Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 1. С. 56-68
Предсейсмические возмущения метеопараметров в нижней атмосфере по данным спутниковых измерений
1 Научная станция РАН в г. Бишкеке, Бишкек, Кыргызстан
2 Кыргызско-российский славянский университет, Бишкек, Кыргызстан
Одобрена к печати: 03.12.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-1-56-68
Представлены новые результаты исследования возмущений в вариациях температуры и скорости ветра в периоды сильной сейсмической активности на территории Евразии. Анализ был сосредоточен на наиболее крупных землетрясениях последних двух лет с магнитудой M ≥ 7,0, произошедших в Турции (6 февраля 2023 г.), Китае (22 января 2024 г.), Японии (1 января 2024 г.) и на Тайване (2 апреля 2024 г.). Для исследования предсейсмических эффектов были использованы данные архива глобального реанализа MERRA-2 (англ. Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, Version 2). В соответствии с выбранным алгоритмом обработки спутниковых данных в качестве показателя атмосферной возмущённости применялся интегральный параметр аномальных вариаций, вычисленный как произведение отношений скользящих дисперсий временных рядов температуры в верхней тропосфере и нижней стратосфере. В результате анализа выявлены предсейсмические мезомасштабные аномалии температуры, которые были локализованы вблизи эпицентральных областей и могли быть вызваны процессами, происходящими в литосфере в периоды подготовки землетрясений. Максимум интенсивности атмосферных возмущений наблюдался за 1–7 сут до рассматриваемых событий, что можно интерпретировать как проявление атмосферных гравитационных волн. В изменениях ветрового режима также выявлены предсейсмические эффекты. Анализ годографов вариаций скорости ветра в исследуемом интервале высот (~5–25 км) подтвердил, что предсейсмические периоды характеризовались преимущественным переносом волновой энергии вверх. Сочетание двух наборов спутниковых данных позволило получить более подробную информацию об атмосферных эффектах крупных землетрясений.
Ключевые слова: спутниковые измерения, температура, скорость ветра, землетрясение, верхняя тропосфера, нижняя стратосфера, критерий STA/LTA, интегральный параметр, аномалия, годограф
Полный текстСписок литературы:
- Гохберг М. Б., Шалимов С. Л. Воздействие землетрясений и взрывов на ионосферу. М.: Наука, 2008. 296 с.
- Кашкин В. Б. Внутренние гравитационные волны в тропосфере // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 10. С. 908–916.
- Линьков Е. М., Петрова Л. Н., Осипов К. Ц. Сейсмогравитационные пульсации Земли и возмущения атмосферы как возможные предвестники сильных землетрясений // Докл. АН СССР. 1990. Т. 313. № 5. С. 1095–1098.
- 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. Динамика возмущений в нижней атмосфере в сейсмически активных регионах Азии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 144–152. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-144-152.
- Свердлик Л. Г. Сейсмоатмосферные эффекты в изменениях метеопараметров нижней атмосферы по данным спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 2. С. 122–130. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-2-122-130.
- Свердлик Л. Г., Ибраев А. Э. Использование модифицированного алгоритма STA/LTA для выделения предсейсмических возмущений температуры в нижней атмосфере // Вестн. КРСУ. 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 государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023612499. Рег. 03.02.2023.
- Biswas S., Kundu S., Sasmal S. et al. Preseismic perturbations and their inhomogeneity as computed from ground- and space-based investigation during the 2016 Fukushima earthquake // J. Sensors. 2023. V. 2023. Article 7159204. DOI: 10.1155/2023/7159204.
- Freund F. T., Mansouri Daneshvar M. R., Ebrahimi M. Atmospheric storm anomalies prior to major earthquakes in the Japan region // Sustainability. 2022. V. 14. Iss. 16. Article 10241. DOI: 10.3390/su141610241.
- 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. P. 3889–3898. DOI: 10.5194/angeo-22-3889-2004.
- Hoinka K. P. Statistics of the global tropopause pressure // Monthly Weather Review. 1998. V. 126. Iss. 12. P. 3303–3325. DOI: 10.1175/1520-0493(1998)126<3303:SOTGTP>2.0.CO;2.
- Jiao Z., Shan X. Pre-seismic temporal integrated anomalies from multiparametric remote sensing data // Remote Sensing. 2022. V. 14. Iss. 10. Article 2343. DOI: 10.3390/rs14102343.
- Kundu S., Chowdhury S., Ghosh S. et al. Seismogenic anomalies in atmospheric gravity waves as observed from SABER/TIMED satellite during large earthquakes // J. Sensors. 2022. V. 2022. Article 3201104. DOI: 10.1155/2022/3201104.
- Ma W., Zhang X., Liu J. et al. 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.
- Mehdi S., Shah M., Naqvi N. A. Lithosphere atmosphere ionosphere coupling associated with the 2019 Mw 7.1 California earthquake using GNSS and multiple satellites // Environmental Monitoring and Assessment. 2021. V. 193. Article 501. DOI: 10.1007/s10661-021-09278-6.
- Panchal H., Saraf A. K., Das J., Dwivedi D. Satellite based detection of pre-earthquake thermal anomaly, co-seismic deformation and source parameter modelling of past earthquakes // Natural Hazards Research. 2022. V. 2. Iss. 4. P. 287–303. DOI: 10.1016/j.nhres.2022.12.001.
- Réchou A., Kirkwood S., Arnault J., Dalin P. Short vertical-wavelength inertia-gravity waves generated by a jet–front system at Arctic latitudes — VHF radar, radiosondes and numerical modelling // Atmospheric Chemistry and Physics. 2014. V. 14. Iss. 13. P. 6785–6799. DOI: 10.5194/acp-14-6785-2014.
- Shao J., Zhang J., Tian Y. et al. Tropospheric gravity waves increase the likelihood of double tropopauses // Geophysical Research Letters. 2023. V. 50. Article e2023GL105724. DOI: 10.1029/2023GL105724.
- Strelnikova I., Baumgarten G., Lübken F.-J. Advanced hodograph-based analysis technique to derive gravity-wave parameters from lidar observations // Atmospheric Measurement Techniques. 2020. V. 13. Iss. 2. P. 479–499. DOI: 10.5194/amt-13-479-2020.
- Tramutoli V., Corrado R., Filizzola C. et al. From visual comparison to Robust Satellite Techniques: 30 years of thermal infrared satellite data analyses for the study of earthquake preparation phases // Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata. 2015. V. 56. No. 2. P. 167–202. DOI: 10.4430/bgta0149.
- Xu X., Chen S., Yu Y., Zhang S. Atmospheric anomaly analysis related to Ms > 6.0 earthquakes in China during 2020–2021 // Remote Sensing. 2021. V. 13. Iss. 20. Article 4052. DOI: 10.3390/rs13204052.
- Xu X., Chen S., Zhang S., Dai R. Analysis of potential precursory pattern at Earth surface and the above atmosphere and ionosphere preceding two Mw ≥ 7 earthquakes in Mexico in 2020–2021 // Earth and Space Science. 2022. V. 9. Iss. 10. Article e2022EA002267. DOI: 10.1029/2022EA002267.
- Zhang Y., Meng Q., Wang Z. et al. Temperature variations in multiple air layers before the Mw 6.2 2014 Ludian earthquake, Yunnan, China // Remote Sensing. 2021. V. 13. Iss. 5. Article 884. DOI: 10.3390/rs13050884.