Response of the Lower and Upper Ionosphere to Earthquakes in Turkey on February 6, 2023

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract—Ground-based magnetometers and ionospheric radio probing by means of GPS were used to analyze and interpret specific variations of the geomagnetic field and the total electron content of the ionosphere during strong catastrophic earthquakes in Turkey on February 6, 2023. It is shown that the ionospheric responses to these earthquakes recorded at distances of 1200–1600 km from the epicentre in the lower ionosphere and at distances of up to 500 km from the epicentre in the upper ionosphere can be interpreted in terms of the propagation of the Rayleigh seismic wave and atmospheric waves – shock, acoustic and internal, that is, those waves that are generated by the earthquake itself. The energy of seismic events was estimated from the ionospheric response.

About the authors

S. A. Riabova

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; Sadovsky Institute of Geosphere Dynamics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ryabovasa@mail.ru
Russia, 123995, Moscow; Russia, 119334, Moscow

E. V. Olshanskaya

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: ryabovasa@mail.ru
Russia, 123995, Moscow

S. L. Shalimov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: ryabovasa@mail.ru
Russia, 123995, Moscow

References

  1. Голиков Ю.В., Д’Коста А., Пилипенко B.A. Геомагнитные пульсации, возбуждаемые при сильных землетрясениях // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25. № 5. С. 824–828.
  2. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир. 1985. 264 с.
  3. Куницын В.Е., Нестеров И.А., Шалимов С.Л. Мегаземлетрясение в Японии 11 марта 2011 г.: регистрация ионосферных возмущений по данным GPS // Письма в ЖЭТФ. 2011. Т. 94. № 8. С. 657‒661.
  4. Куницын В.Е., Шалимов С.Л. Ультранизкочастотные вариации магнитного поля при распространении в ионосфере акустико-гравитационных волн // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2011. № 5. С. 75–78.
  5. Ландау Л.Д. Об ударных волнах на далеких расстояниях от места их возникновения // Прикладная математика и механика. 1945. Т. 9. № 4. С. 286‒293.
  6. Ольшанская Е.В., Шалимов С.Л. Об оценке сейсмической энергии цунамигенных землетрясений по ионосферному отклику, наблюдаемому посредством GPS // Физика Земли. 2015. № 6. С. 16‒23.
  7. Павлов В.А. Акустический импульс над эпицентром землетрясения // Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т. 26. № 5. С. 807–815.
  8. Рябова С.А., Шалимов С.Л. О геомагнитных вариациях, наблюдаемых на поверхности Земли и приуроченных к сильным землетрясениям // Физика Земли. 2022. № 4. С. 30‒45. https://doi.org/10.31857/S0002333722040081
  9. Сурков В.В. Электромагнитные эффекты при взрывах и землетрясениях. М.: МИФИ. 2000. 448 с.
  10. Черногор Л.Ф. Геомагнитные возмущения, сопровождавшие великое японское землетрясение 11 марта 2011 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2019. Т. 59. № 1. С. 69–82.
  11. Adhikari B., Khatiwada R., Chapagain N.P. Analysis of geomagnetic storms using wavelet transforms // Journal of Nepal Physical Society. 2017. V. 4. № 1. P. 119–124.
  12. Choy G.L., Boatwright J.L. Global patterns of radiated seismic energy and apparent stress // J. Geophysical Research: Atmospheres. 1995. V. 1001. № B9. P. 18205‒18228. https://doi.org/10.1029/95JB01969
  13. Grinsted A., Moor J.C., Jevrejeva S. Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical timeseries // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. V. 11. P. 561–566.
  14. Grossmann A., Morlet J. Decomposition of Hardy functions into square integrable wavelets of constant shape // SIAM J. Mathematical Analysis. 1984. V. 15. № 4. P. 723–736.
  15. Iyemeri T., Nose M., Han D., Gao J., Hashizume M., Choosakul N., Shinagawa H., Tanaka J., Utsugi M., Saito A., McCreadie H., Odagi J., Yang F. Geomagnetic pulsations caused by the Sumatra earthquake on December 26, 2004 // Geophysical Research Letters. 2005. V. 32. https://doi.org/10.1029/2005GL024083
  16. Kagan Y.Y. Observational evidence for earthquakes as a nonlinear dynamic process // Physica D. 1994. V. 77. P. 160–192.
  17. Kelley M.C. The Earth’s ionosphere: Plasma physics and electrodynamics. San Diego, California: Academic Press Inc. 1989. 487 p.
  18. Maraun D., Kurths J. Cross wavelet analysis: significance testing and pitfalls // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. V. 11. P. 505–514.
  19. Matsumura M., Iyemori T., Tanaka Y., Han D., Nose M., Utsugi M., Oshiman N., Shinagawa H., Odagi Y., Tabata Y. Acoustic resonance between ground and thermosphere // Data Science Journal. 2009. V. 8. P. 68‒77. https://doi.org/10.2481/dsj.8.S68
  20. Meyer Y. Wavelets: Algorithms and applications. Philadelphia: Society for Industrial and Applied Mathematics. 1993. 134 p.
  21. Riabova S.A. Study of the multifractality of geomagnetic variations at the Belsk Observatory // Doklady Earth Sciences. 2022. V. 507. № 2. P. 299–303. https://doi.org/10.1134/S1028334X22700489
  22. Riabova S. Application of wavelet analysis to the analysis of geomagnetic field variations // Journal of Physics Conference Series. 2018. V. 1141. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1141/1/012146
  23. Snively J.B., Pasko V.P. Excitation of ducted gravity waves in the lower thermosphere by tropospheric sources // J. Geophysical Research: Space Physics. 2008. V. 113. № A6. https://doi.org/10.1029/2007JA012693
  24. Torrence C., Compo G.P. A practical guide to wavelet analysis // Bulletin of the American Meteorological Society. 1998. V. 79. P. 605–618.
  25. van Brummelen G. R. Heavenly mathematics: The forgotten art of spherical trigonometry. New Jersey: Princeton University Press. 2013. 216 p.
  26. https://www.earthdata.nasa.gov
  27. https://www.earthquake.usgs.gov
  28. https://www.intermagnet.org
  29. http://www.isgi.unistra.fr
  30. https://www.swpc.noaa.gov/products/ace-real-time-solar-wind

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (2MB)
5.

Download (594KB)
6.

Download (110KB)
7.

Download (462KB)
8.

Download (108KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».