Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 144-152
Динамика возмущений в нижней атмосфере в сейсмически активных регионах Азии
1 Научная станция РАН в г. Бишкеке, Бишкек, Кыргызстан
2 Кыргызско-российский славянский университет, Бишкек, Кыргызстан
Одобрена к печати: 10.04.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-144-152
Представлены результаты исследования атмосферных эффектов, которые проявлялись в аномальном изменении метеорологических параметров в области верхней тропосферы и нижней стратосферы (англ. Upper Troposphere/Lower Stratosphere — UTLS) во время экстремальных сейсмических событий. С использованием возможностей спутникового дистанционного зондирования (глобальный реанализ MERRA-2) для оценки влияния сильной сейсмичности на состояние атмосферы был проведён анализ временных рядов температуры, а также зональной и меридиональной скорости ветра на всех доступных изобарических уровнях в диапазоне высот ~5–25 км. Эти параметры позволили проследить процессы формирования и пространственно-временной трансформации возмущений, совпадающих по времени с процессами подготовки и прохождения сильных землетрясений M = 7,3, зарегистрированных в зоне Альпийско-Гималайского сейсмического пояса в Ираке (12 ноября 2017 г.) и Китае (21 мая 2021 г.). Выделение и идентификация предсейсмических возмущений температуры выполнялись с применением специального алгоритма. Сопоставление данных о возмущениях температуры в UTLS с вариациями сейсмичности позволило выявить аномальные вариации длительностью до 5 сут, образующиеся за ~1–2 сут до исследуемых событий. Возмущения температуры проявлялись не только на стадии подготовки сильных землетрясений, но и в постсейсмический период. В изменениях ветрового режима также выявлены предсейсмические эффекты. Важным результатом проведённых исследований выступает большое сходство обнаруженных аномальных возмущений метеопараметров в периоды подготовки двух землетрясений, что, вероятно, можно рассматривать как свидетельство взаимодействия литосферы и атмосферы в периоды сейсмической активности.
Ключевые слова: спутниковые измерения, температура, скорость и направление ветра, землетрясение, верхняя тропосфера, нижняя стратосфера, критерий STA/LTA, интегральный параметр, аномалия
Полный текстСписок литературы:
- Кашкин В. Б. Внутренние гравитационные волны в тропосфере // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 10. С. 908–916.
- Свердлик Л. Г. Идентификация предсейсмических возмущений в атмосфере с использованием модифицированного критерия STA/LTA // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 141–149. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-3-141-149.
- Свердлик Л. Г. Атмосферные эффекты крупнейших землетрясений Альпийско-Гималайского сейсмического пояса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 81–90. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-81-90.
- Свердлик Л. Г., Ибраев А. Э. Использование модифицированного алгоритма STA/LTA для выделения предсейсмических возмущений температуры в нижней атмосфере // Вестн. Кыргызско-Российского Славянского ун-та. 2022. Т. 22. № 12. С. 190–196. DOI: 10.36979/1694-500X-2022-22-12-190-196.
- Свердлик Л. Г., Ибраев А. Э. Программа IPPLA (Identification of Preseismic Perturbations in the Lower Atmosphere): Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023612499 РФ. Рег. 03.02.2023.
- Свердлик Л. Г., Имашев С. А. Пространственно-временное распределение возмущений в атмосфере перед сильными землетрясениями в Тянь-Шане // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 114–122. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-114-122.
- Dobrovolsky I., Zubkov S., Miachkin V. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure and Applied Geophysics. 1979. V. 117. No. 5. P. 1025–1044.
- Gavrilov N. M., Fukao S. Numerical and the MU radar estimations of gravity wave enhancement and turbulent ozone fluxes near the tropopause // Annales Geophysicae. 2004. V. 22. No. 11. P. 3889–3898. DOI: 10.5194/angeo-22-3889-2004.
- Hayakawa M., Asano T., Rozhnoi A., Solovieva M. Seismo-ionospheric perturbations as observed by subionospheric VLF/LF propagation, and their generation hypothesis in terms of atmospheric gravity waves // Intern. J. Electronics and Applied Research (IJEAR). 2016. V. 3. Iss. 1. P. 40–61.
- Jiao Z., Shan X. Pre-Seismic Temporal Integrated Anomalies from Multiparametric Remote Sensing Data // Remote Sensing. 2022. V. 14. Iss. 10. Art. No. 2343. DOI: 10.3390/rs14102343.
- Jiao Z-H., Zhao J., Shan X. Pre-seismic anomalies from optical satellite observations: a review // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2018. V. 18. No. 4. P. 1013–1036. DOI: 10.5194/nhess-18-1013-2018.
- Ma W., Zhang X., Jun L., Qi Y., Bo Z., Chong Y., Chunli K., Xian L. Influences of multiple layers of air temperature differences on tidal forces and tectonic stress before, during and after the Jiujiang earthquake // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 210. P. 159–165. DOI: 10.1016/j.rse.2018.03.003.
- Manney G. L., Hegglin M. I., Lawrence Z. D., Wargan K., Millán L. F., Schwartz M. J., Santee M. L., Lambert A., Pawson S., Knosp B. W., Fuller R. A., Daffer W. H. Reanalysis comparisons of upper tropospheric – lower stratospheric jets and multiple tropopauses // Atmospheric Chemistry and Physics. 2017. V. 17. No. 18. P. 11541–11566. DOI: 10.5194/acp-17-11541-2017.
- Plougonven R., Zhang F. Internal gravity waves from atmospheric jets and fronts // Reviews of Geophysics. 2014. V. 52. P. 33–76. DOI: 10.1002/2012RG000419.
- Rienecker M. M., Suarez M. J., Gelaro R., Todling R., Bacmeister J., Liu E., Bosilovich M. G., Schubert S. D., Takacs L., Kim G.-K., Bloom S., Chen J., Collins D., Conaty A., Da Silva A., Gu W., Joiner J., Koster R. D., Lucchesi R., Molod A., Owens T., Pawson S., Pegion P., Redder C. R., Reichle R., Robertson F. R., Ruddick A. G., Sienkiewicz M., Woollen J. MERRA: NASA’s Modern-Era retrospective analysis for research and applications // J. Climate. 2011. V. 24. P. 3624–3648. DOI: 10.1175/JCLI-D-11-00015.1.
- Sverdlik L., Imashev S. Spatial-temporal distribution of atmospheric temperature anomalies connected with seismic activity in Tien-Shan // MAUSAM. 2020. V. 71. No. 3. P. 481–490. https://doi.org/10.54302/mausam.v71i3.49.
- Wu H.-C., Leybourne B. Using Jet Stream’s Precursors to Make Earthquake Forecast // Systemics, Cybernetics and Informatics. 2020. V. 18. No. 4. P. 62–65.
- Wu H.-C., Tikhonov I. N. Jet streams anomalies as possible short-term precursors of earthquakes with M>6.0 // Research in Geophysics. 2014. V. 4. No. 1. P. 12–18. DOI: 10.4081/rg.2014.4939.
- Yang S.-S., Asano T., Hayakawa M. Abnormal gravity wave activity in the stratosphere prior to the 2016 Kumamoto earthquakes // J. Geophysical Research: Space Physics. 2019. V. 124. Iss. 2. P. 1410–1425. DOI: 10.1029/2018JA026002.
- Zhang Y., Meng Q., Wang Z., Lu X., Hu D. Temperature Variations in Multiple Air Layers before the Mw 6.2 2014 Ludian Earthquake, Yunnan, China // Remote Sensing. 2021. V. 13. No. 5. Art. No. 884. DOI: 10.3390/rs13050884.