Вариации геомагнитных функций отклика в Японии

Описано особливості вимірювання функцій відгуку (RF), подано короткий історичний огляд використання RF в Японії і загальний стан проблеми прогнозу землетрусів. Виконано аналіз великого обсягу матеріалів обробки, отриманих в умовах сильних перешкод. Виділено аномалії функцій відгуку, що з'являли...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Геофизический журнал
Date:	2015
Main Authors:	Рокитянский, И.И., Бабак, В.И., Терешин, А.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2015
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103704
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии / И.И. Рокитянский, В.И. Бабак, А.В. Терешин // Геофизический журнал. — 2015. — Т. 37, № 4. — С. 126-138. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860255213117505536
author	Рокитянский, И.И. Бабак, В.И. Терешин, А.В.
author_facet	Рокитянский, И.И. Бабак, В.И. Терешин, А.В.
citation_txt	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии / И.И. Рокитянский, В.И. Бабак, А.В. Терешин // Геофизический журнал. — 2015. — Т. 37, № 4. — С. 126-138. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Геофизический журнал
description	Описано особливості вимірювання функцій відгуку (RF), подано короткий історичний огляд використання RF в Японії і загальний стан проблеми прогнозу землетрусів. Виконано аналіз великого обсягу матеріалів обробки, отриманих в умовах сильних перешкод. Виділено аномалії функцій відгуку, що з'являлися протягом декількох років до катастрофічного землетрусу Тохоку, які можна віднести до його середньострокових провісників. Виявлено аномалію електропровідності під центральною частиною півострова Босо (передмістя Токіо) в районі складного зчленування трьох літосферних плит. Peculiarities of measurements have been described for response functions (RF), historical review of RF application in Japan has been given together with general condition of earthquake forecast (EQ). Detailed analysis of vast material of processing obtained under conditions of strong disturbances has been fulfilled. Anomalies of response functions have been distinguished, which occurred during several years before catastrophic EQ Tohoku, which might be probably recognized as medium-term precursors of that EQ. Anomaly of electric conductivity has been revealed under the central part of Boso peninsula (Tokyo suburb) in the area of complicated junction of three lithosphere plates.
first_indexed	2025-12-07T18:48:24Z
format	Article
fulltext	И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 126 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 Введение. Настоящая работа является про- должением и развитием наших предыдущих статей [Бабак и др., 2013; Рокитянский и др., 2013], в которых изложены основы метода функций отклика (response functions — RF), обзор литературы, первые результаты нашей обработки. Поэтому для полного представле- ния о проблеме желательно ознакомиться с упомянутыми работами. Методы исследования электропроводно- сти и геомагнитные RF. Наиболее глубинны- ми, удобными, доступными, перспективными и широко применяемыми методами являются методы, использующие естественные электро- магнитные (ЕМ) поля токов, текущих в маг- нитосфере, ионосфере и атмосфере Земли. Эти внешние поля можно условно называть магнитотеллурическими (МТ), поскольку они используются в магнитотеллурическом и маг- нитовариационном (МВ) методах исследова- ния электропроводности земной коры и верх- ней мантии. МТ-поля ионосферно-магнито- сферного происхождения охватывают диапа- зон периодов от 1 с до суток, а в расширенном диапазоне — от 10–3 с до 11 лет. Вследствие высокой электропроводности твердой Земли и океанов по сравнению с нижней атмосферой компоненты МТ-поля ведут себя в первом при- ближении как вертикально падающая плоская волна — модель Тихонова—Каньяра, являю- щаяся теоретической основой классических МТ—МВ методов. В рамках этой модели МТ- поле над горизонтально-слоистыми по электро- проводности участками Земли имеет только УДК 550.37, 550.38 Вариации геомагнитных функций отклика в Японии © И. И. Рокитянский, В. И. Бабак, А. В. Терешин, 2015 Институт геофизики НАН Украины, Киев, Украина Поступила 18 апреля 2015 Представлено членом редколлегии В. Н. Шуманом Описано особливості вимірювання функцій відгуку (RF), подано короткий історичний огляд використання RF в Японії і загальний стан проблеми прогнозу землетрусів. Виконано аналіз великого обсягу матеріалів обробки, отриманих в умовах сильних перешкод. Виді- лено аномалії функцій відгуку, що з’являлися протягом декількох років до катастрофічного землетрусу Тохоку, які можна віднести до його середньострокових провісників. Виявлено аномалію електропровідності під центральною частиною півострова Босо (передмістя Токіо) в районі складного зчленування трьох літосферних плит. Ключові слова: провісники землетрусів, електромагнітні функції відгуку, вектори індукції, електропровідність літосфери. горизонтальные компоненты электрического и магнитного полей (нормальное МТ-поле). На горизонтально неоднородных участках Земли появляется аномальная вертикальная компонента магнитного поля, закономерно связанная с неоднородным распределением электропроводности. В результате вектор гео- магнитных вариаций тяготеет не к горизон- тальной плоскости (как для нормального поля), а к наклонной. По данным трехкомпонентных геомагнитных наблюдений в одном пункте можно определить наклон этой плоскости и по нему построить вектор индукции , указываю- щий местоположение и направление избыточ- ных токов внутри Земли, которые в двумерном случае перпендикулярны к вектору: x yA B= +e eC , где , — единичные векторы, указывает на север, — на восток. Компоненты и опреде- ляются из линейного соотношения B Bz x yB A B= + , где Bx, By — горизонтальные; Bz — вертикаль- ная компоненты магнитного поля. Поскольку переменные поля описываются комплексными числами, векторы индукции представляются парой векторов — реальным u и мнимым v. Горизонтальные поля в двух пунктах на- блюдения связаны линейными тензорными соотношениями: ( ) ( ) ( )1 0 0B B Bx xx x xy yM M= +r r r , ( ) ( ) ( )1 0 0B B By yx x yy yM M= +r r r , ВАРИАЦИИ ГЕОМАГНИТНЫХ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА В ЯПОНИИ Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 127 где r0 и r1 — соответствуют базовой и иссле- дуемой точкам наблюдения соответственно. Тензоры [ ] xx xy yx yy M M M M M = определяются только распределением электропроводности твердой и жидкой геосфер, и их отличие от единичного тензора характеризует неоднород- ное распределение электропроводности. Ана- лиз решений прямых задач для различных ано- мальных тел показывает, что горизонтальный тензор несет более локальную информацию об аномалиях электропроводности по сравнению с векторами индукции, которые «собирают» информацию с большой площади. Компоненты векторов индукции и горизон- тальных тензоров являются функциями от- клика реальной Земли на приложенное внеш- нее поле, в идеале — на поле вертикально падающей плоской волны. Если электропро- водность земных недр не изменяется, RF не должны изменяться. Если же изменения RF происходят, то они могут нести информацию о геодинамических процессах, включая и про- цессы подготовки землетрясений (ЗТ), т. е. мо- ниторинг аномальных изменений RF можно рассматривать как перспективный метод вы- деления предвестников ЗТ. Это в идеале. При мониторинге использованный интер- вал наблюдений должен быть как можно коро- че. При оперативном слежении за литосфер- ной погодой в сейсмическом регионе с целью краткосрочного прогноза интервал наблюде- ний для каждого определения RF желательно сократить до 1 дня или нескольких часов. Для статистики не остается места. Да и выделять один источник весьма рискованно: предвест- ником могут быть как изменения электропро- водности, так и ЛЭ с существенно различным поведением RF. Как было выяснено в результа- те обработки большого материала, на японских обсерваториях весьма сильны транспортные, промышленные и инструментальные помехи. В таких условиях выделение предвестников весьма затруднительно и не надежно. Выход видится в комплексном использовании вектора индукции и горизонтального тензора, посколь- ку они по-разному «чувствуют» изменение электропроводности и литосферную эмиссию. Краткий обзор использования RF в Японии. Состояние проблемы прогноза ЗТ. Использова- ние векторов индукции началось сразу после их введения в пионерских работах Паркинсона (1959), Визе (1965) и Шмукера (1972) как для исследования электропроводности литосферы, так и для мониторинга предвестников земле- трясений в сейсмоактивных регионах (рис. 1). Японские ученые (Рикитаки, Хонкура, Янагиха- ра, Фуджита, Фудживара и др.) в ХХ ст. лиди- ровали в этих исследованиях, однако в 1990-е годы наметился кризис. С одной стороны, на за- писях геомагнитных обсерваторий неуклонно рос электромагнитный шум от промышленных, транспортных, коммуникационных и бытовых устройств, затрудняющий выделение полез- ного сигнала. Особенно сильными и далеко проникающими как по территории, так и по спектру в область длинных периодов являются помехи от электропоездов с питанием от посто- янного тока (DC). В Японии движение электро- поездов на многих линиях приостанавливается на ночь и интервал с 1 до 5 ч местного времени относительно свободен от сильных помех, что можно видеть на рис. 2. И. Фуджита [Fujita, 1990] в результате обширных исследований написал, что RF можно анализировать только по данным за послеполуночные часы. Но 4 ч — слишком короткий интервал для анализа, и поэтому векторы индукции в последние 20 лет мало использовались в Японии. С другой стороны, сильные помехи, откло- нения модели МТ-поля от модели Тихонова— Каньяра [Рокитянский, 1975; Бердичевский, Дмитриев, 2009] и другие факторы создают во временных рядах функций отклика силь- ный фон, из которого надо выделить сигналы- предвестники ЗТ. Параметры предвестников неизвестны, поскольку физика подготовки ЗТ еще не понята, причем она, по-видимому, для разных регионов не одинакова и даже для одного места последовательные земле- трясения не идентичны. Поэтому до сих пор идентификация предвестников производи- лась только эмпирически путем апостериор- ного анализа и статистической/вероятност- ной пространственно-временной привязки предвестников к ЗТ. Следует подчеркнуть, что однотипные аномалии RF или любого другого параметра геодинамического происхождения могут появиться один или несколько раз перед ЗТ и быть идентифицированы как предвест- ник, а в другой раз ЗТ (речь идет только о силь- ных ЗТ) может не последовать за аналогичной аномалией. Это обусловлено сложностью Зем- ли, ее иерархической структурой [Садовский и др., 1987; Садовский, 2004]. Познать физи- ку подготовки ЗТ в деталях вообще навряд ли возможно, поскольку получить прямую досто- верную информацию с глубин, где происходит подготовка, вызревание (nucleation) ЗТ и сам разрыв, невозможно (неоднозначность обрат- И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 128 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 ной задачи). И, конечно, невозможно «мони- торить» с достаточной точностью в реальном времени параметры, достаточные для точного детерминистического предсказания, тем более что зоной подготовки ЗТ может быть вся Зем- ля плюс внешние космические влияния, на что указывает ряд работ, например [Прогноз…, 2014; Шуман, 2015]. Таким образом, возможно только вероятностное/статистическое пред- сказание ЗТ и чтобы объявить эвакуацию на- селения и отключение опасных объектов, ве- роятность должна быть достаточно высокой. Для ее повышения необходимо использовать все известные виды параметров и явлений и наблюдать их в максимально возможном числе пунктов, собирая, обрабатывая и анализируя в квазиреальном времени в региональных/ми- ровых центрах, тесно сотрудничающих с вла- Рис. 1. Карта Японии с действительным u и мнимым Cv векторами индукции для периода 1 ч по данным за 2011 г. Звез- дами представлены эпицентры землетрясений за последние сто лет с магнитудой M >7,8, для каждого выписана дата и магнитуда. Также представлены элементы плитовой тектоники: троги/глубоководные желоба, от которых начинается субдукция, скорости плит (светлые стрелки), пунктирная линия — фронт основного вулканического пояса. стями, полномочными принимать решения об эвакуации. Такой прогноз требует огромных капиталовложений [Nature, 1999; Uyeda, 2013], на которые общество навряд ли раскошелится. Некоторую помощь может оказать привлече- ние к наблюдениям населения сейсмоопасных регионов на волонтерских началах, как прои- зошло в единственном успешном предсказа- нии и эвакуации (спасшей сотни тысяч жиз- ней) при Хайченгском ЗТ 4.02.1975 на северо- востоке Китая [Wang et al., 2006]. Там был также применен метод непрерывного пере- хода от долговременных прогнозов к средне- временным, краткосрочным и немедленным со скользящим включением дополнительных наблюдений, объявлением предварительной готовности при условии увеличения вероятно- сти катастрофического события по совокупно- ВАРИАЦИИ ГЕОМАГНИТНЫХ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА В ЯПОНИИ Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 129 сти данных. Этот метод должен быть основой методологии прогноза. В 1990-е годы в результате отсутствия успе- хов в предсказании ЗТ (несмотря на значи- тельные усилия) в научном сообществе воз- обладал глубокий скептицизм относительно Рис. 2. Синхронная запись 8 японских геомагнитных обсерваторий длительностью 20 часов 10 дней до Тохоку ЗТ. Пла- нетарный трехчасовой индекс геомагнитной активности p был равен в интервал 6—9 ч мирового времени UT: p=3–; в интервале 9—12: p=4–; в интервале 12—15: p=4; в интервале 15—18: p=5+; в интервале 18—21: p=5; в интервале 21—24: p=4. И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 130 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 Рис. 3. Квадрат множественной когерентности между Bz и (Bx, By) – Coh2M на 10 обсерваториях по минутным данным за полный 2001 год в зависимости от периода. возможности предсказания ЗТ и достоверной идентификации предвестников. Это привело к резкому сокращению ассигнований на прогноз, но мониторинг, к счастью, продолжался и апо- стериорный анализ позволил в последние годы прийти к обнадеживающему выводу — прогноз ЗТ возможен [EMSEV, 2014], но для него не- обходимо привлечение всех возможных пред- вестников, в том числе наблюдаемых в космосе и из космоса [Прогноз …, 2014; Шуман, 2015]. ВАРИАЦИИ ГЕОМАГНИТНЫХ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА В ЯПОНИИ Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 131 Геомагнитные предвестники, в частности RF, считаются одними из перспективных, поэтому приостановка их использования в Японии в по- следние годы из-за помех не представляется убедительной. Располагая современными программами обработки и данными 18 японских обсервато- рий (см. рис. 1), авторы включились в поиск предвестников мега-ЗТ Тохоку 11.03.2011. Не- достаточное знание местных условий, параме- тров установок и источников помех, а также геологических и геофизических работ (они на японском языке и недоступны на Украине и из интернета) затрудняет работу, но мы шаг за шагом подключаем к анализу данных дополни- тельные параметры и выделяем новые сигналы/ аномалии, которые, можно предполагать, явля- ются предвестниками. Доказательств, что это предвестники, нет и, как показано выше, быть не может. Вероятность того, что это все-таки предвестники, невысокая, но и ненулевая и по мере дальнейшего усовершенствования анали- за может быть повышена и RF-предвестники могут явиться полезным «кирпичиком» в зда- нии предвестников всех видов. Попутно полу- чаются интересные методические результаты, такие как влияние геомагнитной активности на определение RF; временные вариации RF, влияющие на результаты геоэлектрических исследований коры и мантии Земли; а также новые явления, такие как периодические ва- риации RF, которые, по меньшей мере частич- но, представляют собой дополнительный канал информации из недр Земли. Анализ среднесрочных аномалий/пред- вестников. Описание результатов обработ- ки. Обработка производилась по програм- мам Семенова—Климкович [Семенов, 1985; Климкович, 2009] и многооконной, робастной программе [Varentsov, 2007]. Для оценки, взве- шивания и отбраковки данных программы ис- пользуют когерентный анализ. Малая входная Input-когерентность сoh2I( ) означает бога- тый набор поляризаций горизонтального поля и, следовательно, хорошую определяемость RF, ее квадрат не должен быть больше зна- чений 0,4—0,5, что хорошо выполняется для большинства обсерваторий на периодах ко- роче 10 000 с. Исключение составляет KNZ, на которой при обработке 1-секундных данных на периодах 35 и 250 с входная когерентность имеет два максимума и достигает граничных значений 0,45, подобные максимумы до значе- ний 0,3 нечетко намечаются и в КАК. Высокая (больше 0,6) множественная Multi- когерентность сoh2M(Bz/B ) является при- знаком хорошего качества данных, она ха- рактеризует степень выполнения линейных связей и устойчивость определения RF. Эта величина, полученная по минутным данным, представлена на рис. 3. На периодах от 3—5 мин (разрешимых по 1-минутным данным) до 2—3 ч (пока проводимость Земли достаточ- на для выполнения условий модели Тихоно- ва—Каньяра) сoh2M(Bz/B ) >0,6, достигая в максимуме 0,95 на периоде 15—30 мин. Разли- чия в уменьшении на коротких периодах, по- видимому, обусловлены различаем помех и, возможно, коэффициентов линейной связи. Для обсерваторий KAK и KNZ проанализиро- ваны когерентности по 1-секундным данным, множественные когерентности остаются вы- сокими до 8 с. В работе [Бабак и др., 2013, рис. 2—3] пред- ставлены два графика вариаций среднемесяч- ных значений вектора индукции для четырех обсерваторий за 11 лет, полученных в результа- те обработки по программе Семенова—Клим- кович, и сделано предположение о том, что на этих обсерваториях за несколько лет до ЗТ То- хоку наблюдались предвестниковые вариации. В настоящее время выполнен большой объем дополнительной обработки данных двумя про- граммами и проведен статистический анализ некоторых факторов, создающих аномалии RF негеодинамической природы. Получен большой объем взаимодополняющих друг друга графи- ков, однако полной уверенности, что программы преодолели помехи, нет. Поэтому был исполь- зован простой дающий надежные результаты, хотя и не точный, метод визуального анализа. Визуализация. Несмотря на обилие компью- терных программ и математических методов, целесообразно наглядное представление как исходных данных, так и результатов обработ- ки и анализа. Это может помочь убедиться в достоверности выполненных расчетов, стиму- лировать работу интуиции, что немаловажно при отсутствии теории изучаемого явления. Рассмотрим запись трех компонент гео- магнитного поля восьми обсерваторий вос- точной части Японии за 10 дней до Тохоку ЗТ в день, когда произошла геомагнитная буря выше средней интенсивности и были записа- ны интенсивные геомагнитные вариации зна- чительно большей амплитуды, чем фон помех (см. рис. 2). Рассмотрим и измерим вариацию с доминирующим периодом примерно 80 мин в 17—18 ч. Ее амплитуда в KNZ больше, чем на других обсерваториях: на 15 %, на 7 %. На И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 132 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 близлежащих станциях OTA и UCU горизон- тальные компоненты также слегка аномальны. При компьютерной обработке главные компо- ненты горизонтального тензора и уве- личивались с уменьшением периода до сотен секунд на 40 и 30 % соответственно (рис. 4). Но на этих же периодах увеличивалась и помеха от близлежащих железных дорог, и у нас не было доказательств, что многооконная робаст- ная программа Варенцова успешно справилась с исключением помех (которые японские уче- ные считали непреодолимыми). Визуально было измерено еще несколько интенсивных вариаций. Например, 9.03.2011 в 12.00—12.30 UT вариация с периодом порядка 1000 с име- ла амплитуду на всех станциях ≈4 нТл, на KNZ и OTA≈5,6 нТл, т. е. на 40 % больше, как и по машинной обработке на этом периоде (на эта вариация была мала). Так просто было получено недостающее доказательство, т. е. убедительное подтверждение реальности об- наруженной аномалии электропроводности под KNZ в средней части п-ова Босо. Из множества способов визуализации ре- зультатов обработки, а именно временных вариаций RF, было использовано следующее: 1) непосредственно векторы индукции для всех фиксированных (интервалов) периодов (рис. 5); 2) графики отдельных компонент так- же для фиксированных периодов и интервалов осреднения/сглаживания (рис. 6. 7); 3) векторы индукции на всем наборе периодов для отдель- ных интервалов мониторинга, естественно, с малой временной разрешимостью; 4) для на- глядного представления изменений RF на раз- ных периодах использовались частотные ха- рактеристики за ряд фиксированных интерва- лов мониторинга (см. рис. 4); 5) коэффициенты корреляции с Кp-индексом; 6) коэффициенты корреляции между отдельными компонентами RF; 7) коэффициенты корреляции компонент RF, записанных в разных местах (результаты по пунктам 5—7 будут описаны в следующей статье); 8) коэффициенты корреляции вариа- ций RF c другими предвестниками — это наи- более интересная, емкая и важная для целей прогноза ЗТ часть, которая, однако, выходит за рамки настоящей статьи и за пределы наших возможностей. Обсуждение полученных результатов. В результате обработки данных 18 геомагнит- ных обсерваторий Японии за 2001—2012 гг. установлено, что аномалии RF, которые могут претендовать на роль среднесрочных предвест- ников (в дальнейшем будем их называть про- сто предвестниками) Тохоку ЗТ, наблюдались только на обсерваториях вдоль юго-восточного побережья острова Хонсю: HAR, KAK, OTA, KNZ и TTK. На самых близких к ЗТ обсерва- ториях MIZ и ESA аномалии практически не видны (эффект пространственной избиратель- ности предвестников!), поэтому в дальнейшем изложении будем рассматривать только пять обсерваторий и эпизодически две последних. На рис. 5, а на самых коротких периодах вид- ны очень сильные синхронные вариации век- торов индукции на самых удаленных друг от друга (на 620 км) обсерваториях HAR и TTK и менее сильные на остальных обсерватори- ях, наиболее четко на восточной компоненте. Односекундные данные удалось достать только для KAK и KNZ. На рис. 5, б видна четкая ано- малия на всех периодах за месяц до ЗТ, которая относится к краткосрочным предвестникам. В долговременном аспекте KNZ ведет себя от- носительно спокойно, тогда как наименее за- шумленная помехами KAK обнаруживает силь- нейшую вариабельность: глубокий минимум в 2003 г. перед и во время ЗТ Хоккайдо с эпицен- тром в 700 км от обсерватории и сложные ин- тенсивные аномалии за 3—4 года до Тохоку ЗТ. От среднемесячных данных, представлен- ных на рис. 3 в работе [Бабак и др., 2013], по- пытаемся перейти к сильно зашумленным еже- дневным данным. На рис. 6 дана компонента Bu на двух станциях. Исходные графики сильно зашумлены и в них трудно разобраться. Для выбора оптимальной визуализации эти гра- фики были усреднены за 5, 7 и 10 дней и под- вергнуты скользящему сглаживанию по 3-, 5- и 10-дневным интервалам. Результат представ- лен на рис. 6, по которому был выбран визу- ально наглядный и достаточно информативный вариант скользящего сглаживания по 5 дням. Именно так получен рис. 7 и на нем видно по- явление мало изученной квазипериодической вариации с периодом ≈27 и ≈14 дней (напри- мер, на KNZ в конце и в начале 2007 г.), соот- ветствующей лунному месяцу или/и периоду осевого вращения Солнца. Указанные периоды не проявляются при 10-дневном осреднении/ сглаживании. В 2008, 2009 и 2010 гг. на обсер- ваториях HAR и TTK на обеих компонентах, на KAK — только на Bu наблюдалось усиление годовой вариации с наложением «высокоча- стотной бороды» в течение примерно полугода. Подобное менее четко видно в KNZ и совсем нечетко в OTA и MIZ. p-индекс весьма сильно изменяется за эти годы и в нем намечается го- дичная периодичность. Начаты расчеты коэф- ВАРИАЦИИ ГЕОМАГНИТНЫХ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА В ЯПОНИИ Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 133 фициентов корреляции различных компонент RF с p-индексом. Выводы. 1. Дан краткий исторический об- зор использования функций отклика в Японии и описаны особенности измерения RF. Кратко представлено состояние проблемы прогноза землетрясений. 2. Выполнен анализ большого материала обработки, полученного в условиях сильных помех. Выделены аномалии функций отклика, происходившие в течение нескольких лет до катастрофического ЗТ Тохоку, которые можно предположительно отнести к среднесрочным предвестникам этого ЗТ. 3. Обнаружена аномалия электропроводно- сти под центральной частью п-ова Босо (при- Рис. 4. Среднегодовые частотные характеристики за 2005—2011 гг.: компонент магнитного тензора [M] для обсерватории KNZ относительно базовой обсерватории KAK (средний график), северной и восточной компонент модуля вектора индук- ции (верхний и нижний графики). Справа даны среднегодовые значения трехчасовых индексов магнитной активности. И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 134 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 Ри с. 5. С ре дн ем ес яч ны е ве кт ор ы ин ду кц ии з а 20 01 — 20 11 г г. : а — н а пя ти д ли нн ы х пе ри од ах д ля 5 а но - м ал ьн ы х об се рв ат ор ий по 1- м и- ну тн ы м д ан ны м ( об ра ба ты ва ли сь од но дн ев ны е ре ал из ац ии п о пр о- гр ам м е С ем ен ов а— К ли м ко ви ч) , б — н а пя ти к ор от ки х пе ри од ах д ля об се рв ат ор ий K A K и K N Z (с 2 00 5 г. ) по 1 -с ек ун дн ы м д ан ны м (о бр аб от а- ны 1 0- дн ев ны е ре ал из ац ии п о пр о- гр ам м е Ва ре нц ов а) . М ом ен ты д ву х си ль не йш их З Т да ны с пл ош ны м и то нк им и пр ям ы м и ли ни ям и. ВАРИАЦИИ ГЕОМАГНИТНЫХ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА В ЯПОНИИ Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 135 Рис. 6. Варианты улучшения визуализации зашумленных исходных временных рядов скользящим сглаживанием по 3, 5 и 10 дням и усреднением за 5, 7 и 10 дней. Исходные ежесуточные данные изображены вверху под названиями обсер- ваторий HAR и TTK, они получены по программе Семенова—Климкович на периоде 450 с по компоненте Bu. И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 136 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 Рис. 7. Ежедневные (с усреднением по 5 дней) изменения действительных компонент вектора индукции за 2001—2011 гг. на шести обсерваториях (MIZ, HAR, KAK, OTA, KNZ и TTK) для диапазона периодов 5—10 мин (обработка выполнена по программе Семенова—Климкович). Вертикальными линиями даны моменты ЗТ Хоккайдо 25.09.2003 и Тохоку 11.03.2011. Средний за каждые сутки планетарный трехчасовой индекс геомагнитной активности Кр дан на нижнем графике. город Токио) в районе сложного сочленения трех литосферных плит. Благодарность. Авторы выражают благо- дарность сотрудникам геомагнитных обсерва- ВАРИАЦИИ ГЕОМАГНИТНЫХ ФУНКЦИЙ ОТКЛИКА В ЯПОНИИ Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 137 торий и организациям по сбору и хранению информации (Geospatial Information Authority of Japan (GSI), Kakioka Magnetic Observatory, Бабак В. И., Климкович Т. А., Рокитянский И. И., Тере- шин А. В. Вариации вектора индукции в Японии. Геофиз. журн. 2013. Т. 35. № 1. С. 153—158. Бердичевский М. Н., Дмитриев В. И. Модели и ме- тоды магнитотеллурики. Москва: Научный мир, 2009. 680 с. Климкович Т. А. Особливості часових змін аномаль- ного магнітного поля та векторів індукції у за- карпатському сейсмоактивному прогині: Дис. канд.… фіз.-мат. наук. Київ, 2009. 195 с. Прогноз землетрясений возможен?! Под ред. С. А. Пулинца. Москва: Тровант, 2014. 144 c. Рокитянский И. И. Исследование аномалий электро- проводности методом магнитовариационного профилирования. Киев: Наук. думка, 1975. 296 с. Рокитянский И. И., Трегубенко В. И., Бабак В. И., Терешин А. В. Вариации компонент вектора ин- дукции и горизонтального тензора перед земле- трясением Тохоку 11 марта 2011 г. по данным японских геомагнитных обсерваторий. Геофиз. журн. 2013. Т. 35. № 3. С. 115—130. Садовский М. А. Геофизика и физика взрыва. Мо- сква: Наука, 2004. 440 с. Садовский М. А., Болховитинов Л. Г., Писаренко В. Ф. Деформирование геофизической среды и сейс- мический процесс. Москва: Наука, 1987. 104 с. Список литературы Семенов В. Ю. Обработка данных магнитотеллу- рического зондирования. Москва: Недра, 1985. 133 с. Шуман В. Н. Нелинейная динамика, сейсмичность и аэрокосмические зондирующие системы. Гео- физ. журн. 2015. Т. 37. № 2. С. 38—55. EMSEV 2014, Electromagnetic effects of the earth- quakes and volcanoes, Workshop, Konstancin Jezi- orna, Poland, 22—26 September. 152 p. Fujita S., 1990. Monitoring of time changes of conduc- tivity anomaly transfer functions at Japanese mag- netic observatory network. Memoirs of the Kakioka Magnetic Observatory, 23(2), 53—87. Nature debates. 1999. http://helix.nature.com/debates/ earthquake/equake_5.html Uyeda S., 2013. On earthquake prediction in Japan. Proc. Jpn. Acad., Ser. B, 89, 391—400. Varentsov Iv. M., 2007. Arrays of simultaneous EM soundings: design, data processing and analysis. EM sounding of the Earth’s interior. In: Methods in geo- chemistry and geophysics. 40, Elsevier, P. 263—277. Wang K., Chen Q., Sun S., Wang A., 2006. Predicting the 1975 Haicheng Earthquake. Bull. Seismol Soc Amer. 96(3), 757—795. doi: 10.1785/0120050191. Variations of geomagnetic response functions in Japan © I. I. Rokityansky, V. I. Babak, A. V. Tereshyn, 2015 Peculiarities of measurements have been described for response functions (RF), historical re- view of RF application in Japan has been given together with general condition of earthquake forecast (EQ). Detailed analysis of vast material of processing obtained under conditions of strong disturbances has been fulfilled. Anomalies of response functions have been distinguished, which occurred during several years before catastrophic EQ Tohoku, which might be probably recognized as medium-term precursors of that EQ. Anomaly of electric conductivity has been revealed under the central part of Boso peninsula (Tokyo suburb) in the area of complicated junction of three lithosphere plates. Key words: earthquake precursors, electromagnetic response functions, vectors of induction, electric conductivity of lithosphere. Japan Meteorological Agency (KMO-JMA), World Data Center for Geomagnetism, Kyoto) за предоставление качественных данных. И. И. РОКИТЯНСКИЙ, В. И. БАБАК, А. В. ТЕРЕШИН 138 Геофизический журнал № 4, Т. 37, 2015 References Babak V. I., Klymkovych T. A., Rokityansky I. I., Te- reshyn A. V., 2013. Variations of induction vector in Japan. Geofizicheskiy zhurnal 35(1), 153—158 (in Russian). Berdichevskiy M. N., Dmitriev V. I., 2009. Models and methods of magnetotellurics. Moscow: Nauchnyy Mir, 680 p. (in Russian). Vanyan L. L., 1997. Electromagnetic soundings. Mos- cow: Nauchnyy Mir, 219 p. (in Russian). Klymkovych T. A., 2009. Peculiarities of temporal varia- tions of anomalous magnetic field and induction vectors in the Transcarpathian seismic-active trough. Dissertation of the candidate phys. and mathem. sci. Kiev, 195 p. (in Ukrainian). Earthquake prediction is possible?! Ed. S. A. Pulinets, 2014. Moscow: Trovant, 144 p. (in Russian). Rokityansky I. I., 1975. Investigation of the electrical conductivity anomalies by magnetovariational pro- filing method. Kiev: Naukova Dumka, 279 p. (in Rus- sian). Rokityansky I. I., Tregubenko V. I., Babak V. I., Tere- shyn A. V., 2013. Variations of induction vector com- ponents and horizontal tensor before the Tohoku earthquake of March 11, 2011 according to Japanese geomagnetic observatories data. Geofizicheskiy zhurnal 35(3), 115—130 (in Russian). Sadovskiy M. A., 2004. Selected works: Geophysics and physics of explosion. Moscow: Nauka, 440 p. (in Russian). Sadovskiy M. A., Bolkhovitinov L. G., Pisarenko V. F., 1987. Deformation of the geophysical medium and the seismic process. Moscow: Nauka, 104 p. (in Rus- sian). Svetov B. S., 1991. Transfer functions of the electromag- netic field. Fizika Zemli (1), 119—128 (in Russian). Semenov V. Yu., 1985. Processing of geomagnetic sounding data. Moscow: Nedra, 133 p. (in Russian). Shuman V. N., 2015. Nonlinear dynamics, seismic activ- ity and aerospace sounding systems. Geofizicheskiy zhurnal 37(2), 38—55 (in Russian). EMSEV 2014, Electromagnetic effects of the earth- quakes and volcanoes, Workshop, Konstancin Jezi- orna, Poland, 22—26 September. 152 p. Fujita S., 1990. Monitoring of time changes of conduc- tivity anomaly transfer functions at Japanese mag- netic observatory network. Memoirs of the Kakioka Magnetic Observatory, 23(2), 53—87. Nature debates. 1999. http://helix.nature.com/debates/ earthquake/equake_5.html Uyeda S., 2013. On earthquake prediction in Japan. Proc. Jpn. Acad., Ser. B, 89, 391—400. Varentsov Iv. M., 2007. Arrays of simultaneous EM soundings: design, data processing and analysis. EM sounding of the Earth’s interior. In: Methods in geo- chemistry and geophysics. 40, Elsevier, P. 263—277. Wang K., Chen Q., Sun S., Wang A., 2006. Predicting the 1975 Haicheng Earthquake. Bull. Seismol Soc Amer. 96(3), 757—795. doi: 10.1785/0120050191.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-103704
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0203-3100
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:48:24Z
publishDate	2015
publisher	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
record_format	dspace
spelling	Рокитянский, И.И. Бабак, В.И. Терешин, А.В. 2016-06-23T07:11:15Z 2016-06-23T07:11:15Z 2015 Вариации геомагнитных функций отклика в Японии / И.И. Рокитянский, В.И. Бабак, А.В. Терешин // Геофизический журнал. — 2015. — Т. 37, № 4. — С. 126-138. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0203-3100 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103704 550.37, 550.38 Описано особливості вимірювання функцій відгуку (RF), подано короткий історичний огляд використання RF в Японії і загальний стан проблеми прогнозу землетрусів. Виконано аналіз великого обсягу матеріалів обробки, отриманих в умовах сильних перешкод. Виділено аномалії функцій відгуку, що з'являлися протягом декількох років до катастрофічного землетрусу Тохоку, які можна віднести до його середньострокових провісників. Виявлено аномалію електропровідності під центральною частиною півострова Босо (передмістя Токіо) в районі складного зчленування трьох літосферних плит. Peculiarities of measurements have been described for response functions (RF), historical review of RF application in Japan has been given together with general condition of earthquake forecast (EQ). Detailed analysis of vast material of processing obtained under conditions of strong disturbances has been fulfilled. Anomalies of response functions have been distinguished, which occurred during several years before catastrophic EQ Tohoku, which might be probably recognized as medium-term precursors of that EQ. Anomaly of electric conductivity has been revealed under the central part of Boso peninsula (Tokyo suburb) in the area of complicated junction of three lithosphere plates. ru Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України Геофизический журнал Вариации геомагнитных функций отклика в Японии Variations of geomagnetic response functions in Japan Article published earlier
spellingShingle	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии Рокитянский, И.И. Бабак, В.И. Терешин, А.В.
title	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии
title_alt	Variations of geomagnetic response functions in Japan
title_full	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии
title_fullStr	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии
title_full_unstemmed	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии
title_short	Вариации геомагнитных функций отклика в Японии
title_sort	вариации геомагнитных функций отклика в японии
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/103704
work_keys_str_mv	AT rokitânskiiii variaciigeomagnitnyhfunkciiotklikavâponii AT babakvi variaciigeomagnitnyhfunkciiotklikavâponii AT terešinav variaciigeomagnitnyhfunkciiotklikavâponii AT rokitânskiiii variationsofgeomagneticresponsefunctionsinjapan AT babakvi variationsofgeomagneticresponsefunctionsinjapan AT terešinav variationsofgeomagneticresponsefunctionsinjapan

Вариации геомагнитных функций отклика в Японии

Institution

Similar Items