Modification of the ionosphere before the strong earthquake of january 13, 2007 with magnitude М = 8.1: An integrated approach

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A study was carried out of vertical sounding data collected by two ground-based vertical ionosondes Wakkanai and Kokubunji, situated within the preparation zone of an earthquake with a magnitude of M = 8.1, which occurred on January 13, 2007 at 04:23:21 UT east of Simushir Island and was the second of a sequence of two strong (M >8) earthquakes on November 15, 2006 and January 13, 2007, which were unique events in the seismic history of the Middle Kuril Islands. A comprehensive analysis of ionospheric data showed that 13-14 hours before this earthquake, specific anomalies in the E- and F-regions of the ionosphere were simultaneously observed over both ionospheric stations, which, with a high degree of probability, were its short-term ionospheric precursors. It is shown that additional consideration when analyzing ionospheric data of the behavior of the Barbier δ-parameter, constructed on their basis, significantly increases the correctness of identification of detected ionospheric earthquake precursors in complex situations.

Full Text

1. ВВЕДЕНИЕ

Хорошо верифицированные случаи обнаружения ионосферных предвестников землетрясений (ИПЗ) для сильных сейсмических событий с большой магнитудой (М) очень важны как для прояснения фундаментальных механизмов литосферно-ионосферных связей, так и для последующих практических задач успешного их прогнозирования с использованием ионосферных данных. С другой стороны, крупные землетрясения (с магнитудой М ≥ 7.0) происходят достаточно редко, и таких землетрясений на всей Земле случается не более 20 раз в год (см. работу [Хегай и др., 2022]). Землетрясений же с магнитудой М ≥ 8.0 в год происходит примерно на порядок меньше, обычно не более 2 событий в год. Действительно, в соответствии с данными United States Geological Survey (USGS) с 2000 г. по 2021 г. (см. (https://www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/lists-maps-and-statistics)), землетрясения такой силы произошли 4 раза в 2007 г. и 3 раза в 2021 г., в остальные годы этого периода – не более 2 в год. В целом же за период с 2000 по 2021 гг., т. е. за 22 года, произошло всего 27 землетрясений этого класса, тогда средняя частота 27/22 @ 1.23, т. е. близка к единице. По оценкам, сделанным в работе [Хегай, 2013], длительность “созревания” очага землетрясения с М = 8.0 от начала роста “зерна” очага до момента толчка составляет ~27 лет. Таким образом, исследования ионосферных эффектов, возможно связанных с процессами подготовки крупных землетрясений и являющихся их предвестниками, представляют большой интерес, в том числе и потому, что разрушительная мощь таких землетрясений особенно велика, когда их гипоцентры (hG) лежат на небольших глубинах (hG ≤ 60 км).

Землетрясение с M = 8.1 (подробное описание дано в работе [Рогожин и Левина, 2007]) произошло 13 января 2007 г. в 04:23:21 UT (или 13:23:21 LT) к востоку от Курильских о-вов, географические координаты его эпицентра: широта φe = 46.24°N; долгота λe = 154.52°E, а глубина гипоцентра hG = 10 км, т.е. это землетрясение по классификации относится к поверхностным (или коровым) согласно монографии [Апродов, 2000]. В работе [Oyama et al., 2016] это землетрясение вошло в ряд событий, ионосферные эффекты перед которыми в полном содержании электронов (ПЭС, Total Electron Content –TEC) рассматривались статистическими методами, используя подход, предложенный авторами исследований [Liu et al., 2004, 2013, 2014]. При этом авторы показали, что для событий с М > 7.0 (в отличие от диапазона 6.0 ≤ М < 7.0) четкую идентификацию ИПЗ статистическими методами получить затруднительно, и ими было предложено рассматривать такие события индивидуально. Следует отметить, что именно для этого землетрясения в работе [Saha et al., 2014] удалось выявить аномальные вариации низкочастотного сигнала на частоте 40 кГц за 1 день до толчка на радиотрассе, проходящей над зоной его подготовки.

В настоящей работе проведено комплексное исследование ионосферных данных двух наземных станций вертикального зондирования ионосферы (НСВЗИ, далее, где это возможно, просто “станций” или “ст.”) Wakkanai (географические координаты φ = 45.16° N; λ = 141.75° E) и Kokubunji (географические координаты φ = 35.71° N; λ = 139.49° E), входящих в зону подготовки указанного землетрясения, в течение шести предшествующих моменту толчка дней и в день землетрясения (седьмой). Целью исследования было выявление его возможных ИПЗ с учетом характеристик солнечной и геомагнитной активности в рассматриваемый период времени.

Сразу отметим, что вариации ионосферы в указанном географическом регионе перед первым Симуширским землетрясением не рассматриваются в этой работе. Дело в том, что незадолго до него, 10 ноября 2006 г. был зафиксирован экстремум DSТ-индекса (DSТextr = – 60 нТл), а значение Kp-индекса достигало величины 60, что по классификации работы [Loewe and Prölss, 1997] соответствует умеренной геомагнитной буре. Более того, примерно за 10 ч до толчка наблюдался также всплеск авроральной активности, когда значение AE-индекса составило 450 нТл. В связи с этим, возможные ионосферные эффекты подготовки первого Симуширского землетрясения могут накладываться на ионосферные эффекты, обусловленные геомагнитными возмущениями, что значительно затрудняет однозначную идентификацию возможного ионосферного предвестника для этого землетрясения.

2. АНАЛИЗ ДАННЫХ, ОБСУЖДЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Характерный масштаб области подготовки землетрясения на поверхности земли определяется как радиальное расстояние от эпицентра землетрясения до границы зоны его подготовки и зависит от его магнитуды M. В научной литературе фигурируют различные (эмпирические и теоретические) оценки этого масштаба (в км), приведенные в работах [Dobrovolsky et al., 1979; Сидорин, 1992; Bowman et al., 1998; Hao et al., 2000]. Далее мы будем использовать минимальную оценку этого масштаба, полученную в работе [Dobrovolsky et al., 1979], полученную при условии, когда глубина гипоцентра землетрясения hG стремится к нулю. В этом случае характерный размер зоны подготовки землетрясения на поверхности земли выражается формулой RDobrovolsky = RD =100.43M (км). В таком случае для землетрясения с M = 8.1, RD (M = 8.1) = = 100.43×8.1 = 3040 км ≈ 3000 км. Таким образом, возможные ИПЗ этого землетрясения должны проявляться в ионосфере в пределах круга радиусом в 3000 км, с центром определенным географическими координатами эпицентра землетрясения. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 1.

 

Рис. 1. Географические положения эпицентра землетрясения с M = 8.1, произошедшего 13 января 2007 г. (треугольная звезда), а также ионосферных станций Wakkanai и Kokubunji (черные кружки). Эпицентральные расстояния до станций по дуге большого круга указаны около соответствующих стрелок, а радиус зоны подготовки RD ≈ 3000 км показан над рисунком. Толстые сплошные линии определяют положения границ плит в области поглощения литосферы, а тонкими сплошными линиями очерчены острова Японского архипелага.

 

На рис. 1 представлены географические положения эпицентра землетрясения с M = 8.1, случившегося 13 января 2007 г. (треугольная звезда), а также расположение ионосферных станций Wakkanai и Kokubunji (черные кружки). Эпицентральные расстояния до станций по дуге большого круга указаны около соответствующих стрелок, а радиус зоны подготовки RD ≈ 3000 км показан над рисунком. Толстые сплошные линии определяют положения границ плит в области поглощения литосферы (см. также монографию [Апродов, 2000]), тонкими сплошными линиями очерчены о-ва Японского архипелага. Из рисунка ясно видно, что ионосферные станции находятся глубоко внутри зоны подготовки этого землетрясения. Укажем здесь сразу также, что согласно сведениям The National Weather Service (NWS), U.S. (https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression), среднее значение индекса F10.7, характеризующего солнечную активность, в январе 2007 г. составило 83.76 SFU, а сглаженное среднее – 78.1 SFU, т.е. солнечная активность была низкой. Соответственно, можно было ожидать и низкой геомагнитной активности на достаточно длинном временном интервале в пределах этого месяца, что снижает вероятность развития возмущений в ионосфере, обусловленных магнитными бурями. На приведенном ниже рис. 2 сплошными линиями отображены изменения геофизических индексов (панель а – Kp; панель б – Bz-компонента межпланетного магнитного поля; панель в – AE), а также часовых вариаций значений текущих критических частот foF2cur на ст. Kokubunji (панель г) и ст. Wakkanai (панель д) на семидневном временном интервале с 7.01.2007 г. по 13.01.2007 г. Длинной вертикальной стрелкой (проходящей через панели г и д и пересекающий их оси абсцисс) отмечен момент землетрясения, а зачерненными прямоугольниками под ней – интервалы местного времени с 18:00 до 6:00 LT. Последнее сделано для того, чтобы было видно, когда наблюдается предполагаемый ИПЗ – в освещенные/неосвещенные часы. На панелях г и д линии, данные “точками”, соответствуют медианным значениям по 13 геомагнитно-спокойным (Q) дням января месяца (foF2medQ), когда в течение целого дня величина Kp-индекса не превышала значения 2+ (этот же уровень отмечен на панели а горизонтальной штрихпунктирной линией), а штрихпунктирными линиями задан интервал foF2medQ ± 1.5IQR (IQR – разность между верхним (75%-ным) и нижним (25%-ным) квартилями, т.е. межквартильный диапазон – Inter Quartile Range). Выделенные темной заливкой области превышения foF2cur над foF2medQ отмечены стрелками как возможные ИПЗ, а небольшие прямоугольники того же цвета у осей абсцисс соответствуют интервалам времени, когда на обеих станциях одновременно наблюдалиcь F-рассеяние и спорадический слой Es.

 

Рис. 2. Изменения (сплошные линии на всех панелях) геофизических индексов (а) – Kp; (б) – Bz-компонента межпланетного магнитного поля; (в) – AE, а также часовых вариаций значений текущих критических частот foF2cur на ст. Kokubunji (г) и ст. Wakkanai (д) на семидневном временном интервале с 7.01.2007 г. по 13.01.2007 г. Длинной вертикальной стрелкой (проходящей через панели г и д и пересекающей их оси абсцисс) отмечен момент землетрясения, а зачерненными прямоугольниками под ней – интервалы местного времени с 18:00 до 6:00 LT. На панелях г и д линии, данные “точками”, соответствуют медианным значениям по 13 геомагнитно-спокойным (Q) дням января (foF2medQ), когда в течение целого дня величина Kp-индекса не превышала значения 2+, а штрихпунктирными линиями задан интервал foF2medQ ± 1.5IQR. Выделенные темной заливкой области превышения foF2cur над foF2medQ отмечены стрелками как возможные ИПЗ, а небольшие прямоугольники того же цвета у осей абсцисс соответствуют интервалам времени, когда на обеих станциях синхронно наблюдалиcь F-рассеяние и спорадический слой Es.

 

Как указано выше, в нашей работе в качестве меры разброса в поведении величины foF2cur(ti) за счет случайных отклонений за основу был выбран межквартильный диапазон IQR по выбранной совокупности геомагнитно-спокойных дней. Тогда полоса К± = foF2med(ti) ± 1.5IQR(ti) ограничит амплитуду вариаций foF2cur(ti), объясняемую случайными отклонениями, с определенной степенью вероятности. Согласно Klotz and Johnson [1983], в случае нормального распределения “ошибки” значений ΔfoF2(ti), величина 1.5IQR(ti) будет соответствовать примерно двум стандартным отклонениям, и значения foF2cur(ti) под воздействием разных случайных факторов должны колебаться в пределах полосы К± с вероятностью 95% . Поэтому значения foF2, выходящие за пределы указанной полосы, могут быть отнесены к аномальным значениям foF2cur(ti).

Здесь следует отметить, что успешная идентификация сейсмоионосферных аномалий в поведении критической частоты F2-слоя ионосферы на основе IQR как меры отклонения от фона ранее была выполнена, в частности, в работе [Liu et al., 2006], с тем различием, что в качестве исходной меры отклонения от фона использовалась величина IQR/2. Таким образом, нами используется более жесткий критерий к отбору отклонений, которые можно отнести к возмущенным значениям рассматриваемых параметров.

Обсудим рис. 2 более детально. Во-первых, видно, что на всем показанном временном интервале геомагнитная обстановка отвечает спокойным условиям, так как уровень планетарной геомагнитной активности (панель а) в основном соответствует значениям Kp ≤ 2+, лишь дважды в течение трех часов достигая уровней 3- и 30. Перед днем землетрясения (12 января) этот уровень опускается до значений 0+ в 3 UT, а в 18 UT снижается до 00 и остается таким до конца всего интервала наблюдения. Во-вторых, величина Bz-компоненты межпланетного магнитного поля (панель б) на всем интервале наблюдений лежит в диапазоне от – 3 нТл до 5 нТл, т.е. – 3 нТл ≤ Bz < < 5 нТл. Наконец, кратковременное незначительное превышение AE-индексом (панель в) уровня 300 нТл имеет место за три дня до толчка (10 января). Таким образом, на всем рассматриваемом временном интервале, геомагнитная обстановка по всем указанным геомагнитным индексам соответствует спокойному уровню. Поэтому и возмущений в ионосфере, которые могут быть вызваны геомагнитными возмущениями, наблюдаться не должно.

Рассмотрим теперь особенности вариаций foF2cur, отмеченные стрелками (затемненные участки на рис. 2) как возможные ИПЗ, на интервале с 13 UT до 17 UT 12 января за день до толчка (панели г, д). Видно, что на более близкой к эпицентру ст. Wakkanai [Re(Wak) @ 1000 км] величина положительного отклонения δfoF2(Wak)max = = [100×(foF2cur – foF2medQ)/foF2medQ]max @ 16% больше, чем δfoF2(Kok)max @ 11% на более удаленной от него ст. Kokubunji [Re(Kok) @ 1700 км] в этом временном интервале. Одновременно с этим видно, что для ст. Wakkanai текущее значение foF2cur(Wakkanai) лежит на верхней границе разброса foF2medQ + 1.5IQR. Превышение этой границы означает, что примерно с вероятностью 95% такое отклонение носит неслучайный характер (см. выше, и более подробно – стр. 534 работы [Бычков и др., 2017]). На ст. Kokubunji это превышение в указанном интервале медианных значений foF2medQ(Kok) текущими значениями foF2cur(Kok) не столь значительно. Однако, в рассматриваемом случае имеет место также одновременная регистрация вблизи момента времени 15 UT 12.01.2007 г. (00 LT 13.01.2007 г.) спорадического слоя Es и F-рассеяния (F-spread) на обеих станциях, разнесенных между собой на @1068 км по дуге большого круга, согласно данным [https://wdc.nict.go.jp/IONO/HP2009/contents/Ionosonde_Map_E.html]. Наличие одновременного существования указанных структур над обеими ионосферными станциями иллюстрирует рис. 3, на котором представлены ионограммы для момента времени 15 UT 12.01.2007 г.

 

Рис. 3. Ионограммы ст. Wakkanai (верхняя панель) и ст. Kokubunji (нижняя панель) в 15 ч UT 01.12.2007 г. На обеих станциях наблюдаются спорадический слой Es и F-рассеяние.

 

Как видно из рисунка, интенсивность проявления в ионосфере указанных структур выше для более близкой к эпицентру землетрясения станции Wakkanai. В работе [Корсунова и Легенька, 2021] основным критерием идентификации краткосрочного ИПЗ являлось одновременное появление аномальных отклонений в ионосферных параметрах на разнесенных (на сотни и более километров) ионосферных станциях, входящих в зону подготовки конкретного землетрясения. Представленная на рис. 3 картина удовлетворяет этому критерию.

Используем теперь для дальнейшего анализа ситуации в ионосфере перед землетрясением 13.01.2007 г. еще один параметр – δ-параметр Барбье (δBarbier). Этот параметр был впервые определен исходя из полуэмпирической формулы Барбье [Barbier, 1957; Barbier and Glaume, 1962; Barbier et al.,1962] в работе [Пулинец и др., 2022] и использован для анализа ионосферных возмущений и поиска ИПЗ. В работе [Пулинец и др., 2023] была показана его эффективность при поиске ИПЗ, а широтный диапазон, для которого использование комбинированного параметра δBarbier при поиске ИПЗ было верифицировано, простирается от ~20.0° N до ~54.0° N. Ограничения использования параметра δBarbier связаны с тем, что он физически хорошо определен только для неосвещенных часов местного времени в интервале 20–04 ч LT. Математическое выражение для δBarbier выглядит следующим образом (см. формула (2) в работе [Пулинец и др., 2022])

δBarbier ≡ [foF2cur/foF2med]2 exp[(h’Fmed –
h’Fcur)/H)] – 1, (1)

где нижние индексы “cur” и “med” относятся к текущим значениям соответствующих величин и их медианным значениям по выбранному ансамблю опорных дней.

Здесь foF2 – критическая частота слоя F2 ионосферы (МГц), h’F – минимальная действующая высота следа отражений обыкновенной волны от взятой в целом области F ионосферы (км) согласно определению, данному в книге [Руководство …, 1977], § 1.3., п. 1.32, стр. 33. Характерный масштаб H (в км) для любой конкретной ионосферной станции, в соответствии с ее географическим положением и моментом времени, может быть вычислен с помощью хорошо разработанной и современной модели нейтральной атмосферы NRLMSISE-00 [https://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/models/nrlmsise00.php] по набору опорных дней в соответствии с заданной процедурой (подробно см. [Пулинец и др., 2022]).

Определенный таким образом относительный комплексный параметр δBarbier характеризует изменение оцениваемой по ионосферным данным интенсивности свечения атмосферы на длине волны 630 нм в неосвещенные часы. Дело в том, что (см., например, работу [Chattopadhyay and Midya, 2006]) для этой красной линии эмиссии кислородного свечения OI 630 нм из экспериментально определенных значений различных констант скорости, коэффициентов гашения и вероятностей перехода можно вывести, что интенсивность свечения в этой линии пропорциональна только концентрации электронов и, таким образом, характер изменения интенсивности эмиссии OI 630 нм в основном определяется высотным профилем электронной концентрации (Ne), т.е. критической частотой foF2. Тогда получается, что если δBarbier > 0, то оцениваемая интенсивность свечения выше своего медианного уровня, а если δBarbier < 0, то оцениваемая интенсивность свечения ниже этого уровня. Чем меньше величина h’Fcur по сравнению с h’Fmed, тем больше вероятность того, что оцениваемая интенсивность свечения в линии OI 630 нм будет превышать свой медианный уровень, так как в выражении (1) их разность определяет фактор с экспоненциальным ростом, что делает этот параметр весьма чувствительным к изменениям h’Fcur.

На рис. 4 панель б повторяет панель д рис. 2 с теми же обозначениями, а на панели а показано поведение параметра δBarbier в неосвещенные часы (20–04 ч LT). Горизонтальная линия (точки) соответствует медианным значениям на выбранном семидневном интервале, а штрихпунктирные линии отмечают уровни К± = (δBarbier)MED ± 1.5IQR. Темная заливка на панели а отмечает вероятный краткосрочный ИПЗ землетрясения за 13–14 часов до толчка.

 

Рис. 4. На панели (а) показано поведение параметра δBarbier в неосвещенные часы. Горизонтальная линия (точки) соответствует медианным значениям на выбранном семидневном интервале, а штрихпунктирные линии отмечают уровни К± = (δBarbier)MED ± 1.5IQR. Темная заливка на панели а отмечает вероятный краткосрочный ИПЗ землетрясения за 13–14 ч до толчка. Панель б повторяет панель д рис. 2 с теми же обозначениями.

 

Благодаря высокой чувствительности параметра δBarbier видно, что он существенно превышает заданную верхнюю границу разброса в 13 и 14 UT 12.01.2007 г., при этом превышение происходит внутри диапазона 13 – 17 UT 12.01.2007 г., когда наблюдается положительное возмущение foF2cur(Wakkanai). К сожалению, для ст. Kokubunji не удалось построить подобную картину из-за отсутствия нужных данных по h’F в соответствующем временном интервале.

В заключение необходимо отметить следующее. Выделенные 12.01.2007 г. аномальные вариации низкочастотного сигнала на частоте 40 кГц за 1 день до землетрясения на радиотрассе, проходящей над зоной его подготовки в работе [Saha et al., 2014] наблюдались во временном интервале с 8 до 17 ч UT (см. Fig. 4 работы [Saha et al., 2014]). Этот временной интервал включает в себя определенный нами более узкий интервал с 13 до 17 ч UT, когда наблюдались выделенные нами ИПЗ на ст. Wakkanai и ст. Kokubunji.

3. ВЫВОДЫ

В результате проведенного комплексного исследования ионосферных данных двух наземных станций вертикального зондирования ионосферы Wakkanai и Kokubunji, расположенных в зоне подготовки землетрясения с магнитудой M = 8.1, произошедшего 13 января 2007 г. в 04:23:21 UT к востоку от Курильских о-вов, можно сделать следующие выводы.

  1. Комплексный анализ ионосферных данных показывает, что за 13–14 ч до этого землетрясения над обеими ионосферными станциями одновременно наблюдались специфические аномалии в E- и F-областях ионосферы, которые, с высокой степенью вероятности (по мнению авторов), могут быть отождествлены с его краткосрочными ионосферными предвестниками.
  2. Дополнительное рассмотрение при анализе ионосферных данных поведения δ-параметра Барбье (δBarbier), построенного на их основе, значительно повышает корректность идентификации выявляемых ионосферных предвестников землетрясения в сложных ситуациях.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность NOAA’s National Geophysical Data Center (NGDC) USA, National Institute of Information and Communications Technology (NICT, Japan), World Data Center for Geomagnetism, Kyoto (Japan), ионосферные и магнитные данные которых были использованы в данной работе, а также United States Geological Survey’s (USGS) Earthquake Hazards Program за предоставление доступа к данным по землетрясениям.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных научных исследований государственной академии наук по теме: Исследование солнечной активности и физических процессов в системе “Солнце-Земля” (рег. № 1021100714181-3).

×

About the authors

S. А. Pulinets

Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: pulse@rssi.ru
Russian Federation, Moscow

V. V. Hegai

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation

Email: hegai@izmiran.ru
Russian Federation, Moscow, Troitsk

А. D. Legenka

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation

Email: hegai@izmiran.ru
Russian Federation, Moscow, Troitsk

L. P. Korsunova

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation

Email: hegai@izmiran.ru
Russian Federation, Moscow, Troitsk

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. https://doi.org/10.7868/S0016794017040058
  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. Пулинец С.А., Хегай В.В., Легенька А.Д., Корсунова Л.П. Новый параметр для анализа ионосферных возмущений и поиска ионосферных предвестников землетрясений на основе формулы Барбье // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 3. С. 383–392. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022030154
  5. Пулинец С.А., Хегай В.В., Легенька А.Д., Корсунова Л.П. Эффективность относительного δ-параметра Барбье при поиске ионосферных предвестников землетрясений // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 63. № 3. С. 349–357. 2023. https://doi.org/10.31857/S0016794023600102
  6. Рогожин Е.А., Левина В.И. Симуширские землетрясения 15 ноября 2006 г. (I) и 13 января 2007 г. (II) с Mw=8.3 и Mw=8.1 (Средние Курилы) // Землетрясения Северной Евразии. Вып. 16. С. 326–338. 2007.
  7. Руководство URSI по интерпретации и обработке ионограмм / Пер. с англ. под ред. Н.В. Медниковой. М.: Наука, 343 с. 1977.
  8. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 192 с. 1992.
  9. Хегай В.В. Эволюция очага и зоны подготовки корового землетрясения: упрощенное феноменологическое описание // Наука и технологические разработки. Т. 92. № 4. С. 19–30. 2013.
  10. Хегай В.В., Легенька А.Д., Абунин А.А., Абунина М.А., Белов А.В., Гайдаш С.П. Солнечная активность, вариации галактических космических лучей и глобальная сейсмичность Земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 62. № 1. С. 40–51. 2022. https://doi.org/10.31857/S0016794022010102
  11. Barbier D. La lumiere du ciel nocturne en ete a Tamanrasset // Compt. Rend. Acad. Sci., Paris. № 245. № 18. P. 1559–1561. 1957.
  12. Barbier D., Glaume J. La couche ionosphérique nocturne F dans la zone intertropicale et ses relations avec 1’émission de la raie 6300 Å du ciel nocturne // Planet. Space Sci. V. 9. № 4. P. 133−148. 1962. https://doi.org/10.1016/0032-0633(62)90001-6
  13. Barbier D., Roach F.E., Steiger W.R. The summer intensity variation of [OI] 6300 A in the tropics // J. Res. NBS. D. Rad. Sci. V. 66D. № 2. P. 145–152. 1962. http://dx.doi.org/10.6028/jres.066D.017
  14. Bowman D.D., Ouillon G., Sammis C.G., Sornette A., Sornette D. An observational test of the critical earthquake concept // J. Geophys. Res. – Sol. Ea. V. 103. № 10. P. 24359–24372. 1998. https://doi.org/10.1029/98JB00792
  15. Chattopadhyay R., Midya S.K. Airglow emissions: fundamentals of theory and experiment // Indian J. Phys. V. 80. № 2. P. 115–166. 2006.
  16. Dobrovolsky I.P., Zubkov S.I., Miachkin V.I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure Appl. Geophys. V. 117. № 5. P. 1025–1044. 1979. https://doi.org/10.1007/BF00876083
  17. Hao J., Tang T.M., Li D.R. Progress in the research of atmospheric electric field anomaly as an index for short-impending prediction of earthquakes // Journal of Earthquake Prediction Research. V. 8. № 3. P. 241–255. 2000.
  18. https://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/models/nrlmsise00.php
  19. https://wdc.nict.go.jp/IONO/HP2009/contents/Ionosonde_Map_E.html
  20. https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression
  21. https://www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/lists-maps-and-statistics
  22. Klotz S., Johnson N.L. (Eds.) Encyclopedia of statistical sciences. Haboken, NJ: John Wiley, 736 p. 1983.
  23. Liu J.Y., Chen Y.I., Chuo Y.J., Chen C.S. A statistical investigation of preearthquake ionospheric anomaly // J. Geophys. Res. – Space. V. 111. № 5. ID A05304. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JA011333
  24. Liu J.-Y., Chen Y.-I., Jhuang H.-K., Lin Y.-H. Ionospheric foF2 and TEC anomalous days associated with M > 5.0 earthquakes in Taiwan during 1997–1999 // Terr. Atmos. Ocean. Sci. V. 15. № 3. P. 371–383. 2004. https://doi.org/10.3319/TAO.2004.15.3.371(EP)
  25. Liu J.Y., Chen C.H., Tsai H.F. A statistical study on ionospheric precursors of the total electron content associated with 146 M > 6.0 earthquakes in Japan during 1998–2011 / Earthquake prediction studies: seismo electromagnetics. Ed. M. Hayakawa. Tokyo: Terrapub. P. 17–29. 2013.
  26. Liu J., Huang J., Zhang X. Ionospheric perturbations in plasma parameters before global strong earthquakes // Adv. Space Res. V. 53. № 5. P. 776–787. 2014. https://doi.org/10.1016/j.asr.2013.12.029
  27. Loewe C.A., Prölss G.W. Classification and mean behavior of magnetic storms // J. Geophys. Res. – Space. V. 102. № 7. P. 14209–14213. 1997. https://doi.org/10.1029/96JA04020
  28. Oyama K.-I., Devi M., Ryu K., Chen C.H., Liu J.-Y., Liu H., Bankov L., Kodama T. Modifications of the ionosphere prior to large earthquakes: report from the Ionosphere Precursor Study Group // Geoscience Letters. V. 3. ID 6. 2016. https://doi.org/10.1186/s40562-016-0038-3
  29. Saha A., Guha A., De B.K., Roy R., Choudhury A., Banik T., Dhar P., Chakraborty M. Precursory signature of several major earthquakes studied using 40 kHz low frequency signal // Adv. Space Res. V. 54. № 4. P. 617–627. 2014. https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.04.024

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geographical positions of the epicenter of the earthquake with M = 8.1 that occurred on January 13, 2007 (triangular star) and also of ionospheric stations Wakkanai and Kokubunji (black circles). The epicentral distances to the stations along the arc of the great circle are indicated near the corresponding arrows, and the radius of the RD ≈ 3000 km preparation zone is shown above the figure. Thick solid lines define the positions of plate boundaries in the lithospheric absorption region, and thin solid lines delineate the islands of the Japanese archipelago.

Download (113KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2.Variations (solid lines in all panels) of geophysical indices (a) - Kp; (b) - Bz-component of the interplanetary magnetic field; (c) - AE, and also hourly variations of values of current critical frequencies foF2cur at Kokubunji station (d) and Wakkanai station (e) on seven-day time interval from 7. 01.01.2007 to 13. 01.01.2007. The long vertical arrow (passing through panels d and e and crossing their abscissa axes) marks the moment of the earthquake, and blackened rectangles under it - intervals of local time from 18:00 to 6:00 LT.In panels d and e, the lines given by “dots” correspond to the median values for 13 geomagnetically quiet (Q) days of January (foF2medQ), when the Kp-index value did not exceed the value 2+ during the whole day, and the dashed lines define the interval foF2medQ ± 1.5IQR. The dark filled areas of excess of foF2cur over foF2medQ are marked with arrows as possible IPZs, and small rectangles of the same color near the abscissa axes correspond to the time intervals when the F-scattering and sporadic Es layer were observed synchronously at both stations.

Download (456KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Ionograms of Wakkanai station (upper panel) and Kokubunji station (lower panel) at 15 h UT 01.12.2007. The sporadic Es layer and F-scattering are observed at both stations.

Download (173KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Panel (a) shows the behavior of the δBarbier parameter during unlit hours.The horizontal line (dots) corresponds to the median values over the selected seven-day interval, and the dashed lines mark the levels of K± = (δBarbier)MED ± 1.5IQR. The dark fill in panel a marks the likely short-term IPZ of the earthquake 13-14 h before the shock. Panel b repeats panel e of Fig. 2 with the same labels.

Download (231KB)
Indexing metadata

Note

In the print version, the article was published under the DOI: 10.31857/S0016794025020061


Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).