Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2020. Т. 30. № 1. C. 59-78. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

DOI: 10.26117/2079-6641-2020-30-1-59-78

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УДК 551.510.535:519.2:550.34

ПОСТРОЕНИЕ НА ОСНОВЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ И ИОНОСФЕРНЫХ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ОБЛАСТИ И ВРЕМЕННОГО ПЕРИОДА ОЖИДАНИЯ СИЛЬНЫХ КАМЧАТСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ 

В. В. Богданов, А. В. Павлов

Институт космофозических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, с. Паратунка, ул. Мирная, 7

E-mail: vbogd@ikir.ru pavlov@ikir.ru

В данной работе предпринята попытка объединить сейсмологические и ионосферные прогностические признаки, сопутствующие формированию землетрясений, с целью разработки методики оценки области и временного периода ожидания сильных камчатских землетрясений с энергетическим классом Ks≥13.5 (M≥6.0). В качестве среднесрочного предвестника предложен сейсмологический параметр, определённый на основе вероятностной модели сейсмического режима Камчатского режима и позволяющий оценить область и вероятность наступления в ней сильного землетрясения. В качестве краткосрочного предвестника с периодом ожидания землетрясений до 5 суток рассмотрен комплекс ионосферных возмущений. Для рассматриваемых предвестников проведена оценка их прогностической эффективности по методикам А.А. Гусева и Г.М. Молчана, а также произведён их совместный анализ перед наступлением землетрясений с Ks≥13.5 (M≥6.0), произошедших за период 2009–2018 гг.

Ключевые слова: ионосфера, литосфера, вертикальное радиозондирование, землетрясение, предвестник землетрясений

© Богданов В. В., Павлов А. В., 2020

Работа выполнена при частичной поддержке Комплексной программы фундаментальных научных исследований Дальневосточного отделения РАН «Дальний Восток» на 2018-2020 гг.: проект 18-5-095 «Разработка новых методов комплексного геофизического мониторинга в целях прогноза сильных тектонических землетрясений и предупреждения аварий в промышленных электроэнергетических системах (Раздел 1)»

MATHEMATICAL MODELING

MSC 86A10, 86A15

A METHODOLOGY TO ESTIMATE A REGION AND WAITING PERIOD FOR STRONG KAMCHATKA EARTHQUAKES BASED ON SEISMIC AND IONOSPHERIC PREDICTIVE SIGNS

V.V. Bogdanov, A.V. Pavlov

Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation FEB RAS, 684034, Paratunka, Mirnaya str., 7, Russia

E-mail: vbogd@ikir.ru pavlov@ikir.ru

In this paper, an attempt is made to combine seismological and ionospheric predictive signs formed on the eve of earthquakes in order to develop a methodology for assessing the region and the time period of waiting for strong Kamchatka earthquakes with energy class Ks ≥13.5 (M≥6.0). The seismological parameter determined on the basis of the probabilistic model of the seismicity of Kamchatka region and allowing to estimate the region and the probability of occurrence of a strong earthquake in it is proposed as a medium-term precursor. The complex of ionospheric disturbances is considered as a shortterm precursor with a waiting period of up to 5 days for earthquakes. The estimation of their prognostic efficiency for the considered precursors is carried out by methods A. A. Gusev and G. M. Molchan, and their joint analysis was performed on the eve of earthquakes with Ks≥13.5 (M≥6.0), that occurred in the period 2009–2018.

Key words: ionosphere, lithosphere, vertical radiosonde, earthquake, a precursor of earthquakes.

© Bogdanov V.V., Pavlov A.V., 2020

This work was supported in part by the Comprehensive Program for Fundamental Scientific Research of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences «Far East»for 2018-2020: project 18-5-095 «Development of new methods for integrated geophysical monitoring in order to predict strong tectonic earthquakes and prevent accidents in industrial power systems (Section 1)».

Список литературы/References

  1. Богданов В.В. и др., “Аномальное поведение ионосферных параметров накануне и после серии землетрясений 28.02-01.03.2013 г.”, Сильные камчатские землетрясения 2013 года, Новая книга, Петропавловск-Камчатский, 2014, 127–135. [Bogdanov V.V. et al., “Anomal’noe povedenie ionosfernykh parametrov nakanune i posle serii zemletryaseniy 28.02–01.03.2013 g.”, Sil’nye kamchatskie zemletryaseniya 2013 goda, Novaya kniga, Petropavlovsk-Kamchatskiy, 2014, 127–135].
  2. Bogdanov V.V. et al., “Anomalous behavior of ionospheric parameters above the Kamchatka peninsula before and during seismic activity”, Physics and Chemistry of the Earth, 98 (2017), 154–160.
  3. Богданов В.В., “Вероятностная интерпретация закона повторяемости землетрясений на примере Камчатского региона”, ДАН, 408:3 (2006), 393–397. [Bogdanov V.V., “Veroyatnostnaya interpretatsiya zakona povtoryaemosti zemletryaseniy na primere Kamchatskogo regiona”, Doklady Akademii Nauk, 408:3 (2006), 393–397 (in Russian)].
  4. Богданов В.В., Павлов А.В., Полюхова А.Л., “Вероятностная модель сейсмичности на примере камчатских землетрясений”, Вулканология и сейсмология, 4:6 (2010), 64–74. [Bogdanov V.V., Pavlov A.V., Polyukhova A.L., “A Probabilistic Model of Seismicity: Kamchatka Earthquakes”, Journal of Volcanology and Seismology., 4:6 (2010), 412–422].
  5. http://www.emsd.ru/sdis/earthquake/catalogue/catalogue.php.
  6. Ризниченко Ю.В., “Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент”, Исследования по физике землетрясений, Наука, M., 1976, 9–27. [Riznichenko Yu.V., “Razmery ochaga korovogo zemletryaseniya i seysmicheskiy moment”, Issledovaniya po fizike zemletryaseniy, Nauka, M., 1976, 9–27 (in Russian)].
  7. Завьялов А.Д., Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация, Наука, М., 2006, 254 с. [Zav’yalov A.D., Srednesrochnyy prognoz zemletryaseniy: osnovy, metodika, realizatsiya, Nauka, M., 2006 (in Russian), 254 pp.]
  8. Салтыков В.А., “О возможности использования приливной модуляции сейсмических шумов в целях прогноза землетрясений”, Физика Земли, 2017, №2, 84–96. [Saltykov V.A., “O vozmozhnosti ispol’zovaniya prilivnoy modulyatsii seysmicheskikh shumov v tselyakh prognoza zemletryaseniy”, Fizika Zemli, 2017, №2, 84–96 (in Russian)].
  9. Гусев А.А., “Прогноз землетрясений по статистике сейсмичности”, Сейсмичность и сейсмический прогноз, свойства верхней мантии и их связь с вулканизмом Камчатки, Наука, Новосибирск, 1974, 109–119. [Gusev A.A., “Prognoz zemletryaseniy po statistike seysmichnosti”, Seysmichnost’ i seysmicheskie prognoz, svoystva verkhney mantii i ikh svyaz’ s vulkanizmom Kamchatki, Nauka, Novosibirsk, 1974, 109–119 (in Russian)].
  10. Molchan G.M., “Strategies in strong earthquake prediction”, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 61 (1990), 84–98.
  11. Сорокин В.М., и др., “Обзор моделей литосферно-ионосферных связей в периоды подготовки землетрясений”, Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов., Докл. конф. (Москва, 2-3 октября 1997), ОИФЗ РАН, Москва, 1998, 64–85. [Strahov V.N., Migulin V.V., Savin A.I., Utkin V.F., Kulikov S.D., Givishvili G.V., Oraevskij V.N., Pohotelov O.A., Liperovskij V.A., Reznikov A.E., Bolotov S.M., Maljutin V.N., Gufel’d I.L., Pirogov Ju.A., “Obzor modeley litosferno-ionosfernykh svyazey v periody podgotovki zemletryaseniy”, Kratkij prognoz katastroficheskih zemletrjasenij s pomoshh’ju radiofizicheskih nazemno-kosmicheskih metodov., Dokl. konf. (Moskva, 2-3 oktjabrja 1997), OIFZ RAN, Moskva, 1998, 155–160 (in Russian)].
  12. Liperovskaya et al., “Day-time variations of foF2 connected to strong earthquakes”, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 2009, №9, 1–7.
  13. Liperovskaya et al., “Day-time variations of foE connected to earthquakes”, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 2011, №8, 1807–1812.
  14. Богданов В.В. и др., “О влиянии солнечной активности на атмосферные и сейсмические процессы Камчатки”, Комплексные сейсмологические и геофизические исследования Камчатки. К 25-летию Камчатской опытно-методической сейсмологической партии ГС РАН., КФ ГС РАН, Петропавловск-Камчатский, 2004, 259–278. [Bogdanov V.V. et al., “O vliyanii solnechnoy aktivnosti na atmosfernye i seysmicheskie protsessy Kamchatki”, Kompleksnye seysmologicheskie i geofizicheskie issledovaniya Kamchatki. K 25-letiyu Kamchatskoy opytno-metodicheskoy seysmologicheskoy partii GS RAN., KF GS RAN, Petropavlovsk-Kamchatskiy, 2004, 259–278].
  15. Bogdanov V.V., Pavlov A.V., “Estimation of the efficiency of the earthquake prediction on the basis of the analysis of ionospheric parameters”, E3S Web of Conferences, 20 (2017), 03001.
  16. Bogdanov V.V., Pavlov A.V., “Analysis of the efficiency of earthquake prediction based on the anomalous behavior of ionospheric parameters on the eve of earthquakes in the Kamchatka region”, E3S Web of Conferences, 62 (2018), 03001.

Список литературы (ГОСТ)

  1. Богданов В.В. и др. Аномальное поведение ионосферных параметров накануне и после серии землетрясений 28.02–01.03.2013 г. // Сильные камчатские землетрясения 2013 года. Петропавловск-Камчатский: Новая книга, 2014. C. 127–135.
  2.  Bogdanov V.V. et al. Anomalous behavior of ionospheric parameters above the Kamchatka peninsula before and during seismic activity // Physics and Chemistry of the Earth. 2017. vol. 98. pp. 154–160.
  3. Богданов В.В. Вероятностная интерпретация закона повторяемости землетрясений на примере Камчатского региона // ДАН. 2006. Т. 408. №. 3. pp. 393–397.
  4. Богданов В. В., Павлов А. В., Полюхова А. Л. Вероятностная модель сейсмичности на примере камчатских землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2010. Т. 4. №. 6. 64–74
  5. http://www.emsd.ru/sdis/earthquake/catalogue/catalogue.php.
  6. Ризниченко Ю. В. Размеры очага корового землетрясения и сейсмический момент // Исследования по физике землетрясений. M.: Наука, 1976. C. 9–27.
  7. Завьялов А.Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. М.: Наука, 2006. 254 c.
  8. Салтыков В. А. О возможности использования приливной модуляции сейсмических шумов в целях прогноза землетрясений // Физика Земли. 2017. №2. С. 84–96.
  9. Гусев А.А. Прогноз землетрясений по статистике сейсмичности // Сейсмичность и сейсмический прогноз, свойства верхней мантии и их связь с вулканизмом Камчатки. Новосибирск: Наука, 1974. C. 109–119.
  10. Molchan G.M. Strategies in strong earthquake prediction // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1990. vol. 61. pp. 84–98.
  11. Сорокин В.М., и др. Обзор моделей литосферно-ионосферных связей в периоды подготовки землетрясений // Краткий прогноз катастрофических землетрясений с помощью радиофизических наземно-космических методов. Докл. конф. Москва, 2-3 октября 1997. Москва. ОИФЗ РАН. 1998 C. 64–85
  12. Liperovskaya et al. Day-time variations of foF2 connected to strong earthquakes // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2009. no. 9. pp. 1–7.
  13. Liperovskaya et al. Day-time variations of foE connected to earthquakes // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. no. 8. pp. 1807–1812.
  14. Богданов В. В. и др. О влиянии солнечной активности на атмосферные и сейсмические процессы Камчатки // Комплексные сейсмологические и геофизические исследования
    Камчатки. К 25-летию Камчатской опытно-методической сейсмологической партии ГС РАН. Петропавловск-Камчатский. КФ ГС РАН. 2004 C. 259–278.
  15. Bogdanov V.V., Pavlov A.V. Estimation of the efficiency of the earthquake prediction on the basis of the analysis of ionospheric parameters // E3S Web of Conferences. 2017. vol. 20. 03001.
  16. Bogdanov V.V., Pavlov A.V. Analysis of the efficiency of earthquake prediction based on the anomalous behavior of ionospheric parameters on the eve of earthquakes in the Kamchatka region // E3S Web of Conferences. 2018. vol. 62. 03001.

Для цитирования: Богданов В. В., Павлов А. В. Построение на основе сейсмических и ионосферных прогностических признаков методики оценки области и временного периода ожидания сильных камчатских землетрясений // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2020.
Т. 30. № 1. C. 59-78. DOI: 10.26117/2079-6641-2020-30-1-59-78
For citation: Bogdanov V.V., Pavlov A.V. A methodology to estimate a region and waiting period for strong Kamchatka earthquakes based on seismic and ionospheric predictive signs, Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2020, 30:1, 59-78. DOI: 10.26117/2079-6641-2020-30-1-59-78

Поступила в редакцию / Original article submitted: 30.12.2019
В окончательном варианте / Revision submitted: 30.03.2020

Богданов Вадим Васильевич – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Камчатский край, с. Паратунка, Россия.

Bogdanov Vadim Vasil’evich – D. Sci. (Phys. & Math.), Chief Researcher, Institute of Space Physics Research and Radio Wave Propagation FEB RAS, Kamchatkiy kray, Paratunka, Russia.

Павлов Алексей Владимирович – научный сотрудник лаборатории физики атмосферы Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Камчатский край, c. Паратунка, Россия.

Pavlov Aleksey Vladimirovich – Researcher of Lab. Atmosphere Physics, Institute of Cosmophysical Researches and Radio Wave
Propagation FEB RAS, Paratunka, Russia.

Читать статью/Read articleСкачать/Download