Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023.Т. 43. №2. C. 141-165. ISSN 2079-6641

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-43-2-141-165
Научная статья
Полный текст на русском языке
УДК 537.874

Содержание выпуска

Read English Version 

Дистанционные методы наблюдений за извержениями вулканов Шивелуч и Безымянный

Е. И. Малкин¹^\ast, B. И. Чернева², Д. О. Махлай², Н. В. Чернева¹, Р. Р. Акбашев³, Д. В. Санников¹

¹Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684034, с. Паратунка, Елизовский район, Камчатский край, Россия
²Национальный исследовательский университет ИТМО, 197101, г. Санкт-Петербург, Россия
³Единая геофизическая служба РАН, Камчатский филиал, 683032, г. Петропавловск-Камчатский, Россия

Аннотация. В работе представлен анализ дистанционных методов наблюдения при извержениях вулканов Шивелуч и Безымянный, сопровождавшихся импульсным электромагнитным излучением естественного происхождения (ИЭИ) в ОНЧ-диапазоне (3-30 кГц), начиная с 2016 года. По данным Камчатского филиала Федерального исследовательского центра «Единая геофизическаяnслужба РАН» (КФ ФИЦ ЕГС РАН) был составлен каталог наиболее сильных событий на вулканах Шивелуч и Безымянный за указанный период, из которых было отобрано 68 извержений вулкана Шивелуч и 13 извержений вулкана Безымянный, сопровождавшихся электромагнитными импульсами, зарегистрированными ОНЧ-пеленгатором, что говорит о том, что извержения привели к образованию «грязных» гроз. Наличие грозовой активности в пепло-газовом облаке при извержении вулканов отслеживается при помощи радиотехнических средств мониторинга, расположенных в районах р. Карымшина, п. Козыревск, п. Крутоберегово. Сценарий развития события имеет двухстадийный характер. Первая стадия увеличения ИЭИ сопровождается образованием эруптивной колонны, зависит от мощности взрыва и высоты пеплового выброса, вторая стадия зависит от мощности извержения и длительности распространения облака. Спутниковые данные подтверждают информацию о перемещении эруптивного облака, сопровождающегося последовательными молниевыми разрядами, трассируя траекторию его движения. Также дано предварительное описание событий вулканов Безымянный и Шивелуч, произошедших в апреле 2023 года сопровождающихся пепловыми выбросами высотой до 20 и 30 км соответственно.

Ключевые слова: грозовой разряд, импульсное электромагнитное излучение, дистанционные методы, спутниковые снимки.

Получение: 20.06.2023; Исправление: 27.06.2023; Принятие: 28.06.2023; Публикация онлайн: 30.06.2023

Для цитирования. Малкин Е. И. и др. Дистанционные методы наблюдений за извержениями вулканов
Шивелуч и Безымянный // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2023. Т. 43. № 2. C. 141-165.
EDN:WWRQHZ. https://doi.org/10.26117/2079-6641-2023-43-2-141-165.

Финансирование. Работа выполнена в рамках реализации государственного задания № АААА-А21121011290003-0.

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Авторы участвовали в написании статьи и полностью несут
ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

^\astКорреспонденция: E-mail: malkin@ikir.ru

Контент публикуется на условиях Creative Commons Attribution 4.0 International License

© Малкин Е. И. и др., 2023

© ИКИР ДВО РАН, 2023 (оригинал-макет, дизайн, составление)

Список литературы

  1. Руленко О. П., Токарев П. И.Атмосферно-электрические эффекты Большого трещинного Толбачинского извержения в июле–октябре 1975 г,Бюлл. вулканостанции, 1979. Т. 56, С. 96–102.
  2. James M. R., Lane S. J., Gilbert J. S.Volcanic plume monitoring using atmospheric electrical potential gradients, J. Geol. Soc. Lond., 1998. vol. 155, pp. 587–590, DOI: 10.1144/gsjgs.155.4.0587.
  3. Shevtsov B. M., Firstov P.P., Cherneva N. V., Holzworth R. H., Akbashev R. R. Lightning and electrical activity during the Shiveluch volcano eruption on 16 November 2014, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 2016. vol. 16, pp. 871–874 DOI: 10.5194/nhess-16-871-2016.
  4. Firstov P.P., Akbashev R. R., Holzworth R., Cherneva N. V., Shevtsov B. M.Atmospheric electric effects during the explosion of Shiveluch volcano on November 16, 2014, Izv. Atmos. Ocean. Phys., 2017. vol. 53, pp. 24–31 DOI: 10.1134/S0001433817010066.
  5. Cherneva N. V., Firstov P.P., Akbashev R. R. Perspectives of monitoring of atmospheric-electric effects from volcanic eruptions in Kamchatka / Proc. SPIE 10833, 24th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 2018, pp. 108337R DOI: 10.1117/12.2504174.
  6. Firstov P.P., Cherneva N. V., Akbashev R. R., Malkin E. I., Druzhin G. I. Atmospheric-electric effects from volcano eruptions on Kamchatka peninsula (Russia) / Proc. SPIE 11208, 25th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 2019, pp. 1120874 DOI: 10.1117/12.2540356.
  7. Firstov P.P., Malkin E.I., Akbashev R.R., Druzhin G.I., Cherneva N.V., Holzworth R.H., Uvarov V.N., Stasiy I.E. Registration of Atmospheric-Electric Effects from Volcanic Clouds on the Kamchatka Peninsula (Russia),Atmosphere, 2020. vol. 11, no. 634, pp. 1–16 DOI: 10.3390/atmos11060634.
  8. Malkin, E. I., Cherneva, N. V., Firstov, P. P., Druzhin G. I., Sannikov D. V. Dirty thunderstorms caused by volcano explosive eruptions in Kamchatka by the data of electromagnetic radiation, IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2021. vol. 946, no. 012015, pp. 1–6 DOI:10.1088/1755-1315/946/1/012015.
  9. Firstov P. P., Akbashev R. R., Malkin E. I., Cherneva N. V., Druzhin G. I.Atmospheric electrical effects during a strong explosive eruption of Bezymianny volcano (Kamchatka Peninsula, Russia) on December 20, 2017, IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2021. vol. 840, no. 012020, pp. 1–6 DOI:10.1088/1755-1315/840/1/012020.
  10. Malkin, E., Firstov, P., Cherneva, N., Druzhin, G. Lightning Activity of Eruptive Clouds from Shiveluch Volcano (Kamchatka, Russia) / Problems of Geocosmos–2020, Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences, 2022 DOI: 10.1007/978-3-030-91467-7_34.
  11. Mather, T. A. and Harrison, R. G. Electrification of volcanic plumes, Surv. Geophys., 2006. vol. 27, pp. 387–432 DOI: 10.1007/s10712-006-9007-2.
  12. Rodger, C. J., Werner, S., Brundell, J. B., Lay, E. H., Thomson, N. R., Holzworth, R. H., and Dowden, R. L. Detection efficiency of the VLF World-Wide Lightning Location Network (WWLLN): initial case study,Ann. Geophys., 2006. vol. 24, pp. 3197–3214 DOI: 10.5194/angeo-24-3197-2006.
  13. Дружин Г. И. Пухов В. М. Санников Д. В. Малкин Е. И. ОНЧ-пеленгатор грозовых разрядов, Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки, 2019. Т. 27, №2, С. 95–104 DOI: 10.26117/2079-6641-2019-27-2-95-104.
  14. http://wwlln.com/
  15. Dowden R. L., Brundell J. B., Rodger C. J.VLF lightning location by time of group arrival (TOGA) at multiple sites, J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2002. vol. 64, no. 7, pp. 817–830 DOI: 10.1016/S1364-6826(02)00085-8.
  16. Cummins K.L., Murphy M.J. An overview of Lightning Location System: History, Techniques, and Data Uses, With an In-Depth Look at the U.S. NLDN, IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2009. vol. 51, no. 3 DOI: 10.1109/TEMC.2009.2023450.
  17. Abarca S.F., Corbosiero K.L., Galarneau T.J. An evaluation of the Worldwide Lightning Location Network (WWLLN) using the National Lightning Detection Network (NLDN) as ground truth, J. Geophys. Res., 2010. vol. 115, no. D18206 DOI: 10.1029/2009JD013411.
  18. http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm
  19. Zobin V. M. Introduction to volcanic seismology. Third edition: Elsevier: Amsterdam, 2017. 559 pp.
  20. http://www.emsd.ru/~ssl/monitoring/main.htm
  21. Firstov P.P., Akbashev R.R., Zharinov N.A., Maksimov A.P., Manevich T.M., Mel’nikov D.V. Electrification of eruptive plumes discharged by Shiveluch volcano in relation to the character of the responsible explosion, J. Volcanology and Seismology, 2019. vol. 13, no. 3, pp. 172–184 DOI: 10.1134/s0742046319030035.
  22. Behnke, S.A., Thomas, R.J., McNutt, S.R., Schneider, D.J., Krehbiel, P.R., Rison, W., Edens, H.E. Observations of volcanic lightning during the 2009 eruption of Redoubt volcano, J. Volcanol. Geotherm. Res., 2013. vol. 259, pp. 214–234 DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2011.12.010.
  23. Thomas R.J., McNutt S.R., Krehbiel R.P., Rison W., Aulich G., Edens H.E., Tytgat G., Clark E. Lightning and Electrical Activity during the 2006 Eruption of Augustine Volcano / The 2006 Eruption of Augustine Volcano, Alaska Power. Chapter 25, Editors: J.A., M.L Coombs, J.T. Freymueller. Paper 1769, U.S. Geological Survey Professional, 2010, pp. 580–609.
  24. James M. R., Lane S. J., Gilbert J. The density, construction and drag coefficient of electrostatic volcanic ash aggregates, J. Chem. Inf. Model, 1989. vol. 53, no. 160 DOI: 10.1029/2002JB002011.
  25. Miura T., Koyaguchi T., Tanaka Y. Measurements of electric charge distribution in volcanic plumes at Sakurajima volcano, Japan. Bull. Volcanol., 2002. vol. 64, pp. 75–93.
  26. Méndez H.J, Cimarelli C., Cigala V., Kueppers Dufek J. Charge injection into the atmosphere by explosive volcanic eruptions, Earth and Planetary Science Letters, 2021. vol. 574.
  27. https://ds.data.jma.go.jp/svd/vaac/data/TextData/2023/20230410_30027000_0192_Text.html
  28. http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/van/?n=2023-51
  29. http://d33.infospace.ru/jr_d33/materials/2023v20n2/283-291/1683110898.webm
  30. Гирина О. А., Лупян Е. А., Хорват А., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Нуждаев А. А., Бриль А. А., Озеров А. Ю., Крамарева Л. С., Сорокин А. А.Анализ развития пароксизмального извержения вулкана Шивелуч 10–13 апреля 2023 года на основе данных различных спутниковых систем, Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2023. Т. 20, №2, С. 283–291 DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-283-291.

Информация об авторах

Малкин Евгений Ильич – научный сотрудник Лаборатории электромагнитных излучений Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, c. Паратунка, Россия, ORCID 0000-0001-8037-1335.

Чернева Вероника Ивановна – преподаватель факультета программной инженерии и компьютерной техники Национального исследовательского университета ИТМО, г. Санкт-Петербург, Россия, ORCID 0000-0002-0875-9463.

Махлай Дмитрий Олегович – преподаватель факультета программной инженерии и компьютерной техники Национального исследовательского университета ИТМО, г. Санкт-Петербург, Россия, ORCID 0000-0003-3412-6480.

Чернева Нина Володаровна – кандидат физико-математических наук, ученый секретарь, ведущий научный сотрудник Лаборатории электромагнитных излучений Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Россия, ORCID 0000-0002-6440-7569.

Акбашев Ринат Рафикович – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Лаборатория исследований дегазации литосферы КФ ФИЦ ЕГС РАН, Петропавловск-Камчатский, Россия, ORCID 0000-0002-0737-9610.

Санников Дмитрий Викторович – ведущий инженер Лаборатории электромагнитных излучений Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Паратунка, Россия, ORCID 0000-0001-8160-062X.

Читать статьюСкачать статью