СЕЙСМОСИНОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КРАТКОСРОЧНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к геофизике, преимущественно к сейсмологии, и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования землетрясений.

Известен способ прогнозирования землетрясений, при котором измеряют в прогнозируемом районе вариацию геомагнитного поля в заданном диапазоне периодов, вычисляют передаточную характеристику, определяют геомагнитные предвестники землетрясений, по которым дают прогноз начала землетрясений (Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. - М.: Мир, 1979, с. 255 и 256).

Недостатком известного способа является низкая достоверность из-за ограничения области исследования глубиной порядка первых десятков километров заданным диапазоном периодов порядка 5-80 мин.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения места, времени и силы землетрясения в сейсмически активном районе, по которому замеряют величины, достаточные для составления метеорологических карт по фактической ежечасной погоде, строят барические образования, содержащие области повышенного и пониженного атмосферного давления, на метеорологических картах для каждого сейсмически активного района, определяют по направлению, скорости движения синоптических объектов движение вдоль оси участков увеличивающейся деформации земной поверхности, прилежащих недр образующей от воздействия увеличивающегося веса массы столба атмосферного давления, понижению температуры воздуха, определяют максимальную деформацию на линиях максимального градиента по наибольшему сгущению изобар, изотерм, изогипс в трех зонах максимальной деформации от волн, две из которых возникают от перепада атмосферного давления от линии нулевой деформации до максимальной величины атмосферного давления в антициклоне и области повышенного давления на оси ложбины холода, а третья - от перепада температуры воздуха от линии нулевой деформации до оси перепада температуры воздуха от линии нулевой деформации до оси ложбины холода (заявка на изобретение 93034161, кл. G 01 V 9/00, опубл. 20.06.96).

Основным недостатком известного способа является то, что, исходя из его существенных признаков невозможно с высокой степенью достоверности составить краткосрочный прогноз землетрясений по причинам:
- невозможно использовать данные о перепаде температуры воздуха от линии нулевой деформации до оси ложбины холода для определения деформации земной поверхности в этом районе;
- сгущение изобар трактуют как линию максимальной деформации земной поверхности, хотя сгущение изобар - это зона быстрого переноса воздушных масс, а не зона наибольшего веса воздушного столба, который находится на самом деле в центральной части антициклона;
- для оценки параметров возможного землетрясения необходимо знать время увеличения напряженности в тектонических разломах, что невозможно выявить на пространстве ограниченного региона;
- поскольку атмосфера и литосфера в сейсмически активном районе составляют единую физическую систему, то изменчивость атмосферной циркуляции должна синхронно сопоставляться с данными сейсмологических наблюдений, чего нет в известном способе;
- не используются прогностические поля атмосферного давления, несущие основное прогностическое значение;
- не выполнена типизация сейсмосиноптических условий по архивным данным для сейсмически опасных регионов;
- в описании известного способа не приведены оценки его достоверности.

Технической задачей изобретения является создание нового сейсмосиноптического способа краткосрочного прогнозирования, обладающего высокой степенью достоверности.

Техническая задача решается при реализации сейсмосиноптического способа краткосрочного прогнозирования землетрясений, включающего определение места, времени и магнитуды землетрясений путем построения барических полей, содержащих области повышенного и пониженного атмосферного давления, на метеорологических картах, которые составляют для каждого сейсмически активного района, в котором согласно изобретению производят оценку планетарного распределения барических полей, влияющих на изменение скорости вращения Земли, построенных по данным стандартных метеорологических измерений в различных точках по всей территории Земли, и с учетом взаимосвязи давлений в этих точках рассчитывают прогностические поля атмосферных давлений на последующие несколько суток, по данным спутников Земли определяют параметры солнечной плазмы, пересекающей орбиту Земли в виде возмущенного солнечного ветра и оказывающей влияние на поля атмосферных давлений, и учитывают эти параметры при расчете прогностических полей, по хронологическим данным сейсмологических наблюдений, вплоть до настоящего времени, в сейсмически активных районах на территории Земли определяют величину смещения барических образований в определенном направлении относительно тектонических разломов, используя каталог наиболее сильных (с магнитудой более 6) землетрясений, определяют синоптические условия, предшествующие и сопутствующие этим землетрясениям, составляют сейсмосиноптический каталог, который используют для определения мест предполагаемых землетрясений, а затем по прогностическим полям атмосферных давлений на вторые сутки в предварительно определенном сейсмически опасном районе и по совпадению нулевой изономаллы и пространственного расположения тектонического разлома уточняют время землетрясения и место его эпицентра, а по величине барического градиента основных барических образований, расположенных по разные стороны тектонического разлома, определяют магнитуду землетрясения.

При таком сейсмосиноптическом способе краткосрочного прогнозирования землетрясений проводят следующие действия в отличие от прототипа, приводящие к положительному эффекту:
- оценку реакции атмосферы на приход возмущенной солнечной плазмы,
- оценку планетарного распределения барического поля Земли и последовательной реакции изменения скорости вращения Земли на такое распределение по данным прогностических барических и температурных полей по территории всей Земли;
- выбор синоптического прототипа для рассматриваемого региона поверхности Земли, обуславливающего землетрясения;
- оценку динамического давления на тектонические блоки на последующие 1-3 суток для рассматриваемого региона;
- привязку типичных синоптических условий и прогностических полей к рассматриваемому региону;
- привязку типичных синоптических условий к характеру сейсмологического распределения для рассматриваемого региона.

В результате осуществления предлагаемого сейсмосиноптического способа краткосрочного прогнозирования землетрясений получают достоверный прогноз, что выгодно отличает заявляемый способ от прототипа.

Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа выявляют наличие отличительных признаков у заявляемого способа по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового сейсмосиноптического способа краткосрочного прогнозирования землетрясений, обладающего высокой достоверностью.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Использование предлагаемого способа в сейсмологии обеспечивает ему соответствие критерию "промышленная применимость".

Оценка качества прогнозов предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими графиками:
1. Сопоставление по широте прогностических и зарегистрированных землетрясений.

2. Оценка качества прогнозов по широте.

3. Сопоставление по долготе прогностических и зарегистрированных землетрясений.

4. Оценка качества прогнозов по долготе.

5. Сопоставление по силе (магнитуде) прогностических и зарегистрированных землетрясений.

В настоящее время в Интернете почти ежедневно (кроме воскресенья) выставляются опытные прогнозы землетрясений, основанные на сейсмосиноптическом методе http/www.aari.nw.ru/clgm1/vnb/earthquake.asp.

Процесс составления прогноза состоит из следующих этапов:
1) получение диагностических и прогностических метеорологических полей, рассчитываемых в крупнейших метеорологических центрах (Москва, Рединг, Вашингтон) и их раскодировка;
2) построение (визуализация) с помощью ГИС диагностического и прогностических (на 4 суток) полей атмосферного давления воздуха на поверхности Земли;
3) оценка параметров солнечной активности (концентрации солнечного ветра), знака секторной структуры межпланетного магнитного поля и планетарного распределения приземного барического поля Земли на приход возмущенной солнечной плазмы (расчет индекса Блиновой);
4) выбор синоптического прототипа для рассматриваемого региона поверхности Земли, обуславливающего умеренные и сильные землетрясения;
5) привязка типичных синоптических условий и прогностических полей атмосферного давления к рассматриваемому региону;
6) в оценке изменчивости прогнозов атмосферного давления, температуры воздуха от 1 до 4 суток с целью определения силы землетрясения (расчет градиентов и аномалий);
7) привязка типичных синоптических условий к характеру сейсмологического распределения землетрясений для рассматриваемого региона;
8) оценка пространственного совпадения линии тектонических разломов и изолинии нулевой изономаллы на последующие 1-2 суток для рассматриваемого региона.

Использование: для краткосрочного прогнозирования землетрясений. Сущность: строят карты барических полей, содержащих области повышенного и пониженного атмосферного давления. Рассчитывают прогностические поля атмосферных давлений на последующие несколько суток. По данным спутников Земли определяют параметры солнечной плазмы, пересекающей орбиту Земли в виде возмущенного солнечного ветра и оказывающей влияние на поля атмосферных давлений. Учитывают эти параметры при расчете прогностических полей, по хронологическим данным сейсмологических наблюдений вплоть до настоящего времени, в сейсмически активных районах на территории Земли определяют величину смещения барических образований в определенном направлении относительно тектонических разломов. Составляют сейсмосиноптический каталог, который используют для определения мест предполагаемых землетрясений, а затем по прогностическим полям атмосферных давлений на вторые сутки в предварительно определенном сейсмически опасном районе и по совпадению нулевой изономаллы и пространственного расположения тектонического разлома уточняют время землетрясения и место его эпицентра. По величине барического градиента основных барических образований, расположенных по разные стороны тектонического разлома, определяют магнитуду землетрясения. Технический результат: повышение достоверности способа.

Сейсмосиноптический метод краткосрочного прогнозирования землетрясений, включающий определение места, времени и магнитуды землетрясений путем построения барических полей, содержащих области повышенного и пониженного атмосферного давления, на метеорологических картах для каждого сейсмически активного района, отличающийся тем, что производят оценку планетарного распределения барических полей, влияющих на изменение скорости вращения Земли, построенных по данным стандартных метеорологических измерений, выполненных на метеорологических станциях, расположенных по всей территории Земли, и с учетом взаимосвязи давления, измеренного на этих станциях, рассчитывают прогностические поля атмосферного давления на последующие несколько суток, по данным спутников Земли определяют параметры солнечной плазмы, пересекающей орбиту Земли в виде возмущенного солнечного ветра, оказывающего влияние на поля атмосферного давления, и учитывают эти параметры при расчете прогностических полей, по хронологическим данным сейсмологических наблюдений вплоть до настоящего времени, в сейсмически активных районах на территории Земли определяют величину смещения барических образований в определенном направлении относительно тектонических разломов, используя каталог наиболее сильных (с магнитудой более 6) землетрясений, определяют синоптические условия, предшествующие и сопутствующие этим землетрясениям, составляют сейсмосиноптический каталог, который используют для определения мест предполагаемых землетрясений, а затем по прогностическим полям атмосферного давления на вторые сутки в предварительно определенном сейсмически опасном районе и по совпадению нулевой изаномаллы и пространственного расположения тектонического разлома уточняют время землетрясения и место его эпицентра, а по величине барического градиента основных барических образований, расположенных по разные стороны тектонического разлома, определяют магнитуду землетрясений.