При сильных землетрясениях наблюдались перемещающиеся ионосферные возмущения, вызванные эпицентральным движением поверхности земли/моря.
Геофизические возмущения, связанные с радиоволнами, а также 4-минутные монопериодические атмосферные резонансы и другие атмосферные колебания за период после сейсмических исследований. Кроме того, гигантские волны после землетрясения, вызванные субдукцией, создают ионосферную дыру, которая представляет собой внезапное снижение общего содержания электронов в ионосфере (TEC) в соткилометровом масштабе и продолжается в течение нескольких десятков минут над районом источника цунами.
Цунамигенная ионосферная брешь, обнаруженная в результате измерений ИКТ с помощью Глобальной системы определения местоположения (GPS), была обнаружена в 2011 г. у тихоокеанского побережья Тохоку, 2010 г. в зоне землетрясений в Чили и 2004 году на Суматре.
Это происходит потому, что плазма опускается в нижней термосфере, где рекомбинация ионов и электронов достигает высокого уровня через измерительное заселение морской поверхности в районе источника цунами и сильно обедняется в результате химических процессов.
Движение акустических волн
Ионосфера нарушена сильными землетрясениями и цунами. Когда вертикальное внезапное смещение поверхности земли и моря, вызванное землетрясением (ЗМТ) и цунами, возбуждает акустические гравитационные волны в атмосфере, акустическо-гравитационные волны распространяются до орбиты и нарушают ионосферную плазму.
Возмущения, вызванные движением грунта и поверхности моря, первоначально наблюдались с помощью ионозондов и высокочастотных доплеровских зондов, а недавно - с помощью системы определения местоположения грунта - общего содержания электронов (GPS-TEC). В качестве чрезвычайного случая 26 декабря 2004 г. ЗМТ Суматра-Андаман, произошедшее на Суматре в 00 час 58 мин (по универсальному времени UT), вызвало крупномасштабные геофизические возмущения.
Смещение поверхности моря, связанное с гигантскими волнами, вызвало перемещающееся орбитальное возмущение, которое длилось несколько периодов. Перемещение лучевых волн, приводящее к большому вертикальному смещению, также вызывает ионосферные возмущения. Послесейсмический 4-минутный монопериодический атмосферный резонанс, т.е. акустические и гравитационные колебания волн между литосферой и термосферой, наблюдался в течение четырех часов, через час после основного толчка.
Аналоги землетрясений
Аналогичным образом 27 февраля 2010 года в 6 час 34 мин по UT произошел ЗМТ в Чили, который представлял собой крупное субдукционное трясение морского дна. В Чили также было вызвано цунами, которое прошло через Тихий океан и вызвало геофизические возмущения.
11 марта 2011 г. в 5 час 46 мин по Гринвичу у тихоокеанского побережья произошло землетрясение в Тохоку. Эпицентр находился в 38,297 с.ш. и 142,372 в.д., а фокусная глубина - 30 км. По величине и типу повреждения ЗМТ Тохоку похож на ЗМТ Суматра. В обоих случаях были зафиксированы крупномасштабные сейсмогенные и цунамигенные геофизические возмущения.
Обнаружена брешь в ионосфере, которая в значительной степени является причиной внезапного истощения общего содержания электронов. Ионосферная дыра приписывается ЗМТ Тохоку и отличается от вышеупомянутых со-/послесейсмических явлений в ионосфере. Дыра в ионосфере возникает после того, как акустическо-гравитационные волны, генерируемые ЗМТ, достигают ионосферы и постепенно исчезают в течение нескольких десятков минут. С другой стороны, ионосферные дыры не появились во внутренних ЗМТ, таких, как землетрясение Ци-Чи 1999 года в глубине Тайваня. Таким образом, дыра в ионосфере вызвана цунами.
В работе представляется, что ионосферная дыра появляется в субдукционном землетрясении и образуется в результате цунами. Так подтверждаются результаты не только Тохоку 2011, но и Суматра 2004 и ЗМТ Чили 2010 г. Обсуждается физический механизм цунамигенной ионосферной дыры.
GEONET для мониторинга Земли
GPS используется для получения общего содержания электронов по наклонной траектории между спутником и приемником с использованием двухчастотных (1575,42 и 1222,60 МГц) радиосигналов. Если предположить, что ионосфера представляет собой тонкий слой толщиной 300 км, то вертикальный с общим содержанием электронов получается с учетом угла возвышения спутников GPS.
Так как существует несколько факторов, таких как смещение инструментальных параметров спутника и приемника, мы сосредоточимся на вариации наклонного TEC. Точка, по которой лучевой путь от спутника GPS до наземного приемника перехватывает ионосферу, называется геофизической точкой. Каждая точка ионосферы, выступающая в качестве станции мониторинга путем измерения TEC, используется для обнаружения ионосферных возмущений. След геофизической точки на поверхности Земли называется субионосферной точкой (SIP).
Для сравнения ионосферных возмущений и образования цунами рассчитывается волна цунами в ЗМТ Тохоку. Цунами, генерируемые землетрясением Тохоку, рассчитываются численно на основе распределения оползней, рассчитанного на основе форм волн цунами и данных о сейсмической деформации земной коры. Уравнения линейных мелководий со сферической системой координат численно решаются методом конечных разностей.
В рамках исследования данные GPS предоставляются Институтом географической съемки Японии (GSI), который установил в Японии более 1000 приемников в качестве общенациональной сети GPS, получившей название Сеть GPS-наблюдения Земли (GEONET). Время выборки GPS-данных в GEONET составляет 30 секунд. В случае ЗМТ в Чили данные GPS предоставляются Национальным институтом географии Аргентинской Республики для станций AZUL, CFAG, CSJ1, CSLO, LHCL, MZAC, UNSJ, SL01, UCOR, SVIC, TERO, JBAL и ALUM (время взятия проб 15 секунд) и Центра спутниковой и постоянной сети наблюдений (SOPAC) для COPO и ANTC (30-секундное время выборки). В случае цунами на Суматре данные GPS также предоставляются SOPAC для SAMP и NTUS (время выборки 30 секунд), а также ABGS, MKMK, NGNG и PRKB (время выборки 2 минуты).
(продолжение следует)
Друзья, подписывайтесь на канал. Ставьте лайки и на канал. Впереди много интересных публикаций!
