Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 5. С. 244-257
Пространственно-временной анализ атмосферных возмущений, предшествующих землетрясениям в Перу-Чилийской зоне субдукции
1 Научная станция РАН в г. Бишкеке, Бишкек, Кыргызстан
2 Кыргызско-российский славянский университет, Бишкек, Кыргызстан
Одобрена к печати: 02.07.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-5-244-257
Выделение краткосрочных атмосферных эффектов, предшествующих крупным землетрясениям в зонах субдукции, представляется важной задачей снижения сейсмической опасности. Требующийся для выявления предсейсмических аномалий непрерывный мониторинг параметров атмосферы обеспечивают данные дистанционного зондирования, содержащиеся в архиве глобального реанализа MERRA-2 (англ. Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, версия 2). В рамках данного исследования с использованием алгоритма IPPLA (англ. Identification of Preseismic Perturbations in the Lower Atmosphere) были проанализированы вариации температуры атмосферы и выделены возмущения, согласованные с процессами в литосфере. Особенностью алгоритма является использование двух высотных диапазонов в верхней тропосфере и нижней стратосфере, которые определялись на основе выбора наиболее коррелированных противофазных изменений с относительно высокой интенсивностью вариаций температуры. В настоящей работе впервые были рассмотрены атмосферные эффекты, предваряющие землетрясения с магнитудой M > 7,0, произошедшие в 2021-2024 гг. в Южном полушарии на юге Перу и севере Чили. Результаты обработки данных температурных измерений показали чётко выраженную пространственную картину тепловых аномалий в зонах подготовки землетрясений. Мезомасштабные аномалии температуры, которые характеризовались максимальными значениями параметра аномальных вариаций dTC ≥ 2,0, наблюдались за несколько суток до событий. Возмущённые области температуры располагались вблизи эпицентров землетрясений и демонстрировали незначительные пространственные изменения, сохраняя свою форму, размер и положение на протяжении более 12 ч. Поскольку в качестве наиболее вероятного фактора, который приводил к нарушению термического состояния в нижней атмосфере, рассматривались волновые процессы, были проведены расчёты плотности потенциальной энергии гравитационных волн. Повышенная активность атмосферных волн, связанная, вероятно, с подготовкой землетрясений, наблюдалась вблизи эпицентров на высотах 12-17 км. Настоящее исследование может служить подтверждением того, что используемый алгоритм разработан не под конкретные условия мониторинга, а может быть применён глобально, в том числе при анализе вариаций температуры как в сейсмоактивных регионах Евразии, так и в зоне субдукции в Южной Америке.
Ключевые слова: спутниковые измерения, температура, землетрясение, верхняя тропосфера, нижняя стратосфера, критерий STA/LTA, интегральный параметр, аномалия, атмосферные гравитационные волны, потенциальная энергия
Полный текстСписок литературы:
- 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. Предсейсмические возмущения метеопараметров в нижней атмосфере по данным спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 1. С. 56–68. DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-1-56-68.
- 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. Рег. 03.02.2023.
- Шерман С. И., Злогодухова О. Г. Сейсмические пояса и зоны Земли: формализация понятий, положение в литосфере и структурный контроль // Геодинамика и тектонофизика. 2011. Т. 2. № 1. С. 1–34. DOI: 10.5800/GT-2011-2-1-0031.
- Arango M. C., Strasser F. O., Bommer J. J. et al. A strong-motion database from the Peru–Chile subduction zone // J. Seismology. 2011. V. 15. Iss. 1. P. 19–41. DOI: 10.1007/s10950-010-9203-x.
- Bilek S. L., Lay T. Subduction zone megathrust earthquakes // Geosphere. 2018. V. 14. No. 4. P. 1468–1500. DOI: 10.1130/GES01608.1.
- Casarotti E., Piersanti A. Postseismic stress diffusion in Chile and South Peru // Earth and Planetary Science Letters. 2003. V. 206. P. 325-333. DOI: 10.1016/S0012-821X(02)01103-2.
- Cattiaux J., Douville H., Schoetter R. et al. Projected increase in diurnal and interdiurnal variations of European summer temperatures // Geophysical Research Letters. 2015. V. 42. P. 899–907. DOI: 10.1002/2014GL062531.
- Chen J., Xiong P., Wu H. et al. Pre-seismic anomalies and co-seismic disturbance induced by the 2024 Mw 7.1 Wushi earthquake: multi-GNSS observations and modeling // Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2024. V. 15. No. 1. Article 2422024. DOI: 10.1080/19475705.2024.2422024.
- Cordaro E. G., Venegas-Aravena P., Laroze D. Long-term magnetic anomalies and their possible relationship to the latest greater Chilean earthquakes in the context of the seismo-electromagnetic theory // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2021. V. 21. P. 1785–1806. DOI: 10.5194/nhess-21-1785-2021.
- Das R., Gonzalez G., de la Llera J. C. et al. A probabilistic seismic hazard assessment of southern Peru and Northern Chile // Engineering Geology. 2020. V. 271. Article 105585. DOI: 10.1016/j.enggeo.2020.105585.
- DeMets C., Gordon R. G., Argus D. F. Geologically current plate motions // Geophysical J. Intern. 2010. V. 181. Iss. 1. P. 1–80. DOI: 10.1111/j.1365-246X.2009.04491.x.
- Dobrovolsky I. P., Zubkov S. I., Miachkin V. I. Estimation of the size of earthquake preparation zones // Pure and Applied Geophysics. 1979. V. 117. P. 1025–1044. DOI: 10.1007/BF00876083.
- Dong Y., Gao C., Long F., Yan Y. Suspected seismo-ionospheric anomalies before three major earthquakes detected by GIMs and GPS TEC of permanent stations // Remote Sensing. 2022. V. 14. Iss. 1. Article 20. DOI: 10.3390/rs14010020.
- Dzambo A. M., Hitchman M. H., Chang K.-W. The influence of gravity waves on ice saturation in the tropical tropopause layer over Darwin, Australia // Atmosphere. 2019. V. 10. Iss. 12. Article 778. DOI: 10.3390/atmos10120778.
- Endeshaw L. Investigation of atmospheric anomalies due to the great Tohoku earthquake disturbance using NRLMSISE-00 atmospheric model measurement // Pure and Applied Geophysics. 2024. V. 181. P. 1455–1478. DOI: 10.1007/s00024-024-03476-2.
- Hagen M., Azevedo A. South Atlantic anomaly variations during seasons // Natural Science. 2023. V. 15. No. 7. P. 207-221. DOI: 10.4236/ns.2023.157016.
- He L., Heki K. Three-dimensional distribution of ionospheric anomalies prior to three large earthquakes in Chile // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. Iss. 14. P. 7287-7293. DOI: 10.1002/2016GL069863.
- He L., Heki K. Ionospheric anomalies immediately before Mw7.0–8.0 earthquakes // J. Geophysical Research: Space Physics. 2017. V. 122. P. 8659–8678. DOI: 10.1002/2017JA024012.
- Kherani E. A., Sanchez S. A., de Paula E. R. Numerical modeling of coseismic tropospheric disturbances arising from the unstable acoustic gravity wave energetics // Atmosphere. 2021. V. 12. Iss. 6. Article 765. DOI: 10.3390/atmos12060765.
- Koravos G., Vougiouka G., Tsapanos T. M. et al. Earthquake hazard along the western coast of South America inferred from conditional probabilities // Bull. Geological Soc. of Greece. 2016. V. 50. P. 1184–1193. DOI: 10.12681/bgsg.11824.
- Kundu S., Bagiya M. S. Investigation of co-seismic ionospheric perturbations generated by shallow earthquakes in the Chile subduction zone // J. Geophysical Research: Space Physics. 2024. V. 129. Article e2024JA032676. DOI: 10.1029/2024JA032676.
- Kundu S., Chowdhury S., Ghosh S. et al. Seismogenic anomalies in atmospheric gravity waves as observed from SABER/TIMED satellite during large earthquakes // Hindawi J. Sensors. 2022. Article 3201104. 23 p. DOI: 10.1155/2022/3201104.
- Liu W., Yao H. Rupture process of the 26 May 2019 MW8.0 northern Peru intermediate‐depth earthquake and insights into its mechanism // Geophysical Research Letters. 2020. V. 47. Article e2020GL087167. DOI: 10.1029/2020GL087167.
- Lovery B., Chlieh M., Norabuena E. et al. Heterogeneous locking and earthquake potential on the South Peru megathrust from dense GNSS network // J. Geophysical Research: Solid Earth. 2024. V. 129. Article e2023JB027114. DOI: 10.1029/2023JB027114.
- Nanda K., Sasmal S., Hazra R. et al. Study on the distribution of Gravity Wave (GW) activity in six Bay of Bengal tropical cyclones // Atmosphere. 2025. V. 16. Iss. 2. Article 235. DOI: 10.3390/ atmos16020235.
- Schmidt T., de la Torre A., Wickert J. Global gravity wave activity in the tropopause region from CHAMP radio occultation data // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. Iss. 16. Article L16807. DOI: 10.1029/2008GL034986.