;49(3):227-239.
Chernogor LF, Garmash KP, Guo Q, Zheng Y, Podnos VA., Rozumenko VT, et al. The coherent multi-frequency multipath system for radiophysical monitoring of dynamic processes in ionosphere. Bulletin of V. N. Karazin Kharkov National University, series “Radiophysics and Electronics”. 2018;28:88–93.
Guo Q, Chernogor LF, Garmash KP, Rozumenko VT, Zheng Y. Dynamical processes in the ionosphere following the moderate earthquake in Japan on 7 July 2018. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2019 May;186:88-103.
Chernogor LF, Garmash KP, Guo Q, Rozumenko VT, Zheng Y. Physical Processes Operating in the Ionosphere after the Earthquake of Richter Magnitude 5.9 in Japan on July 7, 2018. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University. Book of Abstracts. International Conference; 2019 May 28-31; Kyiv, Ukraine. Kyiv, Ukraine, 2019: p. 87-88.
Chernogor LF, Garmash KP, Guo Q, Rozumenko VT, Zheng Y. Effects of the Severe Ionospheric Storm of 26 August 2018. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University. Book of Abstracts. International Conference; 2019 May 28-31; Kyiv, Ukraine. Kyiv, Ukraine, 2019: p. 88-90.
Guo Q, Zheng Y, Chernogor LF, Garmash KP, Rozumenko VT. Passive HF Doppler Radar for Oblique-Incidence Ionospheric Sounding. 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering; 2019 Jul 2-6; Lviv, Ukraine. Lviv, Ukraine; 2019. p. 88-93.
Chernogor LF, Garmash KP, Guo Q, Rozumenko VT., Zheng Y. Physical Effects of the Severe Ionospheric Storm of 26 August 2018. Fifth UK–Ukraine–Spain Meeting on Solar Physics and Space Science; 2019 Aug 26-30; Kyiv, Ukraine; 2019. p. 33.
Guo Q, Chernogor LF, Garmash KP, Rozumenko VT, Zheng Y. Radio Monitoring of Dynamic Processes in the Ionosphere over China during the Partial Solar Eclipse of 11 August 2018. Radio Sci. 2020. [In Press].
Marple SL. Digital spectral analysis with applications. Englewood Cliffs, NJ: 707 Prentice-Hall; 1987 Jan 01. 708 p.
Цитування
Geomagnetic effect of the Albanian earthquake on November 26, 2019
(2020) Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series “Radio Physics and Electronics”
Crossref
