RU2676235C1 - Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда - Google Patents

Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда Download PDF

Info

Publication number
RU2676235C1
RU2676235C1 RU2017138295A RU2017138295A RU2676235C1 RU 2676235 C1 RU2676235 C1 RU 2676235C1 RU 2017138295 A RU2017138295 A RU 2017138295A RU 2017138295 A RU2017138295 A RU 2017138295A RU 2676235 C1 RU2676235 C1 RU 2676235C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ionosphere
earthquake
epicenter
critical frequency
ionosonde
Prior art date
Application number
RU2017138295A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Александрович Пулинец
Сергей Леонидович Гузовский
Наталья Викторовна Разумова
Валентина Викторовна Костенко
Алексей Дмитриевич Линьков
Original Assignee
Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") filed Critical Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority to RU2017138295A priority Critical patent/RU2676235C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2676235C1 publication Critical patent/RU2676235C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/01—Measuring or predicting earthquakes

Landscapes

  • Remote Sensing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для краткосрочного прогноза землетрясений. Сущность: осуществляя вертикальное зондирование ионосферы с ионозонда, непрерывно наблюдают критическую частоту отражения. Вычисляют разницу между средним распределением критической частоты за предыдущие пять суток и текущим распределением отклонения критической частоты от невозмущенного значения. При этом положение максимального отклонения критической частоты принимают за проекцию эпицентра землетрясения на ионосферу. Положение эпицентра землетрясения на земной поверхности определяют путем проецирования вдоль геомагнитной силовой линии от центра аномалии в ионосфере, принимая координаты точки на поверхности земли за координаты прогнозируемого эпицентра. Причем при получении нескольких распределений берут среднее положение проекции эпицентра. Измеряют максимальный размер аномалии в ионосфере и производят оценку магнитуды ожидаемого землетрясения. Технический результат: повышение точности прогноза. 4 ил.

Description

Изобретение относится к сейсмологии, а именно к краткосрочному прогнозу землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда.
Из уровня техники известны способы краткосрочного прогноза землетрясений, например, способ зондирования ионосферы, тропосферы, геодвижений и комплекс для его реализации (см. RU2502080C2, 20.12.2013) (1), включающий определение параметров ионосферы и тропосферы по сигналам космических аппаратов. Для этого учитываются данные с ионозондов КА данные со станций наклонного зондирования ионосферы, моделей ионосферы и тропосферы, рассчитывают поля распределения интегральной концентрации заряженных частиц, профиля электронной концентрации в ионосфере над пунктом зондирования, вертикального профиля влажности и плотности воздуха в тропосфере над пунктом зондирования.
Недостатком данного способа (1) является его недостаточная точность, обусловленная тем, что прогнозирование землетрясений осуществляется на основании небольшого количества анализируемых предвестников.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения (см. RU2560094, 20.08.2015) (2), который заключается в применении решетки приемных станций спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS путем восстановления пространственного распределения полного электронного содержания ионосферы по данным радиопросвечивания атмосферы сигналами ГЛОНАСС/GPS. Для этого способ реализуется спутниковыми радионавигационными системами ГЛОНАСС/GPS и протяженной решеткой двухчастотных приемников, обеспечивающих прием и обработку сигналов.
Данный способ позволяет получить более точную информацию о возможном землетрясении, по сравнению с аналогом (1), однако посредством способа (2) также невозможно получить точную и полную информацию о возможном землетрясении.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности краткосрочного прогноза землетрясений.
Заявленный технический результат достигается за счет создания способа краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда, включающего непрерывный мониторинг критической частоты и вычисление разницы между средним распределением критической частоты за предыдущие 5 суток и текущим распределением отклонения критической частоты от невозмущенного значения за двое суток до землетрясения, при этом положение максимального отклонения критической частоты принимают за проекцию эпицентра землетрясения на ионосферу, положение эпицентра землетрясения на земной поверхности определяют путем проецирования вдоль геомагнитной силовой линии от центра аномалии в ионосфере, координаты точки на поверхности земли принимают за координаты прогнозируемого эпицентра, при получении нескольких распределений, берется среднее положение проекции эпицентра, в соответствии с определением размера зоны подготовки землетрясения, радиус которой равен:
R = 100.43M (км),
далее измеряют максимальный размер аномалии в ионосферы и производится оценка магнитуды ожидаемого землетрясения:
M=lg(R)/0.43.
Заявленный способ проиллюстрирован следующими фигурами:
Фиг. 1 - высотно-частотная характеристика ионосферы, называемая ионограммой;
Фиг. 2 - распределения отклонения критической частоты от невозмущенного значения за двое суток до землетрясения,
Фиг. 3 - распределения отклонения критической частоты от невозмущенного значения за сутки до землетрясения,
Фиг. 4 - распределения отклонения критической частоты от невозмущенного значения на следующие сутки после землетрясения.
На фиг. 2-4 звездочкой обозначен эпицентр землетрясения.
Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с помощью спутникового ионозонда осуществляется следующим образом.
Спутниковый ионозонд представляет собой импульсный радиолокатор, работающий в диапазоне собственных плазменных частот ионосферы (0.1 - 20 МГц). В зависимости от частоты излучаемого радиоимпульса, он отражается от различных высот ионосферы в точке, где частота импульса равна плазменной частоте:
Основными информационными параметрами ионозонда являются время задержки отраженного от ионосферы импульса относительно момента зондирования и частота зондирования.
Как видно из формулы (1), квадрат частоты отражения сигнала пропорционален концентрации электронов в ионосфере ne.
Figure 00000001
(1)
Таким образом, в результате полного цикла зондирования получается высотно-частотная характеристика ионосферы, называемая ионограммой (Фиг.1).
На фигуре 1 по вертикальной оси показана кажущаяся дальность, равная половине времени задержки, умноженной на скорость света, а по горизонтальной оси - частоты в МГц. Сигнал отражается от ионосферы до тех пор, пока частота зондирования ниже максимальной частоты отражения, называемой критической и обозначаемой foF2, соответствующей максимальной концентрации электронов в ионосфере. Ионосфера наиболее чувствительна к внешним воздействиям в области критической частоты, поэтому при картировании ионосферы в первую очередь исследуют вариации критической частоты. Как было установлено исследованиями, перед землетрясениями (ЗМТ) над областью подготовки сейсмического события образуются крупномасштабные аномалии электронной концентрации, которые могут быть зарегистрированы с помощью спутникового ионозонда. Регистрация этих аномалий, их непрерывный мониторинг позволяют определить все три основных параметра, необходимые для краткосрочного прогноза: место, время и магнитуду грядущего ЗМТ.
Процесс прогноза осуществляется следующим образом:
Проводится непрерывный мониторинг критической частоты и рассчитывается разница между средним распределением критической частоты за предыдущие 5 суток и текущим распределением (фиг. 2-4).
Положения максимального отклонения критической частоты принимается за проекцию эпицентра землетрясения на ионосферу. Положение эпицентра землетрясения на земной поверхности определяется путем проецирования вдоль геомагнитной силовой линии от центра аномалии в ионосфере. Координаты точки на поверхности земли принимаются за координаты прогнозируемого эпицентра. Если получено несколько распределений, берется среднее положение проекции эпицентра.
В соответствии с определением размера зоны подготовки землетрясения [3], радиус которой равен:
R = 100.43M (км)
Измеряется максимальный размер аномалии в ионосферы и производится оценка магнитуды ожидаемого ЗМТ.
M=lg(R)/0.43
Согласно статистическим исследованиям ионосферных предвестников землетрясений, они появляются, в среднем, за 5 суток до ЗМТ. На фиг. 5 представлено статистическое распределение ионосферных аномалий перед ЗМТ по данным спутника ДЕМЕТЕР (5742 ЗМТ), полученным за 7 лет непрерывного мониторинга. Видно, что максимум распределения соответствует -5 суткам относительно дня ЗМТ.
По пространственному распределения ионосферной аномалии критической частоты определяется положение эпицентра будущего землетрясения.
По размеру аномалии в ионосфере оценивается магнитуда будущего землетрясения.
День землетрясения определяется в пределах 1-5 суток после обнаружения аномалии в ионосфере.
Таким образом, применение данного способа дает возможность определять с точностью до 1-5 суток определять такие параметры, как магнитуда и эпицентр землетрясения.

Claims (1)

  1. Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда, включающий непрерывный мониторинг критической частоты и вычисление разницы между средним распределением критической частоты за предыдущие 5 суток и текущим распределением отклонения критической частоты от невозмущенного значения, при этом положение максимального отклонения критической частоты принимают за проекцию эпицентра землетрясения на ионосферу, положение эпицентра землетрясения на земной поверхности определяют путем проецирования вдоль геомагнитной силовой линии от центра аномалии в ионосфере, координаты точки на поверхности земли принимают за координаты прогнозируемого эпицентра, при получении нескольких распределений берется среднее положение проекции эпицентра, в соответствии с определением размера зоны подготовки землетрясения, радиус которой равен: R=100.43М (км), далее измеряют максимальный размер аномалии ионосферы и производится оценка магнитуды ожидаемого землетрясения: M=lg(R)/0.43.
RU2017138295A 2017-11-03 2017-11-03 Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда RU2676235C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138295A RU2676235C1 (ru) 2017-11-03 2017-11-03 Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138295A RU2676235C1 (ru) 2017-11-03 2017-11-03 Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2676235C1 true RU2676235C1 (ru) 2018-12-26

Family

ID=64753630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017138295A RU2676235C1 (ru) 2017-11-03 2017-11-03 Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2676235C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113325469A (zh) * 2020-02-28 2021-08-31 中国科学院国家空间科学中心 一种地震电离层tec关联分析方法
CN113406609A (zh) * 2021-06-04 2021-09-17 哈尔滨工业大学 一种天波雷达探测电离层突发异常结构方法
CN113945927A (zh) * 2021-09-17 2022-01-18 西南林业大学 一种通过体散射优化的反演森林冠层高度方法
WO2022224102A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 Ionoterra Ltd. Method for short-term prediction of earthquake parameters using ionospheric precursors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256199C2 (ru) * 2003-05-14 2005-07-10 Московский государственный университет леса Способ прогнозирования параметров землетрясения
RU2560094C2 (ru) * 2013-12-03 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт прикладной геофизики имени академика Е.К.Федорова" (ФГБУ "ИПГ") Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256199C2 (ru) * 2003-05-14 2005-07-10 Московский государственный университет леса Способ прогнозирования параметров землетрясения
RU2560094C2 (ru) * 2013-12-03 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт прикладной геофизики имени академика Е.К.Федорова" (ФГБУ "ИПГ") Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
К.П. Борисов, В.Ф. Смирнов. Вариации критической частоты слоя F2 во время землетрясения 16 сентября 2004 года на востоке Якутии. / Вестник Якутского государственного университета, 2008, т.5, N3, стр.116-119. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113325469A (zh) * 2020-02-28 2021-08-31 中国科学院国家空间科学中心 一种地震电离层tec关联分析方法
CN113325469B (zh) * 2020-02-28 2023-10-13 中国科学院国家空间科学中心 一种地震电离层tec关联分析方法
WO2022224102A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 Ionoterra Ltd. Method for short-term prediction of earthquake parameters using ionospheric precursors
US11822028B2 (en) 2021-04-19 2023-11-21 Ionoterra Ltd. Method for short-term prediction of earthquake parameters using ionospheric precursors
CN113406609A (zh) * 2021-06-04 2021-09-17 哈尔滨工业大学 一种天波雷达探测电离层突发异常结构方法
CN113406609B (zh) * 2021-06-04 2022-11-29 哈尔滨工业大学 一种天波雷达探测电离层突发异常结构方法
CN113945927A (zh) * 2021-09-17 2022-01-18 西南林业大学 一种通过体散射优化的反演森林冠层高度方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2676235C1 (ru) Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда
JPH11510252A (ja) 雷ロケーティングシステム
RU2379709C1 (ru) Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения
Mitch et al. Local ionosphere model estimation from dual-frequency global navigation satellite system observables
RU2560094C2 (ru) Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения
Li et al. Forest-height inversion using repeat-pass spaceborne polInSAR data
Sha'ameri et al. Reliability of seismic signal analysis for earthquake epicenter location estimation using 1 Hz GPS kinematic solution
RU2333507C2 (ru) Способ для определения ионосферной ошибки дальностей по двухчастотным измерениям
RU2620925C1 (ru) Способ определения направления и дальности до источника сигналов
Afraimovich et al. The mid-latitude field-aligned disturbances and their effect on differential GPS and VLBI
RU2748132C1 (ru) Способ обнаружения возможности наступления цунами
Wood et al. Localization of individual lightning discharges via directional and temporal triangulation of sferic measurements at two distant sites
Nykiel et al. The possibility of estimating the height of the ionospheric inhomogeneities based on TEC variations maps obtained from dense GPS network
KR20180060682A (ko) 실시간 지표변형 측정을 위한 gnss 단일 주파수 rtk 측위 기법
Nilsson et al. Water vapour tomography using GPS phase observations: Results from the ESCOMPTE experiment
Marzano Remote Sensing of Volcanic Ash Cloud During Explosive Eruptions Using Ground-Based Weather RADAR Data Processing [In the Spotlight]
RU2332692C1 (ru) Способ предсказания землетрясений
RU154138U1 (ru) Устройство обнаружения ионосферных образований с мелкомасштабными неоднородностями
Saleem et al. Analysis and Mitigation of Tropospheric Error Effect on GPS Positioning Using Real GPS Data
de Haan Estimates of Mode-S EHS aircraft derived wind observation errors using triple collocation
Choudhury Analysing Locata positioning technology for slow structural displacement monitoring application
Jgouta et al. Usage of a correction model to enhance the evaluation of the zenith tropospheric delay
Munoz-Martin et al. Untangling the GNSS-R coherent and incoherent components: Experimental evidences over the ocean
Cornman et al. The detection of upper level turbulence via GPS occultation methods
Amielh et al. Importance of the Antenna Model to Assess GNSS Multipath in Airport Environments