Detection and Estimation of the 1S1 Slichter Mode from IGETS Superconducting Gravimeter Network Data after the 2011 Tohoku Earthquake

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The 1S1 Slichter mode is the longest-period mode of the Earth’s free oscillations, caused by oscillations of the Earth’s inner solid core relative to the outer liquid core. In this paper, the search for and estimation of the Slichter mode from the IGETS superconducting gravimeter network data after the 2011 Tohoku earthquake are performed. In the course of the work, the theoretical calculation of the Slichter mode splitting parameters for the PREM model was made. The mode was estimated using an original algorithm based on the maximum likelihood method. The algorithm uses optimal data integration obtained from all 21 records of 16 gravimeters, which can significantly increase the signal-to-noise ratio at the output of the detection system. Three most probable estimates of the degenerate frequency of the mode and its splitting parameters were obtained, what allows one to conclude that the Slichter mode was highly likely to be observed after the Tohoku earthquake. The differences in density between the inner and outer cores of the Earth corresponding to the periods of the mode were determined.

Sobre autores

M. Vinogradov

Moscow State University

Autor responsável pela correspondência
Email: vinogradovmp@my.msu.ru

Sternberg State Astronomical Institute

Rússia, Moscow, 119991

V. Milyukov

Moscow State University

Email: vinogradovmp@my.msu.ru

Sternberg State Astronomical Institute

Rússia, Moscow, 119991

Bibliografia

  1. Виноградов М.П., Милюков В.К., Миронов А.П., Мясников А.В. Асимптотически оптимальный алгоритм для поиска и оценки моды Шлихтера по долговременным деформационным данным // Вестник Московского университета. Сер. 3: Физика, астрономия. 2019. № 2. С. 89–94. (Vinogradov M.P., Milyukov V.K., Mironov A.P., Myasnikov A.V. An asymptotically optimal algorithm for the search for and evaluation of the Slichter mode from long-term strain data // Moscow University Physics Bulletin. 2019. V. 74 (2). P. 205–211. doi: 10.3103/S002713491902019X)
  2. Виноградов М.П., Милюков В.К. Оценка частоты и расщепления мод 2S1 и 3S1 по данным сети сверхпроводящих гравиметров IGETS после Охотского землетрясения 2013 г. // Физика Земли. 2024. № 2. С. 3–15.
  3. Милюков В.К., Виноградов М.П., Миронов А.П., Мясников А.В. Обнаружение и оценка моды Шлихтера по наблюдениям землетрясения в Чили 27.02.2010 г. на лазерном интерферометре-деформографе // Физика Земли. 2020. № 6. С. 11–23. doi: 10.31857/S0002333720060058 (Milyukov V.K., Vinogradov M.P., Mironov A.P., Myasnikov A.V. The Slichter mode detection and estimation from laser interferometer-strainmeter observations of the Chilean earthquake of February 27, 2010 // Izvestiya — Physics of the Solid Earth. 2020a. V. 56 (6). P. 737–748. https://doi.org/10.1134/S1069351320060051)
  4. Милюков В.К., Виноградов М.П., Миронов А.П., Мясников А.В. Обнаружение и оценка моды Шлихтера по долговременным деформографическим наблюдениям // Геофизические процессы и биосфера. 2020. Т. 19. № 4. С. 143–152. doi: 10.21455/GPB2020.4-10 (Milyukov V.K., Vinogradov M.P., Mironov A.P., Myasnikov A.V. Detection and evaluation of the Slichter mode based on long-term strain observations // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2020. V. 56 (11). P. 1447–1455. https://doi.org/10.1134/S0001433820110043)
  5. Овчинников В.М., Краснощеков Д.Н. Сейсмические исследования ядра Земли // Физика Земли. 2021. № 2. С. 3–26. doi: 10.31857/S0002333721020083 (Ovtchinnikov V.M., Krasnoshchekov D.N. Seismic studies of the Earth’s core // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2021. Т. 57 (2). P. 141–162. doi: 10.1134/S1069351321020087)
  6. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. М.: Радио и связь. 1992. (Sosulin Yu.G. Theoretical foundations of radar and radio navigation. Moscow, Radio and communications. 1992. 304 p. (published in Russian)).
  7. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука. 1970. (Tikhonov V.I. The outliers of random processes. Moscow, Science. 1970. 392 p. (published in Russian)).
  8. Boy J.-P. Superconducting Gravimeter Data — Level 3 // GFZ Data Services. 2016. http://doi.org/10.5880/igets.l3.001
  9. Busse F.H. On the Free Oscillations of the Earth’s Inner Core // Journal of Geophysical Research. 1974. V. 79 (5). P. 753–757.
  10. Courtier N., Ducarme B., Goodkind J., Hinderer J., Imanishi Y., Seama N., Sun H., Merriam J., Bengert B., Smylie D.E. Global superconducting gravimeter observations and the search for the translational modes of the inner core // Phys. Earth Planet. Inter. 2000. V. 117. P.3–20.
  11. Crossle D.J., Hinderer J., Legros H. On the excitation, detection and damping of core modes // Phys. Earth Planet. Int. 1992b. V. 68. P. 97–116.
  12. Cummins P., Wahr J., Agnew D., Tamura Y. Constraining core undertones using IDA gravity records // Geophys. J. Int. 1991. V. 106. P. 189–198. doi: 10.1111/J.1365-246X.1991.TB04622.X
  13. Dahlen F., Tromp J. Theoretical Global Seismology. U.S., Princeton, New Jersey: Princeton University Press. 1998. 944 p.
  14. Dahlen F.A., Sailor R.V. Rotational and elliptical splitting of the free oscillations of the Earth // Geophys. J.R. Astron. Soc. 1979. V. 58. P. 609–623.
  15. Ding H., Chao B.F. The Slichter mode of the Earth: Revisit with optimal stacking and autoregressive methods on full superconducting gravimeter dataset // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2015. V. 48. P.7261–7272. doi: 10.1002/2015JB012203
  16. Ding H., Shen W.-B. Search for the Slichter modes based on a new method: Optimal sequence estimation // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2013. V. 118. P. 5018–5029. doi: 10.1002/jgrb.50344
  17. Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Phys. Earth Planet. Int. 1981. V. 25. P. 297–356.
  18. Gilbert F., Dziewonski A. An application of normal mode theory to the retrieval of structural parameters and source mechanisms from seismic spectra // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1975. A278. P. 187–269.
  19. Guo J.Y., Dierks O., Neumeyer J., Shum C.K. A search for the Slichter modes in superconducting gravimeter records using a new method // Geophys. J. Int. 2007. V. 168. P. 507–517.
  20. Hinderer J., Crossley D., Jensen O. A search for the Slichter triplet in superconducting gravimeter data // Phys. Earth Planet. Int. 1995. V. 90. P. 183–195.
  21. Jiang Y., Xu J., Sun H. Detection of Inner Core Translational Oscillations Using Superconducting Gravimeters // Journal of Earth Science. 2013. V. 24 (5). P. 750–758. doi: 10.1007/s12583-013-0370-x
  22. Pagiatakis S., Yin H., Abd El-Gelil M. Least-squares self-coherency analysis of superconducting gravimeter records in search for the Slichter triplet // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2007. V. 160. P. 108–123. 10.1016/j.pepi.2006.10.002
  23. Pawlowicz R., Beardsley B., Lentz S. Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T TIDE // Computers & Geosciences. 2002. V. 28. P. 929–937.
  24. Rogister Y. Splitting of seismic-free oscillations and of the Slichter triplet using the normal mode theory of a rotating, ellipsoidal Earth // Phys. Earth Planet. Inter. 2003. V. 140. P.169–182.
  25. Rosat S., Hinderer J., Crossley D.J., Rivera L. The search for the Slichter mode: comparison of noise levels of superconducting gravimeters and investigation of a stacking method // Phys. Earth Planet. Int. 2003. V. 140 (13). P. 183–202.
  26. Rosat S., Rogister Y. Excitation of the Slichter mode by collision with a meteoroid or pressure variations at the surface and core boundaries // Phys. Earth Planet. Inter. 2012. V. 190–191. P. 25–31.
  27. Rosat S., Rogister Y., Crossley D., Hinderer, J. A search for the Slichter Triplet with Superconducting Gravimeters: Impact of the Density Jump at the Inner Core Boundary // J. of Geodyn. 2006. V. 41. P. 296–306.
  28. Shen W.B., Ding H. Detection of the inner core translational triplet using superconducting gravimetric observations // J. Earth Sci. 2013. V. 24. P. 725–735.
  29. Shen W.B., Luan W. Feasibility Analysis of Searching for the Slichter Triplet in Superconducting Gravimeter Records // Geodesy and Geodynamics. 2015. V. 6 (5). P. 307–315. doi: 10.13039/501100001809
  30. Slichter L.B. The fundamental free mode of the Earth’s inner core // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1961. V. 47. P. 186–190.
  31. Smylie D.E. The inner core translational triplet and the density near Earth’s centre // Science. 1992. V. 255. P. 1678–1682.
  32. Smylie D.E., McMillan D.G. The inner core as a dynamic viscometer // Phys. Earth Planet. Inter. 2000. V. 117. P. 71–79. doi: 10.1016/S0031-9201(99)00088-6
  33. Xu J.Q., Sun H.P., Zhou J.C. Experimental detection of the inner core translational triplet // Chin. Sci. Bull. 2010. V. 55(3). P. 276–283.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

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».