Ионосферные возмущения, возбуждаемые литосферным газовым источником акустических гравитационных волн перед землетрясениями

Рубрика: 
Космическая и атмосферная физика
Готинян, ОЕ, Ивченко, ВН, 1Рапопорт, ЮГ, Паррот, М
1Інститут космічних досліджень Національної академії наук України та Державного космічного агентства України, Київ Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Косм. наука технол. 2002, 8 ;(Supplement2):089-105
https://doi.org/10.15407/knit2002.02s.089
Язык публикации: Английский
Аннотация: 
Многие спутниковые и наземные наблюдения указывают на аномальные ионосферные явления, связанные с сейсмической активностью. Было показано, что некоторые ионосферные эффекты до землетрясений могут быть объяснены влиянием акустических гравитационных волн (АГВ) на ионосферу. Одним из возможных источников этих волн могут быть парниковые газы, проникающие из литосферы в приземный атмосферный слой. Используется точная численная модель источника литосферного газа, возбуждение и распространение поля АГВ в область ближнего источника с высотами вплоть до области ионосферы F. Модель включает в себя эффективные граничные условия на уровне земли и учитывает реактивные (нераспространяющиеся) режимы АГВ. Показана числовая сходимость. Наличие реактивных режимов приводит к изменению амплитуды скорости АГВ на высоте 250 км по порядку величины и в 4 раза для АГВ с периодами 15 мин и 1 час, соответственно. Нарушения электронной концентрации в ионосферной F-области до землетрясений могут достигать величины порядка нескольких десятков процентов для АГВ с периодом 1 час, что согласуется с результатами наблюдений. Реакция ионосферы на АГВ, а именно, относительное изменение концентрации электронов на высоте 250 км достигает максимума для АГВ с периодом, равным 73 мин для данного (колоколообразного) пространственного расположения источника литосферного газа шириной 100 км. Пространственное распределение возмущений электронной концентрации несимметрично в наклонном геомагнитном поле. «Twin-source» АГВ в литосфере может произносить себя в расщеплении пространственного распределения относительного изменения концентрации электронов.
Полный текст (PDF)
References: 
1. Gladishev V. A., Fishkova L. M. Optical research of seismoactivity effects of the ionosphere. In: Hayakawa M., Fujinawa Y. (Eds.) Electromagnetic phenomena related to earthquake prediction, 375-380 (TERRAPUB, Tokyo, 1994).
2. Porter H. S., Silverman S. M., Tuan T. F. On the Behavior of Airglow Under the Influence of Gravity Waves. J. Geophys. Res., 79 (25), 3831-3833 (1974).
3. Toroselidze T. I. Analysis of aeronomy problems using radiation of higher atmosphere (“Mecniereba” Publ., Tbilisy, Georgia, 1991) [in Russian].
4. Parrot M. Statistical studies with satellite observations of seismogenic effects. In: Hayakawa M. (Ed.) Atmospheric and Ionospheric Electromagnetic Phenomena Associated with Earthquakes, 685-695 (TERRAPUB, Tokyo, 1999).
5. Gornyj V. I., Sal’man A. G., Tronin A. A., Shylin B. V. Leaving infrared radiation – of seismic activity. DAN USSR, 301, 67-69 (1988) [in Russian].
6. Gohberg M. B., Nekrasov A. K., Shalimov S. L. To the influence of nonstable release of green-effect gases in seismically active regions on the ionosphere. Physics of the Earth [Fizika Zemli], No. 8, 52-55 (1996) [in Russian].
7. Hooke W. H. Ionospheric irregularities produced by internal atmospheric gravity waves. J. Atmosph. Terr. Phys., 30, 795-823 (1968).
8. Molchanov O. A., Hayakawa M., Rafalsky V. A. Penetration characteristics of electromagnetic emission from an underground seismic source into the atmosphere, the ionosphere, and magnetosphere. J. Geophys. Res., 100A, 1691 (1995).
9. Grimalsky V. V., Kremenetsky I. A., Rapoport Yu. G. Excitation of electromagnetic waves in the lithosphere and their penetration into ionosphere and magnetosphere. J. Atmospheric Electricity, 19 (2), 101-117 (1999).
10. Grimalsky V. V., Kremenetsky I., Cheremnykh O. K., Rapoport Yu. G. Spatial and frequency filtration properties of ULF EM radiation of lithospheric origin in the lithosphere-ionosphere-magnetosphere system. In: Hayakawa M., and Molchanov O. A. (Eds.) Seismo Electromagnetics: Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling, 363-370 (TERRUPUB, Tokyo, 2002).
11. Martinenko S. I., Fuks I. M., Shubova R. S. Ionospheric electric-field influence on the parameters of VLF signals connected with nuclear accidents and earethquakes. J. Atmospheric Electrricity, 16 (3), 259-269 (1996).
12. Grimalsky V. V., Hayakawa M., Ivchenko V. N., et al. Penetration of an electrostatic field from the lithosphere into the ionosphere and its effect on the D-region before earthquakes. JASTP (2002; In press).
13. Gotynyan O. E., Ivchenko V. M., Rapoport Yu. G. Model of the internal gravity waves excited by lithospheric greenhouse effect gases. Kosm. nauka tehnol. Dodatok, 7 (2), 26-33 (2001).
14. Gohberg M. B., Shalimov S. L. Lithospheric-ionospheric coupling and its modeling Russian. J. Earth Sciences, 2 (2) (2000).
15. Molchanov O. A., Hayakawa M., Afonin V. V., et al. Possible influence of siesmicity by gravity waves on the ionospherivc equatorial anomaly from data of IK-24 satellite 1. Search for idea of seismo-ionosphere coupling. In: Hayakawa M., and Molchanov O. A. (Eds) Seismo Electromagnetics: Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling, 287-296 (TERRUPUB, Tokyo, 2002).
16. Molchanov O. A., Hayakawa M., Afonin V. V., et al. Possible influence of siesmicity by gravity waves on the ionospherivc equatorial anomaly from data of IK-24 satellite. 2. Equatorial anomaly and small-scale ionospheric turbulence. In: Hayakawa M., and Molchanov O. A. (Eds.) Seismo Electromagnetics: Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling, 287-296 (TERRUPUB, Tokyo, 2002).
17. Linkov E. M., Petrova L. N., Osipov K. Seismogravity oscillation of Earth and connected with them ionospheric disturbances. DAN USSR, 5, 1095-1098 (1990) [in Russian].
18. Hines C.O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights. Can. J. Phys., 38, 1441-1481 (1960).
19. Molchanov O. A., Hayakawa M. Subionospheric VLF signal perturbations possibly related to earthquakes. J. Geophys. Res., 103 (A8), 17489-17504 (1998).
20. Popov K. V., Liperovskiy V. A., Alimov O. A. Modification of spectra of night ionospheric F2 layer density variations during the periods of earthquake preparation. Physics of the Earth, No. 1, 93-96 (1996) [in Russian].
21. Ossakov S. Spread-F theories - a review. J. Atmospheric and Terrestr. Phys., 43 (5-6), 437-452 (1981).
22. McDaniel R. D., Hysell D. L. Models and DE observations of internal-regime irregularities in equatorial spread F. J. Geophys. Res., 102 (A10), 22,233-22,246 (1997).
23. Liperovsky V. A., Meister C. V., Popov K. V., et al. On the time scales of some seismo-ionospheric effects. In: Hayakawa M., and Molchanov O. A. (Eds.) Seismo Electromagnetics: Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling, 325-327 (TERRUPUB, Tokyo, 2002).
24. Meister C. V., Liperovskaya E. V., Molchanov O. A., et al. To the question of spatial scales of seismo-ionospheric effects. In: Hayakawa M., and Molchanov O. A. ( Eds.) Seismo Electromagnetics: Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling, 329-331 (TERRUPUB, Tokyo, 2002).
25. Kendall P. C., Pickering W. M. Magnetoplazma diffusion at F2-region altitudes. Planet Space Sci., 15, 825-833 (1967).
26. Genkin L. G., Eruhimov L. M., Myasnikov E. N., Shvarts M. M. To the question of generation and buoyancy of isothermal ionospheric and chromospheric“bubbles”. Izvestiya Vuzov. Radiofizika, 30, 567-577 (1987) [in Russian].
27. Gershman B. N. Dynamics of ionospheric plasma. (Nauka, Moscow, 1974) [in Russian].
28. Huang C. S., Kelley C. Nonlinear evolution of equatorial spread of F2. Gravity wave seeding of Rayleigh-Taylor instability. J. Geophys. Res., A101, 293-302 (1996).
29. Sazonov S. V. Nonlinear oscillating regime of electromagnetic disturbances in equatorial region F. Geomagnetism and Aeronomy, 30, 440-445 (1990).
30. Miller C. A. Electrodynamics of midlatitude spread F 2. A new theory of gravity wave electric fields. J. Geophys. Res., 102, 11.533-11.538 (1997).

31. Huang C.-S., Miller C. A., Kelley M. C. Basic properties and gravity wave initiation of the midlatitude F region instability. Radio Sci., 29, 395-405 (1994).