Защита состоялась 23 марта 2016 г.

Связь между атмосферно-электрическими и геоакустическими возмущениями на Камчатке

• Скачать автореферат

Актуальность темы исследования

В работе рассматривается актуальная проблема взаимодействия геофизических полей при воздействии литосферы на атмосферу, которое определяется динамикой литосферных процессов и интенсивно происходит на границе этих геосфер. Наиболее сильно литосферно-атмосферное воздействие проявляется в сейсмоактивных регионах на заключительной стадии подготовки землетрясений, когда усиливается деформирование пород. Исследования автора посвящены влиянию процесса деформирования приповерхностных осадочных пород на поведение атмосферного электрического поля у поверхности земли. В качестве индикатора активизации деформирования пород рассматривается возникающее при этом излучение упругих волн - геоакустическая эмиссия.

Глобальная атмосферно-электрическая токовая цепь подвержена внешним воздействиям, среди которых присутствуют галактические космические лучи, солнечный ветер и др. В региональном масштабе эти воздействия обусловлены метеорологическими факторами, антропогенными источниками, а также процессами в литосфере. Область исследования данной работы ограничена изучением влияния приповерхностных литосферных источников в сейсмоактивном регионе на атмосферное электрическое поле у поверхности земли.

В сейсмоактивных регионах при спокойной погоде регистрируются аномальные возмущения атмосферного электрического поля (АЭП) у поверхности земли, которые возникают в зоне подготовки землетрясений и связаны с деформированием приповерхностных пород. Они наблюдаются в интервале до полутора суток перед землетрясениями и удалении – первые сотни километров от эпицентра. Результаты геоакустических исследований на Камчатке показали, что при усилении деформирования приповерхностных осадочных пород в результате относительных микросмещений их фрагментов возникают предсейсмические аномальные возмущения высокочастотной геоакустической эмиссии (ГАЭ). Они наблюдаются на частотах единицы килогерц и имеют аналогичное с аномалиями АЭП время упреждения. Общая деформационная природа тех и других возмущений вместе с одинаковыми особенностями их проявления служат основанием для совместного исследования связи между аномальными возмущениями АЭП и ГАЭ.

Для решения задач по изучению связи между разными по своей природе рассматриваемыми полями создан уникальный аппаратно-измерительный комплекс для проведения совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений. Полученные данные позволили рассмотреть влияние процессов, протекающих в приповерхностных осадочных породах на заключительной стадии подготовки землетрясений, на поведение АЭП. Результаты исследований актуальны для понимания физики воздействия литосферы на атмосферу во время активизации сейсмотектонического процесса и появления предвестников землетрясений в литосфере и атмосфере.

Цель работы

Исследование связи между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии приповерхностных осадочных пород.

Научная новизна работы

Выполнены одновременные наблюдения атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии, генерируемой приповерхностными осадочными породами. Для проведения таких наблюдений разработан и реализован уникальный аппаратно-измерительный комплекс. Впервые в сейсмоактивном регионе обнаружены одновременные возмущения атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии. Впервые исследована связь между возмущениями атмосферного электрического поля и геоакустической эмиссии, при использовании непараметрического корреляционного анализа обнаружена ее высокая статистическая значимость. Проведен анализ статистики появления предсейсмических аномальных возмущений атмосферного электрического поля в летне-осенние периоды 2006–2012 гг. и геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.

Положения, выносимые на защиту:

1. Обнаружены одновременные возмущения атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии, которые могут проявляться в сейсмически спокойные периоды и на заключительной стадии подготовки землетрясения.

2. Выявлена статистически высокозначимая корреляционная связь между аномальными возмущениями атмосферного электрического поля у поверхности земли и высокочастотной геоакустической эмиссии.
   

3. Проведен анализ появления предсейсмических возмущений атмосферного электрического поля в летне-осенние периоды 2006–2012 гг. и высокочастотной геоакустической эмиссии в 2003–2012 гг.
   

4. Разработан и реализован аппаратно-измерительный комплекс для проведения совместных атмосферно-электрических и геоакустических наблюдений в сейсмоактивном регионе.

Практическая ценность работы

Работа выполнена в соответствии с Программами фундаментальных научных исследований Президиума РАН «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы», научными темами и планами работ ИКИР ДВО РАН, проектами ДВО РАН № 05-1-02-051, № 06-I-П16-070, № 09-III-А-02-043, № 12-III-А-07-107.

Полученные результаты исследований динамики атмосферного электрического поля у поверхности земли представляют интерес для понимания процессов, протекающих при воздействии литосферы на атмосферу в сейсмоактивном регионе, и вместе с анализом динамики других полей могут быть использованы при разработке систем оповещения о сейсмической опасности.

Оригинальность разработанных автором программных продуктов подтверждена свидетельствами о регистрации разработок № 10029 от 21.02.2008 и № 19789 от 24.12.2013, свидетельством о регистрации базы данных № 2015620747 от 14.05.2015 и патентом на изобретение № 256338 от 21.08.2015.

Связь между атмосферно-электрическими и геоакустическими возмущениями на Камчатке : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 25.00.29 / Мищенко Михаил Александрович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т]. с. Паратунка, Елизовский р-н, Камчатский край, 2015. 110 с. : ил. РГБ ОД 61 16-1/346