Evaluating the Effectiveness of Using Integral Daily Es Characteristics to Identify Short-Term Ionospheric Precursors of Strong Earthquakes

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Day-to-day variations of deviations of integral daily characteristics of the sporadic E layer in different
seasons in 1987, 1996, 2003–2004, and 2014 from the reference values are investigated. The analysis is
conducted based on hourly measurements from Japanese ground-based vertical ionospheric sounding stations
in order to identify possible short-term ionospheric precursors of crustal (surface) earthquakes with
magnitudes M ≥ 6.5 under real observational conditions. Using the coincidence of the maxima in the variations
of the considered Es characteristics at the same day on pairs of stations located hundreds of kilometers
from each other, 12 possible ionospheric earthquake precursors (true alarms) and 22 false alarms, which are
not followed by earthquakes of the specified range in different seasons of 1987, 1996, and 2003–2004, were
found. The efficiency of identifying possible short-term ionospheric precursors of strong earthquakes is
determined by the chosen method based on Hanssen–Kuipers score (Rscore), which turned out to be 0.82 for
the specified time periods. It is concluded that the proposed methodology for identifying short-term ionospheric
precursors of strong earthquakes can be used in real conditions

About the authors

L. P. Korsunova

Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Email: lpkors@rambler.ru
Moscow, Russia

V. V. Khegai

Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: hegai@izmiran.ru
Moscow, Russia

References

  1. – Апродов В.А. Зоны землетрясений. М.: Мысль, 461 с. 2000.
  2. – Бычков В.В., Корсунова Л.П., Смирнов С.Э., Хегай В.В. Аномалии в ионосфере и электричестве приземного слоя атмосферы перед Камчатским землетрясением 30.01.2016 г. по данным обсерватории “ПАРАТУНКА” // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 57. № 4. С. 532–540. 2017.
  3. – Корсунова Л.П., Легенька А.Д. Обнаружение возможных краткосрочных ионосферных предвестников сильных землетрясений по изменениям ежесуточных характеристик Es // Геомагнетизм и аэрономия Т. 61. № 6. С. 803–811. 2021. https://doi.org/10.31857/S0016794021050060
  4. – Корсунова Л.П., Хегай В.В. Сейсмо-ионосферные эффекты сильных коровых землетрясений в Тихоокеанском регионе // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 45. № 5. С. 706–711. 2005.
  5. – Корсунова Л.П., Хегай В.В. Анализ сейсмоионосферных возмущений на цепочке японских станций вертикального зондирования ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 48. № 3. С. 407–415. 2008.
  6. – Корсунова Л.П., Хегай В.В. Возможные краткосрочные предвестники сильных коровых землетрясений в Японии по данным наземных станций вертикального зондирования ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 58. № 1. С. 94–101. 2018.
  7. – Корсунова Л.П., Чистякова Л.В., Хегай В.В. Изменения в ионосфере перед слабыми землетрясениями в регионе Иркутска // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 56. № 4. С. 525–534. 2016. https://doi.org/10.7868/S0016794016040088
  8. – Михайлов Ю.М. О свойствах предвестников землетрясений в электростатическом поле в приземной атмосфере // Физика Земли. № 4. С. 76–80. 2007.
  9. – Пулинец С.А., Узунов Д.П., Давиденко Д.В., Дудкин С.А., Цадиковский Е.И. Прогноз землетрясений возможен?! М.: Тровант, 144 с. 2014.
  10. – Чавдаров С.С., Часовитин Ю.К., Чернышева С.П., Шефтель В.М. Среднеширотный спорадический слой Е ионосферы. М.: Наука, 120 с. 1975.
  11. – Chen Y.-I., Liu J.-Y., Tsai Y.-B., Chen C.-S. Statistical tests for pre-earthquake ionospheric anomaly // Terr. Atmos. Ocean. Sci. J. V. 15. № 3. P. 385–396. 2004.
  12. – Dabas R.S., Das R.M., Sharma K., Pillai K.G.M. Ionospheric precursors observed over low latitudes during some of the recent major earthquakes //J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 69. P. 1813–1824. 2007.
  13. – Dobrovolsky I. P., Zubkov S. I., Miachkin V. I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure Appl. Geophys. V. 117. Iss. 5. P. 1025–1044. 1979.
  14. – Hobara Y., Parrot M. Ionospheric perturbation in association with seismic activity. A statistical study // XXVIIth General Assembly of the International Union of Radio Science. Commission E URSI GA 2002 – Oral and Poster Sessions. EGH P.10 (570). Maastricht, the Netherlands, 17–24 August 2002. www.ursi.org/Proceedings/ProcGA02/ papers/p0570.pdf
  15. – Hobara Y., Parrot M. Ionospheric perturbations linked to a very powerful seismic event // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 67. Iss. 7. P. 677–685. 2005. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.02.006
  16. – Korsunova L.P., Khegai V.V. Medium-term ionospheric precursors to strong earthquakes // Int. J. Geomagn. Aeron. V. 6. Iss. 3. GI3005. 2006. https://doi.org/10.1029/2005GI000122
  17. – Korsunova L.P., Hegai V.V. Effectiveness criteria for methods of identifying ionospheric earthquake precursors by parameters of a sporadic E-layer and regular F2-layer // J. Astronomy and Space Sciences. V. 32. № 2. P. 137–140. 2015. https://doi.org/10.5140/JASS.2015.32.2.137
  18. – Liu J.Y., Chen Y.I., Chuo Y.J., Chen C.S. A statistical investigation of pre-earthquake ionospheric anomaly // J. Geophys. Res. V. 111. A05304. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JA011333
  19. – Loewe C.A., Prolss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophys. Res. V. 102. Iss. A7. P. 14 209–142 013. 1997. https://doi.org/10.1029/96JA04020
  20. – Ondoh T. Seismo-ionospheric phenomena // Adv. Space Res. V. 26. Iss. 8. P. 1267–1272. 2000.
  21. – Ondoh T. Anomalous sporadic-E layers observed before M7.2 Hyogo-ken Nanbu earthquake; Terrestrial gas emanation model // Adv. Polar Upper Atmos. Res. № 17. P. 96–108. 2003.
  22. – Perevalova N.P., Sankov V.A., Astafyeva E.I., Zhupityaeva A.S. Threshold magnitude for ionospheric TEC response to earthquakes // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 108. P. 77–90. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.12.014
  23. – Perrone L., Korsunova L.P., Mikhailov A.V. Ionospheric precursors for crustal earthquakes in Italy // Ann. Geophysicae. V. 28. № 4. P. 941–950. 2010.
  24. – Pulinets S.A., Boyarchuk K.A. Ionospheric precursors of earthquakes. Berlin: Springer, 315 p. 2004.
  25. – Saha A., Guha A., Kumar B., De B.K., Roy R., Choudhury A., Banik B., Dhar P., Chakraborty M. Precursory signature of several major earthquakes studied using 40 kHz low frequency signal // Adv. in Space Res. V. 54. Iss. 4. P. 617–627. 2014. https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.04.024
  26. – Sarkar S., Gwal A.K., Parrot M. Ionospheric variations observed by the DEMETER satellite in the mid-latitude region during strong earthquakes // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 69. № 13. P. 1524–1540. 2007.
  27. – Sharma D.K., Israil M., Chand R., Rai J., Subrahmanya P., Garg S.C. Signature of seismic activities in the F2 region ionospheric electron temperature // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. V. 68. P. 691–696. 2006.
  28. – Silina A.S., Liperovskaya E.V., Liperovsky V.A., Meister C.V. Ionospheric phenomena before strong earthquakes // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. V. 1. № 3. P. 113–118. 2001.
  29. – Xia C., Yang S., Xu G., Zhao B., Yu T. Ionospheric anomalies observed by GPS TEC prior to the Qinghai Tibet region earthquakes // Terr. Atmos. Ocean. Sci. V. 22. № 2. P. 177–185. 2011. https://doi.org/10.3319/TAO.2010.08.13.01(TibXS)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (358KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Л.П. Корсунова, В.В. Хегай

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».