СПОСОБ ПРОГНОЗА РАЗРУШИТЕЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к области метеорологии и сейсмологии и может быть использовано для прогноза разрушительных землетрясений.

Известны способы прогноза землетрясений по определению динамического состояния в земной коре, по геофизическим, гидрогеодинамическим, по геохимическим предвестникам и др. Обладая каждый своими достоинствами, они имеют один общий недостаток - требуют дорогостоящего оборудования.

Предлагаемый способ прогноза не имеет прототипа.

Целью данного способа является практическое осуществление долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного прогноза разрушительных землетрясений (магнитуда, равная или более 6,5) путем анализа систематических инструментальных наблюдений за динамикой температурных полей почвы и воздуха в сейсмоопасном регионе на базе метеостанций Гидрометслужбы с обычной для них густотой сети, которую рекомендуется сгустить при обнаружении указанных ниже температурных аномалий. В этом случае потребуется не менее 2-3 дополнительных стационарных метеорологических поста наблюдений за температурой почвы и воздуха в районе предполагаемой эпицентральной зоны.

Механизм аномального эффекта может быть объяснен с учетом структурно-тектонических условий района. Все пункты наблюдений находились в пределах линейных зон разломов и ослабленных зон между тектоническими блоками. Увеличение плотности почвы, а также ее разуплотнение резко возрастает здесь под действием сейсмологенных напряжений при подготовке землетрясения. Одновременно повышается или понижается вертикальная и латеральная фильтрация атмосферных осадков и подземных вод через проницаемые зоны. Возникает временная изменчивость температуропроводности почвы в связи с изменением плотности почвы и фильтрации. Это приводит к нарушению гармонических годовых температурных колебаний и возникновению аномального эффекта (Дагестанское землетрясение 14 мая 1970 года, М=6,6). Другие, более слабые землетрясения Дагестана с магнитудами 4,9-5,2 подобного сейсмогенного воздействия на температурный режим почвы не оказали.

Для осуществления прогноза в сейсмоопасном регионе необходимы систематические наблюдения на всех метеостанциях и постах в системе Гидрометслужбы за температурой воздуха в установленные ею сроки для получения среднемесячной температуры воздуха по пунктам наблюдений; за суточной минимальной температурой почвы на глубине 0,2 и 1,6 м для получения минимальной годовой температуры почвы.

Прогноз состоит из двух этапов: I - долгосрочный, II - среднесрочный и краткосрочный.

I этап. Долгосрочный прогноз заключается в наблюдениях за полем минимальных температур почвы на глубине 0,2 и 1,6 м в сейсмоопасном регионе.

Аномальный ход годовой минимальной температуры на глубине 1,6 м, являющейся предвестником готовящегося разрушительного землетрясения, отличается от обычного хода следующими признаками: снижением минимальной годовой температуры в течение нескольких лет, плавностью этого снижения, региональностью этого снижения (20 - 40 тыс.км² ), наличием центра максимального падения годовой минимальной температуры, нарушением формулы Фурье, которая говорит о том, что амплитуда колебаний температуры почвы с глубиной уменьшается так, что если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии. Аномальное снижение минимальной годовой температуры на глубине 1,6 м приводит к тому, что амплитуда межгодовой минимальной температуры с глубиной не только не уменьшается, но сохраняется или увеличивается и даже меняет знак приращения на противоположный.

При появлении регионального (20-40 тыс.км²) равномерного или плавного снижения годовой минимальной температуры на глубине 1,6 м на равное или более 0,5 - 1,0^oC в год, сопровождаемого нарушением формулы Фурье, определяемого путем сравнительного анализа кривых годовых минимальных температур на глубине 0,2 и 1,6 м, находим центр максимального падения годовой минимальной температуры, местоположение которого совпадает с эпицентральной зоной будущего разрушительного землетрясения.

Вышеописанное явление может продолжаться несколько лет. При этом ежегодно находится центр максимального падения годовой минимальной температуры и строятся температурные кривые для глубины 0,2 и 1,6 м для проверки формулы Фурье об изменении амплитуды колебаний температуры почвы с глубиной. Таким образом, ежегодно уточняются координаты эпицентральной зоны готовящегося разрушительного землетрясения.

II этап. Долгосрочный прогноз переходит в среднесрочный и краткосрочный: при суммарном понижении годовой минимальной температуры на глубине 1,6 м в центре максимального падения, с начала аномального понижения температуры, на 2,5 - 3,0^oC. Вследствие чего происходит нарушение климатической закономерности, что может выразиться, например, в смещении сезонных максимумов и минимумов, не свойственном для данных широт.

Максимальное суммарное понижение годовой минимальной температуры на 2,5-3,0^oC и следующее за ним нарушение климатической закономерности говорит о том, что до события осталось около года, а координаты климатического нарушения совпадают с расположением эпицентральной зоны при переломе температурной тенденции почвы с отрицательной на положительную на глубине 1,6 м. Максимальная положительная годовая тенденция минимальной температуры на глубине 1,6 м наблюдается в эпицентральной зоне и составляет 2,5-3,0^oC. Как следствие этого явления, наблюдается положительная среднемесячная аномалия температуры воздуха, которая имеет следующие особенности:
а) положительный знак отклонения среднемесячной температуры воздуха от месячной среднемноголетней;
б) большую длительность положительной аномалии воздуха (несколько месяцев);
в) максимальное отклонение среднемесячной температуры от среднемесячной многолетней составляет 6-10^oC.

г) непрерывность аномалии в течение этих месяцев.

Благодаря большой динамичности атмосферы, площадь положительной аномалии воздуха охватывает большую территорию (равную или более 50-60 тыс.км²).

Появление положительной аномалии воздуха указывает на то, что до события осталось несколько месяцев.

Когда положительная аномалия среднемесячной температуры воздуха достигает 6-10^oC или более, это означает, что до землетрясения остался один месяц или менее.

Способ опробован на Дагестанском землетрясении 14 мая 1970 года.

Изучался температурный режим почвы и воздуха и сейсмическая обстановка в Дагестане с целью поиска возможной корреляции. Были использованы для анализа данные режимных наблюдений на 10-ти метеостанциях Дагестана. На глубинах 0,2 и 1,6 м были проанализированы минимальные годовые температуры почвы (точность измерения 0,1^oC) за период с 1966 по 1982 годы, в начале и конце которого значения минимальной температуры были примерно одинаковыми. Анализ показал изменение температурного режима почвы во время подготовки Дагестанского землетрясения 14 мая 1970 года с магнитудой, равной 6,6. Установлены закономерности в распределении минимальной температуры на глубине 0,2 и 1,6 м. Возникновение сейсмической активности сопровождается формированием пространственно-временной температурной аномалией с максимумом в эпицентре. Плавное снижение значений минимальной температуры почвы на 0,5 - 1,0^oC в год началось за несколько лет до сильного землетрясения. Затем к моменту землетрясения произошло скачкообразное повышение минимальной температуры на 2-3^oC, которое имеет вид нелинейного сейсмогенного процесса. Аномальное поведение температуры на глубине отразилось на ходе температуры воздуха в регионе, что привело к нарушению климатической закономерности в эпицентральной зоне землетрясения и к аномалиям в ходе среднемесячной температуры воздуха на всей территории Дагестана.

Аномальный эффект по площади определяется климатическим, геоморфологическим и стратеграфическим факторами природных зон. Характер изменчивости температурного режима коррелирует с расположением трех зон: приморской, равнинной и горной.

Данный способ прогноза землетрясений обладает следующими преимуществами:
1) дешевизной, т.к. используются наблюдения Гидрометслужбы;
2) простотой этих наблюдений;
3) отсутствием необходимости организации специальных систематических наблюдений, которые уже ведутся Гидрометслужбой;
4) отсутствием сложных математических расчетов.

Изобретение относится к метеорологии и сейсмологии и может быть использовано для прогноза разрушительных землетрясений. Сущность: анализируют систематические инструментальные наблюдения за динамикой температурных полей почвы и воздуха в сейсмоопасном регионе на базе метеостанций Гидрометслужбы. В случае аномальных отклонений в ходе годовых минимальных температур на глубине почвы 1,6 м, заключающихся в региональном равномерном или плавном снижении годовой минимальной температуры от 0,5 до 1,0°С в год в течение времени, равного или более 3 лет, сопровождаемом нарушением зависимости, согласно которой амплитуда колебаний температуры почвы с глубиной уменьшается так, что если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии, по месту максимального падения годовой минимальной температуры судят об эпицентральной зоне разрушительного землетрясения, а по положительному отклонению среднемесячных температур воздуха от среднемесячной многолетней, отличающемуся от обычного хода среднемесячных температур непрерывностью и длительностью в несколько месяцев, и достижению положительного отклонения среднемесячной температуры воздуха от среднемесячной многолетней, равного или более 6-10°С, судят о времени разрушительного землетрясения. Технический результат: упрощение способа, уменьшение стоимости работ.

Способ прогноза разрушительных землетрясений, заключающийся в систематическом инструментальном наблюдении за динамикой температурных полей почвы и воздуха, отличающийся тем, что используются наблюдения сетей метеостанций с густотой от 20 до 60 км между пунктами наблюдений в сейсмоопасном регионе, по результатам которых в случае аномальных отклонений в ходе годовых минимальных температур на глубине почвы 1,6 м, заключающихся в региональном равномерном или плавном снижении годовой минимальной температуры от 0,5 до 1,0^oC в год в течение равном или более 3 лет, сопровождаемым нарушением зависимости, согласно которой амплитуда колебаний температуры почвы с глубиной уменьшается так, что если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии, по месту максимального падения годовой минимальной температуры судят об эпицентральной зоне разрушительного землетрясения, а по положительному отклонению среднемесячных температур воздуха от среднемесячной многолетней, отличающемуся от обычного хода среднемесячных температур непрерывностью и длительностью в несколько месяцев, и достижению положительного отклонения среднемесячной температуры воздуха от среднемесячной многолетней равного или более 6 - 10^oC судят о времени разрушительного землетрясения в пределах одного месяца.