Вестник КРАУНЦ.Физ.-мат. науки. 2021. Т. 37. №4. C. 150-158. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

УДК 551.510.535

Научная статья

Идентификация ионосферных предвестников землетрясений в Камчатском регионе на основе корреляционного анализа

В. В. Богданов, А. В. Павлов

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, Камчатский край, c. Паратунка, ул. Мирная, 7

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

Сейсмическая активность является одним из источников изменчивости ионосферы. В данной работе на основе методики [1] исследовано изменение концентрации электронов в ионосфере, предшествующее наступлению сильных землетрясений с M ≥ 6.0 в Камчатском регионе. Данная методика основана на вычислении коэффициента корреляции между значениями критической частоты foF2 двух ионосферных станций, одна из которых расположена внутри зоны подготовки землетрясения, а другая – за ее пределами. Рассмотрены данные, полученные на двух станциях PETROPAVLOVSK (PK553) и EARECKSON (EA653) за период 01.09.2018–30.04.2021 гг. Статистический анализ критических частот foF2 показал, что для 6 из 8 землетрясений с M ≥ 6.0, произошедших на глубинах до 100 км и эпицентральных расстояниях до 500 км от расположения PK553, за 1–12 суток до их наступления предшествовало заметное уменьшение коэффициента корреляции.

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

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-150-158

Поступила в редакцию: 14.10.2021

В окончательном варианте: 10.11.2021

Для цитирования. Богданов В. В., Павлов А. В. Идентификация ионосферных предвестников землетрясений в Камчатском регионе на основе корреляционного анализа // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 37. № 4. C. 150-158. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-150-158

Конкурирующие интересы. Авторы заявляют, что конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответсвенность. Все авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами.

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Богданов В. В., Павлов А. В., 2021

INSTRUMENTS AND METHODS OF MEASUREMENT

MSC 86A10, 86A15

Research Article

Identification of ionospheric earthquake precursors in Kamchatka region based on correlation analysis

V. V. Bogdanov, A. V. Pavlov

Institute of Cosmophysical Researches and Radio Wave Propagation Far-Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 684034, Kamchatskiy Kray, Paratunka, Mirnaya st., 7, Russia

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

Seismic activity is one of the sources of ionospheric variability. In this work, we investigate electron concentration change in the ionosphere, preceding the onset of strong earthquakes with M ≥ 6.0 in Kamchatka region. The research technique is based on calculating the correlation coefficient between the critical frequency foF2 values at two ionospheric stations. One of them is located inside the earthquake preparation zone, and the other is outside it. The data obtained at two stations PETROPAVLOVSK (PK553) and EARECKSON (EA653) for the period 01.09.2018–30.04.2021 are considered. Statistical analysis of the critical frequencies foF2 showed that a noticeable decrease in the correlation coefficient was observed 1–7 days before the earthquakes for 6 out of 8 events with M ≥ 6.0 that occurred at depths of up to 100 km and epicentral distances of up to 500 km from the PK553 location.

Keywords: ionosphere, lithosphere, vertical radio sounding, earthquake, earthquake precursor.

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-150-158

Original article submitted: 14.10.2021

Revision submitted: 10.11.2021

For citation. Bogdanov V.V., Pavlov A.V. Identification of ionospheric earthquake precursors in Kamchatka region based on correlation analysis. Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2021, 37: 4, 150-158. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-150-158

Competing interests. The authors declare that there are no conflicts of interest regarding authorship and publication.

Contribution and Responsibility. All authors contributed to this article. Authors are solely responsible for providing the final version of the article in print. The final version of the manuscript was approved by all authors.

The content is published under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Bogdanov V.V., Pavlov A.V., 2021

Список литературы/References

  1. Pulinets S.A. et al. Correlation analysis technique revealing ionospheric precursors of earthquakes // Natural Hazards and Earth System Sciences, 2004. vol. 4, pp. 697–702.
  2. Pulinets S.A. Seismic activity as a source of the ionospheric variability // Adv. Space Res., 1998. vol. 22, pp. 903–906.
  3. Pulinets S.A., Boyarchuk K.A. Ionospheric Precursors of Earthquakes. Berlin: Springer, 2004. 315 pp.
  4. Pulinets S.A., Liu J.Y. Ionospheric variability unrelated to solar and geomagnetic activity // Adv. Space Res., 2004. vol. 34, pp. 1926–1933
  5. Pulinets S.A. et al.Model of Atmosphere-Thermosphere-Ionosphere Coupling // Adv. Space Res., 2000. vol. 26, pp. 1209–1218
  6. Kim V.P., Hegai V.V. On possible changes in the midlatitude upper ionosphere before strong earthquakes // Earthq. Predict. Res., 1997. vol. 6, pp. 275–280
  7. Пулинец С.А. и др. Ионосферные предвестники землетрясений: предварительный анализ данных критических частот foF2 наземной станции вертикального зондирования ионосферы Чунг-Ли (о. Тайвань) // Геомагнетизм и аэрономия, 2002. Т. 42, №4, С. 435–447. [Pulinets S.A. et al. Ionospheric precursors to earthquakes: a preliminary analysis of the foF2 critical frequencies at Chung-Li ground-based station for vertical sounding of the ionosphere(Taiwan island) // Geomagnetism and Aeronomy, 2002. vol. 42, no. 4, pp. 508–513].
  8. Chen Y.I. et al. Statistical tests for pre-earthquake ionospheric anomaly // Terr. Atm. Ocean Sci., 2004. Т. 15, pp. 385–396.
  9. Pulinets S.A., Legen’ka A.D. Spatial-temporal characteristics of the large scale disturbances of electron concentration observed in the F-region of the ionosphere before strong earthquakes // Cosm. Res., 2003. Т. 42, pp. 221–229.
  10. Dobrovolsky I.R., Zubkov S.I., Myachkin V.I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure and Applied Geophysics PAGEOPH, 1979. Т. 5, pp. 1025–1044.
  11. Пулинец С.А., Лю Й.Я., Сафронова И.А. Интерпретация результатов статистического анализа вариаций критической частоты foF2 перед землетрясениями по данным ионосферной станции Чунг-Ли (Тайвань) // Геомагнетизм и аэрономия, 2004. Т. 44, №1, С. 113–118. [Pulinets S.A., Liu J.Y., Safronova I.A. Interpretation of a statistical analysis of variations in the foF2 critical frequency before earthquakes based on data from Chung-Li ionospheric station (Taiwan) // Geomagnetism and Aeronomy, 2004. vol. 44, no. 1, pp. 102–106].
  12. Szuszczewicz E.P. et al. Global ionospheric storm characteristics during solar maximum equinox // J.Geophys. Res., 1998. Т. 103, pp. 11665–11684.
  13. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 816 с. [Kobzar’ A.I. Prikladnaya matematicheskaya statistika. Dlya inzhenerov i nauchnykh rabotnikov. M.: FIZMATLIT, 2006. 816 pp. (In Russian)]
  14. Гайворонская Т.В., Пулинец С.А. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. М.: ИЗМИРАН, 2002. 20 с. [Gaivoronskaya T.V., Pulinets S.A. Analysis of F2-layer variability in the areas of seismic activity. M.: IZMIRAN, 2002. 20 pp. (In Russian)]

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 – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики атмосферы Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Камчатский край, c. Паратунка, Россия.

Pavlov Aleksey Vladimirovich – Ph. D. (Phys. & Math.), Researcher of Lab. Atmosphere Physics, Institute of Cosmophysical Researches and Radio Wave Propagation FEB RAS, Paratunka, Russia.