Введение к работе
Ежегодно в мире происходит более 100 разрушительных землетрясений, приводящих к многочисленный жертвам и разрушениям. Поиск способов прогноза землетрясений на основе традиционных сейсмологических нетодов проводится ухе свыше 150 лет. Считается, что в принципе проблема долгосрочного прогноза решена. Однако проблема оперативного прогноза землетрясений за несколько десятков часов остается одной из важнейших нерешенных проблем в современной геофизике. Проблему оперативного прогноза в последние годы пытаются решить с применением нетрадиционных методов, в частности, нетодов, использующих электромагнитные и ионосферные предвестники землетрясений. Проблема связи специфических процессов в ионосфере о землетрясениями поставлена давно. Впервые изменения паранетров ионосферы после крупнейшего землетрясения на Аляске были отмечены К.Беке-ром и Д.Девисом в 1965г. В дальнейшем наблюдения за ионосферой во время сейсмической активности носили попутный характер, но не являлись предметом специального исследования. К настоящему времени эксперинентально установлено, что на разных высотах, и, соответственно, в разных облёстях ионосферы имеет место ряд специфических явлений, по-видимому, обусловленными литосферными процессами и возникающими за сутки-часы перед достаточно сильньии землетрясениями.
Свойства ионосферы подвержены регулярным и нерегулярный вариациям. До недавнего времени возмущения ионосферы рассматривались в основном в связи с солнечным воздействием на нее. Однако исследования последних лет показали, что ионосфера чувствительна также к процессам, происходящим в тропосфере, гидросфере и литосфере. Вулканическая деятельность, цунани, землетрясения, циклоны, грозы, запуск спутников и ракет, преодоление летательными* аппаратами звукового барьера, нощные
взрывы, радио-, акустические и тепловые сигналы - все это находит отклик в ионосфере.
В настоящей работе представлены результаты изучения ионосферных эффектов землетрясений на высотах Е области ионосферы - от 90 до 130 ки над поверхностью Зенли.-Все данные были получены с понощью метода вертикального наземного зондирования СВЗЭ. В дневных условиях на указанных высотах существуют как регулярный слой Е, так и нерегулярные образования, назьюаеиые спорадическими слоями Е». В ночных условиях след от регулярного слоя Е, как правило, на ионограммах отсутствует, поскольку ионизация слишком мала, и обычно изучают только спорадические слои Е».
В диссертационной работе основное внимание уделено изучению эффектов в ночных спорадических слоях Е«. Ночное время выбрано для того, чтобы избежать прямого солнечного влияния.
Основные результаты работы получены на основе анализа экспериментальных данных - ионограми за 1985-1989 годы, со ст. Душанбе, Использованы данные еще ряда среднеазиатских и европейских станций за летние месяцы по нескольким годам.
Основное желание автора заключалось в получении надежных статистических закономерностей сейсноионосферных процессов, что дает возможность обосновать реалистичные физические модели явлений.
В начале 80-х годов, когда началось интенсивное изучение сейсноионосферных процессов, было предложено несколько физических моделей, описывающих связь аномалий в ионосфере с процессами в земной коре. Условно модели процессов передачи возмущений от литосферы через атмосферу к ионосфере при подготовке землетрясений ложно разделить на две группы -«электромагнитную» и «акустическую».
В «электромагнитных» ноделях предполагается, что при под-
готовке землетрясений в Земле возникают токи, пятна электрических зарядов и шумовое электромагнитное излучение. Параметры ионосферы модифицируются под воздействием электромагнитного поля лиТосферного происхождения. В «акустических» моделях предполагается, что в приземной нейтральной атмосфере возникают акустические возмущения, вызванные литосферными процессами. Акустические и акустико-гравитационные волны далее проникают на ионосферные высоты и благодаря столкнови-тельным процессам вызывают возмущения в ионосферной плазме.
Выявление характерных кодификаций ионосферных параметров, предшествующих землетрясениям, и вьиснение пространственно-временных масштабов такой модификации создает возможность экспериментально проверить правильность и соответствие реальности имеющихся моделей и, таким образом, прояснить механизм сейсмоионосферной связи, что необходияо далее для создания эффективных методов прогноза землетрясений.
Цели диссертационной работы
Целью данной работы является экспериментальное и теоретическое изучение закономерностей поведения спорадического слоя Е ионосферы за несколько суток перед землетрясениями. Работа в основном экспериментальная, в ней обработаны и проанализированы многолетние наблюдения стандартных параметров Ее слоя.
Научная новизна работа
8 рассматриваемой работе впервые на обширном статистической материале проведено исследование эффектов в ночном спорадическом слое Е среднеширотной ионосферы в периоды сейсмической опасности - за несколько суток до сильных землетрясений. Определены временные и пространственные масштабы ряда сейсмо-ионосферных эффектов в спорадическом слое. Для интерпретации эффектов в спорадическом слое, вызванных процессами подготов-
ки землетрясений, впервые предложены электромагнитная модель «секундных всплесков» и акустико-гравитационная модель.
Научная и практическая ценность работы
Полученные в диссертации результаты важны для понимания физики процессов связи в системе литосфера-атмосфера-ионосфера и могут быть использованы для объяснения закономерностей сейсноионосферных эффектов в нижней ионосфере. Полученные результаты также вносят вклад в решение проблемы оперативного прогноза землетрясений.
На защиту выносятся следующие положения
1. За несколько десятков часов до землетрясений с
магнитудами М>5,0 на расстояниях от эпицентра не превышающих
500 км, имеет место эффект уменьшения средненочной плотности
спорадических слоев Е ионосферы.
-
За сутки-двое перед землетрясениями с магнитудани М>4,5 на расстояниях от эпицентра, не превышающих 500 кн, имеет место эффект повышения изменчивости спорадических слоев Е ионосферы.
-
Для землетрясений с нагнитудами М>4,5 пространственные масштабы эффекта изменения средненочной плотности составляют до 1000 км.
4. Предложена новая «электромагнитная» модель - модель
«секундных всплесков» электромагнитного поля. Предложена ин
терпретация сейсноионосферных эффектов в Е» слое на основе
«электромагнитной» и «акустмко-гравитационной» гипотезы.
Апробация работы
Результаты' работы догладывались на Первой, Втором и Третьем Всесоюзных Совещаниях по ионосферным эффектам землетрясений в 1987г. и в 1989г. в ИЗИИРЛНЕ, г. Троицк, Московская область и в 1991г. г. Ашхабад; на 19 Генеральной Ассамблее IAGG в 1987г., Ванкувер, Канада; на 21 Генеральной
Ассанблее IAGQ в 1991г., Вена, Австрия* на Генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Общества,, в 1994г., Гренобль, Франция.
Публикации
Результаты, изложенные в диссертации, содержатся в 18 публикациях.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объём страниц, 22 рисунка, 5 таблиц, библиография из наиненований.