Способ прогнозирования землетрясений Советский патент 1985 года по МПК G01V3/08 G01V9/00 

11 Изобретение относится к области .исследования физических явлений, происходящих в околоземном космическом пространстве на высотах верхней ионосферы, и может быть использо вано рдя оперативного прогноза сейсмической опасности. Известны способы прогнозирования землетрясений, основанные на измерении физических параметров, согласно которым землетрясения прогнозируют, основываясь на определениях связи движений земной коры с приближением землетрясений, на вьювлении возможности связи геомагнитных вариаций с землетрясением, на определениях периодичности сильных землетрясений и возможности их связи с активностью Солнца и т.д. Л . Известны также способы прогнозирования землетрясений, основанные на анализе эффектов возмущений естественного электромагнитного поля Земли в момент землетрясения и непосредственно перед ним, например свечения атмосферы и квазистадионарного возмущения атмосферного потенциала (2J , изменения критических частот и профи лей электронной концентрации з , а также базирующиеся на выявлении предвестников землетрясений, тектонических напряжений, глубинных разлоьюв и т.п. на основе наблюдения аномальных геомагнитных вариаций Aj Наиболее близким к изобретению является способ прогнозирования землетрясения, основанный на проведении ряда разнесенных во времени последовательных серий измерений напряжен нооуи электромагнитного поля Земли в сейсмоактивных районах. С помощью специальной обработки получаемых при измерении данных способ позволяет определить координаты области возмущений электромагнитного поля и зпицентрального района готовящегося землетрясения sj . Однако известньй способ предполагает использовать результаты измерений большого количества станций наблюдения, размещаемых непосредственно над сейсмоопасными районами Земли что влрчет- за собой значительные материальные и трудовые затраты. Кро ме того, не подвергаются контролю труднодоступные области (высокогорные регионы, моря и океаны, пустыни и приполюсные районы), а также тер72ритории, которые считаются сейсмоспокойными. Цель изобретения - повышение производительности труда и расширение географии контролируемых областей. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прогнозирования землетрясений, в ряд разнесенных во времени последовательных серий измерений напряженности электромагнитного поля включены одновременные измерения магнитной и электрической компонент поля низкочастотных излучений околоземной плазмы в движении на высотах верхней ионосферы, затем исключают из рассмотрения область внутренней границы внешнего радиационного пояса и примыкающей к нему части зазора между радиационными поясами, а также искусственные излучения, а о существовании сейсмоопасных источников судят по наличию зон устойчивого наблюдения индуцированных излучений ионосферной плазмы, превышающих не менее чем на 15-20 дБ уровень фона естественных излучений, обычно наблюдаемых в данной области пространства. Исследования электромагнитных колебаний очень низкочастотного (ОНЧ) диапазона частот на высотах верхней ионосферы (выше 100 км) подтверяодают наличие как естественных, так и искусственных волн. Часть естественных колебаний возникает при разрядах молний, другая часть генерируется в магнитосфере . Земли и формирует естественный низкочастотный фон. В настоящее время хорошо прослежены широтные вариации низкочастотных естественных излучений. Максимум этого излучения наблюдается в районе внутренней границы радиационного пояса и примыкающей к нему чисти зазора между радиационными поясами. На высотах верхней ионосферы наблюдаются также искусственные (антропогенные) излучения от наземных излучателей. Воздействие наземных излучателей при наличии специфических особенностей магнитосферно-ионосферной плазмы - существование энергетичных (горячих) частиц, повьш1енного фона плазмы при неравномерном распределении частиц и др. может привести к вторичному или индуцированному излучению. Эти колебания имеют строгую периодичность и опред ленную форму сигнала и могут быть надежно выделены на фоне естественных излучений. Над очагом землетрясения на заклш чительной стадии его подготовки возникают электрические и электромагнитные поля, которые, эффективно воздействуя на ионосферную и магнитосферную плазму, стимулируют появление индуцированных излучений на резонансных частотах плазмы. Посколь ку большинство резонансных часто.т околоземной плазмы лежит в низкочастотном диапазоне, то естественно предположить возникновение индуцированных (стимулированных) низкочастотных электромагнитных шумовых излучений на высотах верхней ионосфе ры в районе очага готовящегося землетрясения, что и наблюдается при . эксперименте. Способ осуществляют следующим образом. В составе любого спутниковогО комп лекса. предусматривают проведение одновременных измерений магнитной и электрической компонент, поля ОНЧ излучений околоземной плазмы, для че го оснащают их соответствующей аппаратурой. Для реализации способа може быть использована стандартная аппара тура, например анализатор низких частот АИЧ-2МЕ, измеряющий магнитную и электрическую составляющие поля низкочастотных излучений. Результаты измерений в полете искусственного спутника Земли (ИСЭ) фиксируют запоминающим устройством штатной телемет рии ИСЗ с последующей передачей на Землю. Оперативно обрабатывают подученную информацию на ЭВМ. В ходе обработки по программе выделяют ее-, тественные излучения, затем исключают пространственные зоны вблизи области проекции внутренней границы внешнего радиационного пояса и примыкающей к нему части зазора между радиационными поясами. Выделяют области устойчивого набл|о дения (не менее 1 - 2 мин) всплесков индуцированных сигналов, превышающих на 15-20 дБ уровень фона естественных излучений, обычно наблю даемых в данной области пространства По наличию зон судят о присутствии сейсмоопасного источника. На чертеже представлен пример конкретной реализации предлагаемого способа прогнозирования землетрясеВ качестве примера выбран экваториальный случай землетрясения, зарегистрированного 9 июля 1979 г. в 16 ч 08 мин 09,5 с мирового времени с эпицентром в точке с координатами 5,6 южной широты и 153,5° восточной долготы. Геофизическая обстановка с 8 по 21 июля 1979 г.бьша спокойной. В координатах географическая широта долгота показаны проекции витков 1906-1912, на которых регистрировался всплеск излучений, и показано место землетрясения. На карту нанесены L-оболочки и геомагнитные меридианы. Около проекций витков кроме времени (мирового) наблюдения сигналов и номера витка указано время до (знак -) или после (знак +) землетрясения. Аппаратура волнового эксперимента на борту спутника Интеркосмос-19 была включена за 94 мин до землетрясения. На 1906 витке спутник пролетал восточнее (50 по долготе) области будущего землетрясения за 42 мин до события. На борту был зарегистрирован всплеск электрической |И магнитной составляющих поля излучений, отчетливо видимый на всех частотах. Интенсивность всплеска превышала 10 В/м по электрической и нТ/лГГц по магнитной компонентам, т.е. превышала диапазон измерений аппаратуры. 1907 спутник пролетал На-витке на 20 восточнее по долготе от эпицентра землетрясения через 36 мин после землетрясения, наблюдался более широкий по длительности, чем на предыдущем витке, всплеск излучения. При этом был зарегистрирован всплеск только электрической компоненты поля на всех регистрируемых частотах (но уже с меньшей амплитудой). На 1908 витке спутник пролетел на 30 западнее эпицентра; был отмечен новый всплеск электрической компоненты шумов интенсивностью до 10 В/м При удалении по долготе от эпицентра землетрясения ширина зоны наблюдения связанных с ним низкочастотных шумов в ионосфере станоится уже и амплитуда всплеска стаовится меньше. На проекции витков.нанесены отмети в виде ступенек, когда амплитуда

излучения превышала 10 дБ (одна ступенька) и 20 дБ (две ступеньки) относительно фонового излучения. На витках 1911 и 1912 амплитуда излучения не превышала 20 дБ по отношению к фоновому излучению, на проекциях этих витков поэтому нанесена только одна ступенька. Ширина зон, где излучение превьшает заданные уровни, уже, чем ширин-а зоны, где отмечается только всплеск и величина амплитуды не превышает 10 дБ. Область с излучением, превышающим 20 дБ, самая узкая и заключена внутри области с излучением выше 10 дБ, а та в свою очередь находится внутри области регистрации самих всплесков независимо от величины. Все области локализованы вблизи параллели, на которой зарегистрирован очаг землетрясения.

Таким образом, на 1906 витке апутника обнаруживался предвестник землетрясения, а на 1907-1912 витках - последействие. Предвестник землетрясения имеет злектромагнитньй характер - регистрируется и магнитная, и электрическая компоненты, а после окончания землетрясения фиксируется только электрическая составляющая. В данном случае наблюдался предвестник, землетрясения за 42 мин. Подобные эффекты воздействия землетрясения на низкочастотные излучения на борту спутника Интеркосмос- 19 были зарегистрированы во время многих других землетрясений. Предвестники -наблюдались за десятки минут - часы до начала землетрясения.

Просмотрено большое число землетрясений, происходящих в магнитоспокойное время, в ходе проведения волнового эксперимента на ИСЗ Интеркосмос-19. Землетрясения происхбдил в разных точках земного шара и на

экваторе, и в более высоких широтах, а также на разных глубинах. Во всех случаях были зарегистрированы устойчивые области наблюдения всплегков низкочастотных излучений до и, после землетрясения, как и в случае землетрясения 9 июля 1979 г.

В таблице перечислены некоторые из землетрясений, на которых обнаружен эффект воздействия землетрясений на низкочастотные излучения, регистрируемые на борту спутника Интеркосмос- 19. В таблице указаны дата и время , географические координаты и характеристика землетрясения.

Глубина очага землетрясения и его местонахождение под континентом или под океаном влияют на результаты наблюдения на борту ИСЗ. При землетрясении с очагом на глубинах 100 к наблюдается значительный всплеск амплитуды электромагнитных волн до землетрясения, на больших глубинах этот всплеск меньше по амплитуде.

Результаты обработки других экспериментов (Интеркосмос-3 и -5) подтверждают правомерность способа для прогнозирования очагов землетрясений с заблаговременностью от десятков минут до нескольких часов. Время зависит от местоположения очага будущего землетрясения, его глубины и положения орбиты спутника относительно очага. Так в случае землетрясения 12 июня 1979 г предвестник был обнаружен за 2 ч 26 мин, В случае землетрясения 9 июля 1979 г.аппаратура спутника была включена вблизи будущего эпицентра за 1 ч 34 мин до события и можно было наблюдать эффект землетрясения за 42 миН.

Спутниковые измерения позволяют значительно расширить географию контролируемых областей и осуществлять прогноз землетрясений в районах которые, считаются сейсмоспокойными.

СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, включающий ряд разнесенных во времени последовательных серий измерений напряженности электромагнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повьшения производителкности труда и расширения географии контролируемых областей, производят одновременные измерения магнитной и электрической компонент- поля низкочастотных излучений околоземной плазмы в движении на высотах верхней моносферы, затем исключают из рассмотрения область с внутренней границы внешнего радиа(О ционного пояса и примыкающей к нему (Л части зазора между радиационными . с поясами,, а также искусственные излучения, а о существовании сейсмоопасных источников судят по наличию зон устойчивого наблюдения индуцированных излучений ионосферной плазмы, превышающих не менее чем на 15-20 дБ уровень фона естественных излучений, обычно наблюдаемых в данной области vj пространства. со ч1