Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование связи активизации сейсмотектонических процессов с возмущениями ионосферы на основе регистрации радиоизлучения дискретного космического радиоисточника

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование связи активизации сейсмотектонических процессов с возмущениями ионосферы на основе регистрации радиоизлучения дискретного космического радиоисточника"



академия наук россии

институт физики земли им.о.кшодтл

На правах рукописи УДК 550.510.535

МИРАНЯН Флора Павловна

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ АКТИВИЗАЦИИ СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ВОЗМУЩЕНИЯМИ ИОНОСФЕРЫ НА ОСНОВЕ РЕГИСТРАЦИИ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО КОСМИЧЕСКОГО РАДИОИСТОЧНИКА.

Специальность 04.00.22 - геофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москпа 1992 г.

Работа выполнена в Институте физики Земли им.О.Ю.Шмидта АН России, Опытно-методической ссйсмопрогностичоской экспедиции Института геофизики и инженерной сейсмологии и Бюраканской астрофизической обсерватории АН Армении.

Научные руководители: - доктор физико-математических

наук, профессор М.Б.Гохберг

кандидат физико-математических наук И.Л.1Уфельд

Официальные оппоненты - доктор физико-математических

наук, профессор Ю.И.Гальперин

доктор физико-математических наук, профессор О.А.Молчанов

Ведущая, организация - Институт земного магнетизма,

ионосферы, распространения радиоволн АН России

Защита состоится " -3 " и а 19зЗ г. в

часов на заседании Специализированного Совета К.002.08.02 Института физики Земли им.О.Ю.Шмидта по адресу: 123810, Москва, Д-242, Б.Грузшская ул.,д.Ю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли им.О.Ю.Шмидта .

Автореферат разослан: " <3 О » 1992 г.

Ученый секротарь Специализированного Совета д.фгм.н.

В.А.Дубровский

т»йС<Г>4ЙГ."Л: - 1>4 } от 1 л,

5 О1-' 'г. ' . " ' I

¡0 ' "ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Исследование природы землетрясений о точки зрения физических процессов, происходящих в недрах Земли и окружающем околоземном пространстве является одной из самых главных задач современной геофизики. Решейие этих задач имеет не только научное значение, т.к. катастрофические последствия сильных землетрясений ставят проблемы принятия предупредительных мер по защите населения и предотвращению аварий на крупных промышленных и энергетических объектах, последствия от которых могут быть более значительными, нежели от самого землетрясения.

Новизна последних методов исследований состоит в том, что наряду с детальными исследованиями процессов, протека- . гацих в литосфере, изучаются физические процессы, сопровозк-даюцие крупномасштабные взаимодействия различных геосферных оболочек (атмосфера, ионосфера), как обособленных, но взаимосвязанных систем. При этом выявляются новые параметры, физическая природа, механизмы и энергетика этого взаимодействия. Все это позволяет глубже проникнуть в природу такого сложного явления, как землетрясение и точнее оценить признаю^ предшествующие его возникновению.

С начала 60-х годов опубликованы сообщения об изменениях в ионосфере в период, предшествующий сильным землетрясениям в различных сейсмоактивных районах мира» По дашшм наблюдений отличительной чертой признаков сейсмоионосфер-ного взаимодействия является оперативность времени их проявления - от нескольких суток до первых часов или десятков минут перед землетрясением, что делает эти признаки незаменимыми для использования в создаваемых системах предупреждения землетрясений.

Однако, существуют некоторые количественные а качественные отличия признаков сейсмоионосферного взаимодействия. Поэтом!' необходимость формализации этих признаков остается актуальной и требует дальнейшего экспериментального и теоретического исследования с использованием новых т.ттодов,а также ког.шлокслрованпя различных методов геофизических

наблюдений.

Экспериментальное исследование особенностей изменений в структуре неоднородностей ионосферы, связанных с влиянием процессов подготовки землетрясений, методом наблюдения ионосферных мерцаний дискретных космических радиоисточников в сейсмоактивном районе позволит углубить представления о физических процессах, протекающих при подготовке землетрясения, а также создать предпосылки для ионосферной диагностики этого явления.

Цель работы. Мониторинг сейсмоионосферного взаимодействия на основе методов регистрации дискретных космических радиолеточников.

Основные задачи исследований.

1. Теоретическая и экспериментальная оценка чувствительности приемной системы.

2. Исследование особенностей регулярных вариаций параметров ионосферных морцаний,характерных для пункта наблюдений данной географической широты.

3. Исследование параметров ионосферных мерцаний при воздействии на ионосферу факторов гелиогеофизической и космической природы. Обнаружение и исследование особенностей возмущений в характеристиках ионосферных мерцаний при активизации сейсмотектонических процессов.

4. Анализ особенностей помеховой электромагнитной обстановки в КВ-диапазоне в периоды сейсмической активности.

Научная новизна и практическая ценность. Впервые организованы и проведены регулярные наблюдения за состоянием ионосферы методом ионосферных мерцаний дискретных космических радиоисточников в сейсмоактивном районе. Получен новый информативный параметр сейсмоионосферного взаимодействия -индекс ионосферных мерцаний. Проведен комплексный анализ особенностей помеховой электромагнитной обстановки в КВ-диапазоне в периоды активизации сейсмотектонических процессов. Результаты, полученные в диссертации вместе с уже имеющимися в литературе сведениями о сейсмопрогиости-ческих признаках в ионосфере, могут быть.использованы при уточнении моделей сейсмоионосферного взаимодействия.

Защищаемые научные положения.

1. Результаты регулярных измерений индексов ионосферных мерцаний космического радиоизлучения в метровом диапазоне длин волн при гелиогеофизических процессах и в периоды сейсмической активности.

2. Выявление статистической связи индекса ионосферных мерцаний с активизацией сейсмотектонических процессов.

3. Выявление особенностей помеховой электромагнитной обстановки КВ-диапазона в волноводе Земля-Ионосфера в периоды сильнейших землетрясений на территории Армении и сопредельных территориях.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на П и Ш Всесоюзных совещаниях (Москва, 1989; Ашхабад, 1991) по ионосферным эффектам землетрясений, на Моздународ-ном семинаре Спитак-88 (КНЕСКО) (Ереван, 1989), на Международно!.! симпозиуме "Геодезия и сейсмология: деформации и прогноз" (Ереван, 1989), ПП Генеральной Ассамблее Европейской сейсмологической комиссии (Барселона, 1990), XX Генеральной Ассамблее Международного геофизического союза (Вена, 1991), на Всесоюзном совещании по геодинамическим полигонам (Ташкент, 1991), на научных семинарах Бюраканской астрофизической обсерватории, Института геофизики, и инженерной сейсмологии АН Армении, Института физики Земли им.О. Ю.Шмидта АН России (1986-1992 гг.).

Публикации. Основные результаты работы представлены в 8 научных публш?ациях. Материалы диссертации использованы в научно-исследовательских отчетах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит -•Ц5' стратщ машинописного текста, в том числе 30 рисуш<ов. Библиография представлена 4 наименованиями, в том числе 52.

иностранных авторов. •

Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям за постоянную поддержу и внимание, а также плодотворное развитие проблем рассмотренных в диссертации. Искреннюю признательность выражаю д.ф.м.н. Ю.Г.Молик-Ала-ворд.слу, академику АН Армении Норсесову П.Л. за участие в

обсуждении отдельных вопросов.

содержание работы

Во введении кратко изложены основные задачи и цели исследования, актуальность теш, научная новизна и практическая ценность. Дана общая структура диссертации, а также сформулированы положения, выносимые на защиту.

Глава 1«, Экспериментальные и теоретические исследования сейсмоэлектромагнитных явлений.

В первой главе приводится исторический обзор результатов экспериментальных исследовании и полевых наблюдений сейсмоэлектромагнитных явлений в различных сейсмоактивных районах мира, а такяе обсуждение моделей их источников.

Разработанные модели источников механоэлектрических преобразований в земной коре предполагают возможность трансформирования накопленной упругой моханической энергии деформируемых объемов земной корн в электромагнитную.

Сейсмоэлектромагнитные эффекты, проявляющиеся в различных геосферных оболочках перед землетрясениями составляют следствие крупномасштабного многопараметрического процесса подготовки землетрясения. Изложены результаты наблюдения световых явлений приземной атмосферы, а такяе возмущений естественных электромагнитных и электрических полей-атмосфорного электрического потенциала, электротеллурического поля, естественного импульсного электромагнитного поля Земли.

Приводятся описания аномальных эффектов, полученных в результате спутниковых измерений, вертикального и наклонного радиозондирования ионосферы перед сейсмическими событиями, выражающихся как изменением стандартных параметров - критических чаотот и действующих высот регулярных ионосферных слоев,так и появлением нерегулярных явлений:диффузных отражений ,расслоений,отслоений в регулярных слоях.Отмечаются устойчивые области наблюдения электромагнитных шумовых сигналов ОНЧ-КНЧ диапазона в надэпицентральной верхней ионосфере.

Сейсмоэлектромагнитные эффекты чаще всего наблюдаются вблизи эшцентральной области. Однако пространственный мас-

штаб зоны их проявления гложет достигать тысяч километров. Характерный период проявления составляет от нескольких суток до нескольких часов перед землетрясениями.

Результаты наблюдений в общих чертах хорошо согласуются с теоретическими оценками возможных уровне!) возмущений ионосферы в предположении воздействия на нее электрических или электромагнитных полей литосферного источника. По современным представлениям область подготовки землетрясения способна быть источшпсом акустико-гравитационных волн, а также электромагнитного поля, распространение и последующая диссипация энергии которых, вызывает возникновение не-однородностей в ионосфере, появление магнитогидродинамиче-ских и электромагнитных эффектов,, развитие волновых возмущений и турбулентности ионосферной плазмы.

Теоретические модели не дают однозначного ответа на вопрос о механизмах и природе сейсмоионосферного взаимодействия. Необходимость формализации качественных и количественных признаков этого взаимодействия требует дальнейшего детального экспериментального исследования» Поэтому приводится обоснование целесообразности исследования ионосферы методом ионосферных мерцаний дискретных космических радиоисточников, дающим возможность уточнения особенностей изменений в структуре неоднородностей ионосферы, возникновение которых, наряду с другими причинами, связывается с диссипацией энергии при активизации сейсмотектонических процессов.

Выводы:

I. Аномальные атмосферные сейсмоэлектромагнитные явления перед землетрясениями проявляются в различных световых эффектах, изменениях (иногда знакопеременных) параметров атмосферного электричества,естественного импульсного электромагнитного излучения,различных ионосферных эффектах.

2„ Сейсмоэлектромагнитные эффекты чаще всего наблвда-ют вблизи эпицентралъной области. Однако пространственный масштаб зоны та проявлений может достигать тысяч километров. Характерный период проявления составляет от нескольких суток до нескольких часов перед землетрясешшшк .

3. Некоторые качественные и количественные отличия

прогностических признаков для различных землетрясений,не объяснимые в рамках существующих моделей сейсмоатмосфер-. ного и сейсмоионосферного взаимодействия, а также необходимость формализации этих признаков требует дальнейшего экспериментального исследования с использованием новых методов, а также комплексироваяшг различных методов геофизических наблюдений.

Глава П. Прииенедиз метода ионосферных мерцаний дискретных космических ра^онсточников для исследовшшя ионосферы.

Вторая глава посвящена описанию применения метода ионосферных мерцаний дискретных космических радиоисточников для исследования структуры неоднородностей ионосферы. Обсуждены результаты экспериментов, посвященных изучению морфологии ионосферных мерцаний.

Мерцания радиоизлучения дискретных космических радиоисточников в ионосфере, как физическое явление, были обнаружены Кембриджскими научно-исследовательскими лабораториями в Великобриташга в 1949-1950 гг. и наблкщались как случайные флуктуации амплитуды и фазы радиоволн. Подобные явления. обнаружены в диапазоне частот от 10 мГц до 6 ГГц. Значительная часть сведений о мерцаниях радиосигналов звездных источников, а также бортовых передатчиков ИСЗ получена из наблюдений в 60-70-е годы (Крайн, Аароне и др.). Результаты наблюдений использованы как для морфологического описания эффекта мерцаний, так и для попыток создания моделей, описыващих вероятность появления флуктуациошшх эффектов.

К настоящему времени известно, что ионосферные мерцания космических радиоисточников с малыми угловыми размерами (порядка нескольких угловых минут) вызываются различного масштаба неоднородностями плотности электронов вдоль трассы распространения радиоизлучения, создающими случайные флуктуации показателя преломления радиоволн в ионосферной плазме. Изменение структуры неоднородностей ионосферы, размеров и скоростей их движения вызывает изменение амплитуды и периода мерцаний интенсивности радиоизлучения.

Согласно результатам наблюдений, возникновение мерцаний сильно коррелирует с появлением диффузности слоя Р0 Однако, в некоторых случаях часть мерцаний может быть вызвана неоднородностяии Е-слол.

Морфологический анализ эффектов мерцаний указывает на различие процессов, ответственных за мерцания. Вероятность наблюдения мерцаний зависит от времени суток, частоты принимаемого радиоизлучения, географического места наблюдения, а также от геофизических явлений, лежащих в основе эффекта мерцаний и ответственных за возникновение в ионосфере неод-нородностей различного масштаба.

Рассматривается аппаратурная реализация метода.Измерительная установка, предназначенная для'измерения и регистрации ионосферных мерцаний,состоит из приемной антенны с рабочей частотой 74 ГЛГц , представляющей собой плоскую синфазную многодипольную решетку с размера}® диаграммы нап-равлешюсти 42° х 15° в вертикальной и горизонтальной плоскостях и геометрической площадью 105 г,? „ радиомэтра, тлеющего выход на аналоговое регистрирующее устройство (КСП—4)в а также цифровой выход на измерительно-вычислительный- комплекс (ИВК)о

Разработанный для этого метода ИЕ5К вюточает в себл персональную мшсро ЭВМ с ввдеотершшальиым устройством;, накопитель информации на компактных кассетах, модуль постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), блок питания» Применение ИВК обеспечивает первичную обработку результатов измерений, вычисление статистических и спектральных характеристик измеряемых параметров ионосферных операций. Спектральный к кор-релядиошшй анализ позволяет выделить регулярные составляющие в сложном спектре выходного сигнала. Аналоговая записи ионосферных мерцшгай производится с постоянной времени I о на стандартную ленту самописца со скоростью 240 мм/ч.

Изложена методика наблюдений и измерения швдекса ионосферных мерцаний, вычисляемого по формуле:

где ¿>с - среднеквадратичное значение флуктуация интенсивности сигнала на выходе радиометра в присутствии-радиоисточника, Хо - среднее значение интенсивности радиоисточника, - среднеквадратичное значение флук-

туации выходного сигнала в отсутствие радиоисточника.

Дан анализ технических возможностей используемых приборов. Приведена теоретическая оценка чувствительности приемной системы|по отношению к температурному эквиваленту плотности потока радиоизлучения^ которая вычислялась.как среднеквадратичная ошибка одного измерения среднего потока излучения.

Экспериментальное определение чувствительности приемной системы производилось по регистрограммам, как минимально обнаружимое изменение теплового эквивалента потока, принимаемого антенной радиоизлучения, соответствувдее значению минимальных флуктуаций выходного сигнала. Стандартное отклонение 4луктуаций соответствует 14° К. На основе экспериментального определения чувствительности приемной системы дана оценка минимально определяемого индекса ионосферных мерцаний.

Приведены результаты обработки экспериментальных данных с использованием корреляционного и спектрального анализа. Исследование параметров автокорреляционной функции и спектральных характеристик (Фурье-преобразование)„ их связи с уровнем геомагнитной возмущенности позволяет идентифицировать характерные периоды ионосферных мерцаний в спектре выходного сигнала радиометра.

Дано обоснование выбора информативных параметров ионосферных мерцаний.

Выводы:

I. Ионосферные мерцания интенсивности радиоизлучения дискретных космических радиоисточников с малдои угловыми размерами (до нескольких угловых минут) можно использовать как метод изучения структуры неоднородностей электронной плотности ионосферы, вызванных как различными волновыми процессами, так и турбулентностью. Приближенные значения длин волн

космического радиоизлучения, возможных для наблюдения днем - X < 27 мр ночью - X < 83 м.

2. Регистрация и измерение ионосферных мерцаний может осуществляться с помощью стандартного радиометра и аналогового регистрирующего устройства. Использование измерительно-вычислительного комплекса дает возможность оперативной обработки данных измерений, а также накопления информации в цифровом виде на магнитных носителях.

Зс При наблюдении радиоисточника Лебедь А с плотностью потока = 16 600 Ян на частоте i = 74 мГц + 100

кГц с постоянной времени интегрирования t = I с, эффективной площадью антенны 70 i? и размерах диаграммы направленности 42° х 15° в вертикальной и горизонтальной плоскостях стандартное отклонение флуктуаций соответствует 14° К. Минимально определяемое значение индекса ионосферных мерцаний составляет 1%.

4. Характерные периоды ионосферных мерцаний на частоте 74 мГц по данным спектрального анализа составляют 10-30 с.

Корреляционный масштаб неоднородностей, обнаруживаемый на частоте наблюдений 74 мГц по полуширине автокорреляционной функции мерцаний, составляет I -s- 10 км.

Глава Ш. Экспериментальное исследование влияния космических и гелиогеофизических факторов на индекс ионосферных мерцаний.

Наблюдениями установлено, что одной из причин, вызывающих дополнительную ионизацию ионосферы, а также способствующую возникновению неоднородностей ионосферы, является вхождение метеорных потоков в верхнюю атмосферу Земли,, При годичном движении Земля пересекает несколько крупных метеор -ных потоков, многие из которых являются регулярными.

Согласно наблюдениям, имеет место зависимость между высотами возгорания и погасания метеоров и их скоростями. Высоты появления и возгорания метеоров изменяются внутри широкого интервала. Наибольшая зарегистрированная высота появления метеоров приходится на F область ионосферы.

Продолжительность жизни иогагзованной области метоорно-

го слода, судя по оценкам, полученным по наблюдению радиоэхо от этих следов с помощью специальных импульсных'радиолокаторов составляет в большинстве случаев на высоких частотах наолвдешш (70 МГц) от долей секунд до нескольких секувд. Однако в отношении средней продолжительности жизни областей локальной метеорной ионизациь результаты наблюдений различных исследователей расходятся.

Для выяснения возможного влияния неоднородносгей, вызванных метеорной ионизацией в настоящей работе исследовалась амплитудная характеристика - индекс ионосферных мерцаний дискретного космического радиоисточника Лебедь А на частоте наблвдешш 74 МГц в периода появления главных метеорных потоков. Представлено корреляционное поле наблюдаемых значений индексов ионосферных мерцаний «п за период 1988-1990 гг. с соответствующими интенсивностямл метооршх потоков, характеризуемых часовыми числами ( И тал ). В рассмотрение включены дневные и ночные индексы мерцаний. Расчетное значение коэффициента корреляции для сопоставленных величин т и Ит-х составляет 0,09, что указывает на незначимость рассматриваемой связи.

Согласно наблюдениям, в дни с относительно слабыми метеорными потоками ( Ьп,^ Ю * 20) отмечается широкий спектр наблюдаемых значений индексов ионосферщис мерцашш. В период наиболее плотных метеорных потоков, также наряду с высокими, наблюдается относительно небольшие индексы иопо-сферных мерцаний. Это с определенностью показывает, что ионосферные мерцашш на частоте 74 МГц непосредственно не связаны с ионизовашшмп областями метеорных следов. Величина индексов ионосферных мерцаний, наблюдаемых в дни максимумов метеорных потоков, не обнаруживает зависимости и от угла вхождения метеорных частиц по отношению к местному зениту.

Основным ионизирующим фактором для ионосферы является солнечная активность. Увеличение интенсивности потоков рентгеновского, ультрафиолетового и радио- излучештй вызывает возрастание электронной концентрации в ионосфере на освещенной стороне Земли. Возрастанию проводимости ионосферных слоев сопутствует также увеличение суточных вариаций

геомагнитной активности. В связи с этим, целью исследования являлось выяснение влияния общих изменений уровней ионизации в ионосфере, вызванных изменением солнечной активности,

' Для- исследования возможной связи временных вариаций индексов ионосферных мерцаний пи с различными гелиогео-физическими факторами использовались мировые данные по индексам геомагнитной активности { Ар , ЗХъ 21Кр )р числам Вольфа и интенсивностям солнечных радлошумов на частотах 2800 МГц, 536 МГц, 260 ГЛГц„ интенстностям рентгеновского (I - 10 А0) и космического излучения. Приведены расчеты коэффициентов корреляции для сопоставляемых рядов. В расчетах использовались отдельно дневной (октябрь 1988 - март 1989) и ночной (апрель-сентябрь 1988) периоды наблвденийо Для выяснения фактора опережающего и последующего изменения расчеты корреляции производились со сдвигом сопоставляемых рядов в" днях ( Д^ =0;+1р+2,дЗ).

Представлешше расчеты показывают, что ночные вариации индексов ионосферных мерцаний не обнаруживают значимой корреляции с рассматриваемыми вариациями регулярных параметров солнечной активности. Дневные вариации ионосферных мерцаний обнаруживают слабую^ но значимую корреляцию с изменениями гелиогеофизических параметров, и, по-видимому» в большей степени связаны с регулярными изменениями ионизации, влияющими на образовагате неоднородностей токового происхоляиши Отсутствие корреляции индексов мерцаний с солнечной активностью в ночной период наблюдений связано, вероятно, с отличием механизмов генерации неоднородностей на неосвещенной стороне Земли, при этом, возможно, что в различных условиях превалирующими являются факторы," существенно отличающиеся ■друг от другао

Результаты исследований наблюдательных данных по ионосферным мерцаниям на средних широтах показали, что вариации уровня флуктуаций интенсивности радиоизлучения тлеют выраженную регулярность в течение суток- Сезонные изменения выражены слабее по сравнению с суточным ходом. 3 работе проведена статистическая обработка регулярных изменений величин ивдек-сов ионосферных мерцаний радиоисточника Лебедь А на частоте

74 -МГц. В главе также дан краткий обзор вопросов теории механизмов образования неоднородностей в ионосфере.

Выводы: >•>

1. Корреляционный анализ сопоставления наЗлвдаом;.': индексов ионосферных мерцании в дневной и ночной период с интенсивностями главных метеорных потоков показал, что величина индекса ионосферных мерцаний не обнаруживает зависимости от интендивности потоков метеорных частиц» Это означает, что структура неоднородностей обнаруживаемых ионосферными мерцаниями, имеет иную природу и существенно отличается по механизмам генерации

2. Геомагнитная возмущенность не оказывает заметного влияния на амплитудные характеристики ионосферных мерцаний

в ночной период наблюдений. В дневной период наблюдений геомагнитная активность предшествует некоторому усилению ионосферных мерцаний.

Зс Общее изменение степени ионизации в ионосфере, обуо-ловленое солнечной активностью, оказывает некоторое влияние на изменение индексов ионосферных мерцаний только в дневной период наблюдений.

Ночные вариации индексов ионосферных мерцаний не обнаруживают связи с изменениями параметров солнечной активности, что связано с отличием механизмов генерации неоднородностей на.неосвещенной стороне Земли.

4. Вариации уровня флуктуаций интенсивности радиоизлу-.чения имеют выраженную регулярность в суточном ходе. В дневной период наблюдений индексы ионосферных мерцаний на часто. те 74 МГц минимальны, т.к. уровень дневных флуктуаций электронной плотности выражен слабее из-за преимущественного влияния солнечной радиации.

Сильные ионосферные мерцания развиваются в ночное время суток к связаны с возникновением более выраженных, чем в дневных условиях, неоднородностей электронной плотности. Поэтому ночные наблюдения ионосферы являются предпочтительными для выявления возможной ~ связи механизмов генерации неод-. нородностей в ионосфере с сейсмической активностью.

Глава 1У„ Исследование связи активизации сейсмотектонических процессов с возбувдешшм состоянием ионосферы методом ионосферных мерцаний.

Для выявления связи ионосферных мерцаний с влиянием сейсмической активности сопоставлялись значения ночных индексов ионосферных мерцаний с энергетическими классами относительно сильных сейсмических событий К 10, К >/ 9. При этом учитывались землетрясения,, зарегистрированные на территории Армении и сопредельных территориях, с эпицентральным расстоянием Я < 400 юл от пункта наблюдения. Приведены примеры развития усиления процесса ионосферных мерцаний в периоды сейсмической активности»

Для рассмотрения характера и длительности протекания ионосферных возмущений и их величин использовался метод гистограмм. В работе представлены нормированные распределения числа случаев индексов мерцаний по интервалам величин за период апрель - сентябрь 1988 г. в дни, соответствующие ( А! =0) и предшествующие ( = 1,2 дня)сей'смическим ;

событиям, а также распределения индексов мерцаний б остальные 'дни, на связанные с сейсмическими событиями. Сравнение распределений по критерию Пирсона показывает, что распределения индексов мерцаний в дни, предшествующе сейсмическим событиям, определенно отличаются от аналогичного распределения в остальные дни. Вероятность того, что одинаковые распределения обнаружат столь заметные различия составляет весьма малую величину -

Таким образом, установлена определенная тенденция изменения индексов ионосферных мерцаний за 1-2 суток перед относительно сильными сейсмическими событиями К > 10.

Приведенные результаты дают возможность оценки количественной связи между величиной индекса ионосферных мерцаний и соответствующей статистической вероятностью возникновения относительно сильных сейсмических событий. Расчетами установлено, что оценка статистической вероятности одновременных событий мерцаний и землетрясений, при условии их зависимости Р ( 3 йМ ), выше статистической вероятности случайного совпадения событий землетрясений с событиями мерпаний как независимых событий Р (ЗМ). Дана оценка ста--1&

тистических условных вероятностей возникновения землетрясении Рил (3) при усилении ионосферных мерцаний для интервалов времени /Л = О, I, 2 дня между моментами сейсмических событий и наблюдением мерцаний для площадей с различной степенью удаления от пункта наблюдения«

Приводятся результаты сопоставления данных по ионосферным мерцаниям с сейсмичностью (К> 10) через деформационные характеристики, Вводится параметр, определенный как масштаб деформации и равный отношению егощентралыюго расстояния к радиусу зоны проявления деформационных предвестников г-е.* „ имеющему экспоненциальную зависимость от магштуды землетрясо-ниКо Приведены оценки корреляции индексов ионосферных мерцаний и соответствующих масштабов деформации*

Вив'оде:

1« В результате экспериментального исследования получен новый информативный параметр сейсмоионосфврного взаимодейотвня-индекс ионосферных мерцаний. Установлена взаимосвязь между появлением неоднородностей электронной плотности в ионосфере„ обнаруживаемых увеличением индекса ионосферных мерцаний диск-.ратных космических радгюисточников и шетивизацкей сейсмотектонических процессов« Распределения индексов ионосферных мерцаний за I день до землетрясений отличаются от аналогичных распределений в остальные дни с вероятностью Р = 0,95„ Однако механизм лнтосферно-ионосферного взаимодействия остается неизвестным«

20 Усиление ионосферных мэрцаний ввделено в ночной период наблюдений за один - двое суток до землетрясений энергетического класса 10^ К < 14 с характерной для зоны Малого Кавказа глубиной залегания гипоцентров землетрясений, не превышающей Ь "" 10 -г- 25 км и эшщектральном расстоянии от пункта наблюдения ионосферных мерцаний до 400 км»

Выделенная длительность возмущений (1-2 часа) ограничена временем разовчх наблюдений радиоисточника Лебедь А при прохождении через диаграмму направленности антенны в зените.

3« Полученная эмпирическая зависимость между величиной индекса ионосферных мерцаний т и деформационным масштабом р зоны подготовки землетрясений (К > 10) свидетельствует о томс что увеличение индекса ионосферных мерцаний слабо зависит

от масштаба области подготовки землетрясения. Зависимость между временем проявлешш усиления ионосферных мерцшшй и энергетическими характеристиками землетрясеття не установлено.

4. Распределения индексов ионосферных мерцаний позволяют определить порог энергетического влияния сейсмотектонических процессов на ионосферу, который определяется проделали чувствительности используемой аппаратуры. Результаты анализа показывают, что энергетическое влияние литосферных процессов на ионосферу обнаруживается дашым методом при сейсмических событиях энергетического класса К 7/ 10.

5. Оценки условных вероятностей землетрясений при усилении ионосферных мерцаний указывают на относительно невысокую прогностическую информативность индекса как отдельного параметра, в то же время использование его в комплексе признаков увеличивает информативность прогностических ионосферных наблюдений как допол1штелышй признак сейсмоионосферного взаимодействия.

Глава У. Эффекты электрических и ¡электромагнитных полей в атмосфере и ионосфере в период сильнейших землетрясении в Армении (07.I2.B8r.) и Иране (21.06.90г.).

В данной главе представлено описание особенностей регистрации радиоизлучения дискретного космического р^диоисточника Лебедь А на частоте наблюдения 74 мГи в период 1-15 декабря 1988 г. Приведены уменьшенные копии регистрограмм за этот период.

Представлено обсуждение моделей развития возможных -электрических и ¡электромагнитных процессов над зоной очага в период подготовки землетрясения. Дан анализ сопоставления изменений индексов ионосферных мерцаний с вариациями геомагнитной и солнечной активности в период ноябрь - декабрь 1988г.

Проводится описание наблюдательных данных по регистрации электромагнитной помеховой обстановки в волноводе Земля - Ионосфера с использованием комплекса радиофизических методов: регистрации флуктуапий интенсивности радиоизлучения космического радиоисточника, радиозондирования нитнзп ионосферы в СДВ диапазоне, радиолокационного контроля атмосферы и измерения ионизирующей компонента космических лучей с помощью радиозонда до стратосферных высот ( — 35 км).

'Рассматриваются электромагнитные эффекты, наблюдаемые в период Рудбарского землетрясения (21.06.90г.),

Приводится оценка и обсуждение полученных экспериментальных результатов, а также перспективы исследования эффектов сейсмоионосферного взаимодействия методом ионосферных мерцаний.

Выводы:

1. В период крупнейших землетрясений в Армении и Иране зарегистрированы активные источники радиоизлучения в.КВ диапазоне в виде однократных скачков уровня электромагнитного поля или временами непрерывно действующих источников. Временное соответствие между двумя явлениями может указывать на существование крупномасштабных процессов в окружающем пространстве в период подготовки'землетрясений вблизи эпицентральной зоны с характерным временем, исчисляемым первыми сутками.

Обобщение результатов по комплексу наблюдательных данных, полученных различными радиофизическими методами, имеющими различную чувствительность, а также ограниченное в течение суток время регистрации показывает, что в период подготовки крупнейшего землетрясения в Армении используемые методы дают почти непрерывный ряд возмущений. Отдельные периоды времени отмечены совпадением возмущений, наблюдаемых различными методами. Анализ комплексных наблюдений с учетом влияния факторов гелио-геофизической и метеорологической природы указывает на объективность связи выделенных электромагнитных возмущений в атмосфере и ионосфере с сейсмотектоническим процессом.

' • ' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I, Экспериментальными исследованиями влияния различных факторов космической и гелиогеофизической природы на изменение параметров ионосферных мерцаний установлено, что механизмы генерации неоднородностей ионосферы, вызывающие ночные мерцания интенсивности космических радиоисточников на частоте наблюдения 74 ¡¿Гц непосредстоенно не связаны с ионизованными следами метеорг ных потоков, а также с влиянием солнечной активности.

2. Установлены изменения в структуре неоднородностей ионосферы, связанные с влиянием сейсмотектонических процессов. При-

1Ь

веден новый информативный параметр сейсмоионосферного взаимодействия - индекс ионосферных мерцаний, полученный на основе регистрации ^луктуаций интенсивности радиоизлучения дискретного космического радиоисточника.

Получено статистическое подтверждение взаимосвязи между изменением структуры неоднородностей ионосферы, обнаруживаемой увеличением индекса ионосферных мерцаний,с активизацией сейсмотектонических процессов. Обнаружено, что распределение индексов ионосферных мерцаний за I день перед землетрясениями энергетических классов 10 ^ К < 14 с эпицентральным расстоянием Р- £ 400 км от пункта наблюдения ионосферных мерцаний с вероятностью Р = 0,95 отличается от распределения индексов мерцаний в остальные дни, не связанные с сейсмической активностью.

3. По результатам анализа наблюдательных данных установлено, что сейсмическое воздействие на ионосферу в период подготовки землетрясений относительно невелико, поэтому возмущения индекса ионосферных мерцаний достоверно выявляются в ночное время, в дневное время ионосферные неоднородности данной методикой наблюдений не обнаруживаются.

4. На примере сильнейших землетрясений в Армении (07.12. 1988г.) и Иране (21.0б.1990г.) подтверждена выявленная тенденция проявления признаков сейсмоионосферного взаимодействия. За сутки до землетрясения в Иране отмечено повышенное ночное

. значение индекса ионосферных мерцаний. В период предшествующий землетрясению в Армении, наблюдения радиоисточника происходили в дневное время, при этом значимых измёнений величины индекса ионосферных мерцаний не выявлено.

5. Получен новый фактический наблюдательный материал о регистрации высокочастотного электромагнитного излучения в метровом диапазоне длин волн, предшествующего и сопутствующего крупным землетрясениям в Армении и Иране. Временное совпадение электромагнитных возмущений, наблюдаемых различными радиофизическими методами - по регистрации ионосферных радиомерцаний, радиопросвечиванию волновода Земля - Ионосфера на сверхдлинных волнах, радиолокационному контролю атмосферы и измерению ионизирующей компоненты космических лучей до стратосферных

высот делает вероятным предположение о связи наблюдаемой электромагнитной помеховой обстановки в волноводе Земля - Ионосфера с процессами подготовки землетрясений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Некоторые результаты исследования связи ионосферных мерцаний космических радиоисточников с сейсмической активностью. Изв. АН Арм.ССР.Пауки о Земле, 1989, Х1П, К 3, с.67-71 (соавторы: Панаджян В.Г., Гедакда З.Г., Мелик-Алавердян Ю.Г.).

2. К вопросу о выделении ионосферных эффектов Спитакского землетрясения 7 декабря 1988 г. Тез. докл. междунар, семинара ШЕСКО "Спитак-88" 23 - 26 мая 1989 г. Из-во АН Арм.ССР, Ереван, 1989, с.40.

3. О связи состояния ионосферы с' последующей активизацией геодинамических процессов. Сообщ.БАО, 1990, т.65, с.13-19 (соавторы: Гедакян Э.Г., Мелик-Алавердян Ю.Г., Панаджян В.Г.).

4. Выявление связи возмущений ионосферы с активизацией геодинамических процессов, Тез.докл. XI] Междувед.совещ. по изучению совр. движ. земн. коры на геодин. полигонах. Ташкент, 13-18 мая 1991г., Из-во АН СССР, IS9I, с.124 (соавтор: Нерсесов И.Л.).

5. Возмущения атмосферы и ионосферы Земли в период силь-■нейших землетрясений в Армении (07.12.1988г.) и Иране (21.06. 1990г.) Тез. докл. Ш Всесоюзного совещ. по ионосф. землетрясений май 1591г., Ашхабад, Ылым, 1991, с.25-26 (соавторы: Воинов В.В., Гуфельд И.Л., Кругликов В.В., Дедовский И.С., Ыаренко В.Ф., Панаджян В.Г., Ямпольский B.C.).

6. Эффекты в ионосфере и атмосфере перед Спитакским землетрясением 7 декабря 19&8г. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1992, № 3, с.96-101. (соавторы: Воинов В.В., Гуфельд И.Л., Кругликов Б.В., Ледовский И.С., Маренко В.О., Панадаш В.Г., Ямпольский B.C.).

7. The pec и/ardid cf radtottniivon reparaban of it/ected

cam ¡с. radio oSjict Суда i /I с/а rmy Ut SpifoA. earthquake. 7dt с ¿m Be г /9SS. Projr. а*</aSbirXX/t Genero! Osicmв/у European St,ç,rrto/oyîco/ Comibbioñ Barse/ona /7-21 StpUm8cr pp. /О8-i09 (соавторы: -/cxoipr/i.ß.} /урельдИ.Л, ûurrepoSc/cûù 3d)

8. Tkt d'iniurSances of {/re ¿art/r-TonospÁere wejuio'e

c/uring -¿¡re periods of Spilak (07.f¿88, t?rmeni¿) Qnd #adSar-

(2/ 06. fü, Iran] ёагЩио/ces C/ßdr T¿JÚ& XX Genero/ O^enr -ß/y, V.enno, Qu^c/it rmf pp. 82-8*/(соавторе; SouvoS ß ß, Гурепьу ¿/.Л, ^'овсягии ¿/.С.^орс'нко ВФ., /ft/tu*■- //ловерд ÏÏQHQÇWH B./'J „