Способ краткосрочного прогноза землетрясений
METHOD FOR SHORT-TERM EARTHQUAKE PREDICTION

Изобретение относится к геофизике, а именно к способу краткосрочного прогноза землетрясений с использованием данных наземно-космического мониторинга.
8
Известен способ прогнозирования землетрясений (патент WO 2013/096997 МПК G01V 7/06), опубликовано: 04.07.2013). Прогноз землетрясений включает одновременное периодическое измерение вариаций гравитационной постоянной в двух взаимно перпендикулярных направлениях и силы тяжести, минимум, в трех пунктах регистрации и определение на основе зарегистрированных аномалий времени, силы и места эпицентра землетрясения с дополнительной регистрацией гравитационной постоянной одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, повернутых по отношению к первым измерениям под углом 45°, определение аномальных вариаций зарегистрированных значений гравитационной постоянной и силы тяжести, определение моментов времени начала аномальных вариаций, зарегистрированных на каждом пункте измерения, осуществление идентификации зарегистрированных аномальных вариаций на всех пунктах регистрации, отождествление идентифицированных аномалий с прохождением тектонических волн под пунктами регистрации, определении средней скорости движения тектонической волны, определении разницы во времени начальных моментов регистрации аномальных вариаций между двумя пунктами регистрации для всех возможных сочетаний, составление координатной матрицы карты исследуемой территории и для каждой точки этой матрицы, отождествлении ее с мнимым эпицентром землетрясения, задание начального момента времени мнимого землетрясения, используя значение средней скорости тектонической волны, вычисление начальных моментов времени вступления мнимой тектонической волны для каждого пункта регистрации, вычисление разницы между начальными моментами времени вступления мнимой тектонической волны между каждой парой пунктов регистрации во всех сочетаниях и вычитание из нее разницы фактически определенных значений начальных моментов вступлений тектонической волны для аналогичных сочетаний пар пунктов регистрации, определение отклонения во времени фактических и теоретических значений для каждой ячейки координатной матрицы, составление координатных матриц временных отклонений для каждой пары пунктов регистрации во всех сочетаниях, определение на каждой матрице области с наименьшими отклонениями вычисленных значений, сопоставление между собой всех составленных матриц, выделение зоны перекрытия максимального числа областей с наименьшими отклонениями, принимаемой за местоположение эпицентра прогнозируемого землетрясения, фиксирование времени момента завершения записи аномальных вариаций, по которому судят о моменте начала землетрясения, а по графикам зависимости периода аномалии и амплитуды аномалии от магнитуды судят о магнитуде землетрясения, определение для каждого пункта измерений числа аномальных вариаций с идентичными характеристиками, по которому судят о количестве прогнозируемых землетрясений, построение статистически достоверного графика зависимости между частотой или периодом зарегистрированных аномальных вариаций гравитационной постоянной и расстоянием от регистрирующего пункта до эпицентра землетрясения на основании записей уже произошедших землетрясений, вычисление частотного спектра или периодограммы зарегистрированных аномальных вариаций гравитационной постоянной во всех пунктах регистрации, по графику определение вероятного расстояния от каждого регистрирующего пункта до вероятного эпицентра прогнозируемого землетрясения, принятие вычисленного расстояния за радиус окружности с центром в пункте регистрации и на карте нанесение окружности с вычисленными радиусами вокруг каждого пункта регистрации, при этом область перекрытия максимального числа окружностей принимают за область эпицентра прогнозируемого землетрясения, регистрацию аномальных отклонений показаний наклономера, определение аномальных отклонений, совпадающих по времени с аномальными вариациями гравитационной постоянной и силы тяжести, определение азимутов направлений преимущественных отклонений наклономера на основании построения диаграммы направленности для каждого пункта регистрации и проведение на карте через пункты регистрации прямых по этим азимутам, при этом область максимального пересечения прямых принимают за область эпицентра прогнозируемого землетрясения, определение момента первого вступления вариаций силы тяжести и принятие его за вступление продольной тектонической волны, определение момента первого вступления аномальных вариаций зарегистрированных значений гравитационной постоянной и принятие его за вступление поперечной тектонической волны, отождествление кинематики движения тектонической и сейсмической волн и определение местоположения эпицентра землетрясения с помощью сейсмологического метода засечек.
Недостатком известного технического решения является низкая достоверность определения места прогнозируемого землетрясения, связанная с учетом записей уже произошедших землетрясений, которые характеризуются различными скоростями обусловливающих их тектонических волн (в том числе приливных волн от различных источников), что затрудняет получение статистически достоверной информации при их сравнении.
8
y
y
2
1
3
2
0
1
2
3
1
2
3
Известен способ определения параметров землетрясения (патент РФ №2302020, МПК G01V 9/00), опубликовано: 10.08.2006). Определение параметров землетрясения включает регистрацию показателей, характеризующих изображения подстилающей поверхности, в виде зависимости амплитуды сигнала A (x, y) от пространственных координат по нескольким каналам приема, совместную обработку изображений каналов приема, прогнозирование землетрясений по числовым характеристикам результирующего сигнала, осуществление визуальными наблюдениями с орбитальной станции обнаружения протяженных гряд облачных линейных аномалий и их одновременную съемку видеокамерой и гиперспектрометром на спектральных линиях атома водорода, отслеживание изменения суммы среднеквадратических значений сигналов в каналах приема на последовательных витках, определение постоянной времени T переходного процесса как  прогнозирование времени удара t≈4,7T и магнитуды удара (M) из соотношения 1gt[сут]=0,54M-3,37, отождествление координаты очага землетрясения с координатами снимков облачных линейных аномалий, где Δt=t-t=t-t - интервал времени между последовательными съемками на витках; σ - предельная величина результирующего сигнала, при котором происходит удар;  где σ, σ, σ - сумма среднеквадратических значений сигналов в каналах приема в моменты измерений t, t, t.
Недостатком известного технического решения является низкая достоверность прогнозирования времени ожидаемого землетрясения, обусловленная использованием статистической обработки данных для нестационарного и, в связи с этим, нестабильного и имеющего низкую воспроизводимость при проведении измерений переходного процесса.
Наиболее близким техническим решением является эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений (Дода Л.Н. Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений / Л.Н. Дода, И.В. Степанов, В.Л. Натяганов // Доклады Академии наук: сер. Геофизика - 2013. - Т. 453. - №5. - стр. 551-552).
Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений заключается в том, что:
1) определяют прогнозную дату землетрясения исходя из того, что землетрясения происходят в среднем на 14-е или 21-е сутки после геоэффективных явлений на Солнце типа корональных выбросов массы или солнечных вспышек, по формуле:
s
где d - дата геоэффективного события, вызывающего на Земле геомагнитные возмущения, а значение n (число кэррингтоновых циклов Солнца) обычно равно 0, иногда 1 и еще реже 2;
2) определяют пространственное положение сейсмомагнитных меридианов, представляющих собой проекции на геоид наиболее возмущенной совокупности силовых трубок геомагнитного поля, спровоцированного геомагнитными возмущениями от геоэффективного явления на Солнце, по формуле:
s
s
*
*
*
s
где j=i+1 при k(i+1)-k(i)≥2; i=0…8; λ, ϕ - долгота и широта точки на сейсмомагнитном меридиане, λ - долгота подсолнечной точки из Астрономического ежегодника на дату d геоэффективного явления на Солнце; i=0 для долготы по Гринвичу (λ=0); j - порядковый номер особого трехчасового интервала, на котором выполняется условие возникновения цепочки возможных землетрясений (разность соседних значений k геомагнитных Кр индексов не менее 2); коэффициент γ=tg11°≈0,19, который берется со знаком "плюс" при |γϕ|<λ где λ - долгота сейсмомагнитного меридиана на экваторе; λ=λ-45°⋅j. При этом, так как неравенство k(i+1)-k(i)≥2 может быть выполнено для нескольких значений i из интервала от 0 до 8, то формула (2) может определять несколько сейсмомагнитных меридианов, соответствующих различным j;
3) определяют вероятные места возникновения землетрясений как окрестности пересечений сейсмомагнитных меридианов с литосферными разломами, которые совпадают с границами литосферных плит по модели Берда, накопившими на границах литосферных плит достаточный для сброса упругой энергии потенциал механических напряжений и деформаций;
4) определяют по космическим снимкам окрестность над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура, указывающая на место, где механические напряжения и деформации приближаются к пределу, за которым следует разрыв сплошности земных недр, т.е. происходит землетрясение;
4) определяют магнитуду прогнозируемого землетрясения исходя из определенного по космическому снимку максимального линейного размера облачной сейсмоиндуцированной структуры по формуле:
0
где L - максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры, L=1 км.
Недостатками известного технического решения является низкая точность при определении времени наступления прогнозируемого землетрясения ввиду того, что в формуле (1) используется расширенный допуск при определение времени прогнозируемого землетрясения: ±2 и отсутствие в существенных признаках приливной волны, в то время, как эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений может быть модельно обоснована за счет анализа физических процессов, протекающих при твердотельных литосферных приливах и распространении приливных волн (Дода Л.Н. Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений / Л.Н. Дода, И.В. Степанов, В.Л. Натяганов // Доклады Академии наук: сер. Геофизика - 2013. - Т. 453. - №5. - стр. 553).
Задачей предложенного технического решения является повышение точности при определении времени наступления прогнозируемого землетрясения. Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения определяют пространственное положение сейсмомагнитных меридианов, вероятные места возникновения землетрясений как окрестности радиусом не более 770 км от пересечений сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит, выявляют на космических снимках окрестность над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура, определяют максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры, определяют магнитуду прогнозируемого землетрясения,
при этом при определении прогнозной даты землетрясения дополнительно определяют в произвольной точке наземного наблюдения дату прохождения через нее лунной приливной волны, определяют в восточном направлении расстояние в градусах по долготе между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с границей литосферных плит, над окрестностью которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура, и определяют прогнозную дату землетрясения по формуле , где D - дата прохождения лунной приливной волны через точку наземного наблюдения; Δλ - расстояние в градусах по долготе, отсчитываемое в восточном направлении, между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с литосферным разломом, в окрестности которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура.
Примеры выполнения предложенного технического решения поясняются чертежами. На Фиг. 1 представлены вероятные места возникновения землетрясений радиусом 770 км в окрестностях пересечения сейсмомагнитных меридианов с границами юга Евразийской плиты и северной и южной границами Анатолийской плиты, на Фиг. 2 - окрестности, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами юга Евразийской плиты и северной и южной границами Анатолийской плиты, на Фиг. 3 - данные ШГМ-3 (канал 2) за 30.04.2014 г. - 21.05.2014 г., на Фиг. 4 - вероятные места возникновения землетрясений в окрестностях пересечения сейсмомагнитных меридианов с границами плиты Альтиплано и западной границей Южно-Американской плиты, на Фиг. 5 - окрестности, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами плиты Альтиплано и западной границей Южно-Американской плиты, на Фиг. 6 - данные ШГМ-4 (канал 1) за 27.08.2015 г. - 17.09.2015 г.
Способ краткосрочного прогноза землетрясений осуществляется следующим образом.
Определяют пространственное положение сейсмомагнитных меридианов, представляющих собой проекции на геоид наиболее возмущенной совокупности силовых трубок геомагнитного поля, спровоцированного геомагнитными возмущениями от геоэффективного явления на Солнце, по формуле (2):
s
λ=±γϕ+(λ-45°⋅j),
s
s
*
*
*
s
где j=i+1 при k(i+1)-k(i)≥2; i=0…8; λ, ϕ - долгота и широта точки на сейсмомагнитном меридиане, λ - долгота подсолнечной точки из Астрономического ежегодника на дату d геоэффективного явления на Солнце; i=0 для долготы по Гринвичу (λ=0); j - порядковый номер особого трехчасового интервала, на котором выполняется условие возникновения цепочки возможных землетрясений (разность соседних значений k геомагнитных Кр индексов не менее 2); коэффициент γ=tg11°≈0,19, который берется со знаком "плюс" при |γϕ|<λ, где λ - долгота сейсмомагнитного меридиана на экваторе; λ=λ-45°⋅j. При этом, так как неравенство k(i+1)-k(i)≥2 может быть выполнено для нескольких значений i из интервала от 0 до 8, то формула (2) может определять несколько сейсмомагнитных меридианов, соответствующих различным j.
Определяют вероятные места возникновения землетрясений как окрестностей радиусом не более 770 км от пересечений сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит.
Данные окрестности, накопившими на границах литосферных плит достаточный для сброса упругой энергии потенциал механических напряжений и деформаций, представляют собой зоны с радиусом не более 770 км (Теоретические исследования поставленных перед ПНИ задач: отчет о ПНИ (промежут.) / Тульский го. ун-т; рук. Протопопов A.А.; исп. С.А. Шопин, Л.Н. Дода, А.А. Любушин, В.Л. Натяганов, А.В. Шитов, B.C. Бобровский, В.А. Ерофеев, С.К. Захаров [и. др.] - Тула, 2015. - 1657 с. - Библиогр.: с. 439-457. - № ГР 114110570150, Инв. №2015-02-28. - стр. 424).
Выявляют на космических снимках окрестность над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура, указывающая на место, где механические напряжения и деформации приближаются к пределу, за которым следует разрыв сплошности земных недр, т.е. происходит землетрясение.
8
Облачные предвестники землетрясений, называемые как облачные линейные аномалии (патент РФ №2302020, МПК G01V 9/00), Опубликовано: 10.08.2006), или облачные линейные структуры (Doda L.N. Earthquakes forecasts following space- and ground-based monitoring / L.N. Doda, V.R. Dushin, V.L. Natyaganov, N.N. Smirnov, I.V. Stepanov // Acta Astronautica. - 2011. - V. 69. - стр. 19), или сейсмоиндикаторы (Дода Л.Н. Космический мониторинг предвестников землетрясений / Л.Н. Дода, Л.А. Пахомов, И.В. Степанов // Наука в России. - 2009. - №6. - стр. 34), или облачные сейсмотектонические индикаторы (Степанов И.В. Подсистема ГИС для решения задач сейсмического мониторинга и прогнозирования // Геоматика. - 2010. - №3. - стр. 99), или облачные сейсмоиндуцированные структуры (Дода Л.Н. Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений / Л.Н. Дода, И.В. Степанов, B.Л. Натяганов // Доклады Академии наук: сер. Геофизика - 2013. - Т. 453. - №5. - стр. 552), кроме линейной формы могут иметь углообразную форму, а также 3- и 4-угольную форму (Дода Л.Н. Космический мониторинг предвестников землетрясений / Л.Н. Дода, Л.А. Пахомов, И.В. Степанов // Наука в России. - 2009. - №6. - стр. 34).
Определяют максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры.
Определяют магнитуду прогнозируемого землетрясения по формуле (3):
0
где L - максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры, L=1 км.
Для определения прогнозной даты землетрясения определяют в произвольной точке наземного наблюдения дату прохождения через нее лунной приливной волны и определяют в восточном направлении расстояние в градусах по долготе между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с границей литосферных плит, над окрестностью которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура, и определяют прогнозную дату d землетрясения по формуле:
где D - дата прохождения лунной приливной волны через точку наземного наблюдения; Δλ - расстояние в градусах по долготе, отсчитываемое в восточном направлении, между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с литосферным разломом, в окрестности которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура.
Использование данной формулы основывается на следующих физических явлениях. Для площадок скольжения и сложного нагружения деформируемой среды в недрах Земли существует уравнение для любой лагранжевой точки (ЛТ), решением которого при плоской деформации является гипоциклоида. Это означает, что земные недра «проворачиваются» внутри эллипсоида приливной волны как в цилиндрической вертушке Бобрякова-Ревуженко-Шемякина при сложном нагружении в виде постоянного поворота поверхностной нагрузки (Дода Л.Н. Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений / Л.Н. Дода, И.В. Степанов, В.Л. Натяганов // Доклады Академии наук: сер. Геофизика - 2013. - Т. 453. - №5. - стр. 553).
При этом каждая ЛТ литосферы через полный период действия лунных приливных сил приблизительно за 14 суток возвращается в свое исходное положение. Такая картина качественно сохраняется в сечениях, перпендикулярных оси вращения геоида, лишь количественно ослабевая к полюсам.
Из изложенного следует, что в рассматриваемом случае средняя угловая скорость смещения ЛТ составляет порядка 26 град/сут. Осреднение связано с неоднородностью геофизической среды. В идеальном варианте однородной среды ЛТ ежесуточно смещается по гипоциклоиде на 26 градусов, что позволяет использовать данное значение для определения на карте изолиний скорости смещения ЛТ и при расчете времени прихода лунной приливной волны в область подготовки землетрясения (окрестности пересечения активного сейсмомагнитного меридиана с границей литосферных плит), отождествляемой с прогнозной датой землетрясения, что учтено в формуле (4).
Пример 1. Прогноз сейсмического события в Эгейском море 24 мая 2014 г. со следующими параметрами:
- дата, время: 24.05.2014, 09:25;
- координаты: 40.3° с.ш.; 25.3° в.д.;
- магнитуда: 6.9;
- глубина гипоцентра, км: 10.
Параметры землетрясения взяты из базы данных Earthquakes Hazard Program геологической службы США, доступные в Интернет по адресу: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/.
1.1 Определение пространственного положения сейсмомагнитных меридианов (ССМ) производится по формуле (2):
Символическая запись СММ (m1), (m2) состоит из ряда блоков, разделенных «-», при этом:
1-й блок - дата геоэффективного солнечного явления, вызывавшего геомагнитные возмущения;
2-й - долгота подсолнечной точки на дату геоэффективного явления, выбрана из Астрономического ежегодника;
3-й - 3-х часовые индексы геомагнитной активности в виде трех подблоков, разделенных точкой с запятой: код вида станции (H - по данным высокоширотных станций, M - среднеширотных, B - станции Боулдере, P - планетарные); номер 3-х часового интервала, в котором наблюдалось геоэффективное геомагнитное возмущение; значения 3-х часовых соседних индексов в шкале от 0 до 8, разделенные запятой;
4-й - долгота СММ на экваторе, рассчитываемая по формуле (2).
Данные Кр-индексов геомагнитной активности (3-х часовых индексов) размещены в открытом доступе в Интернет на сайтах Немецкого исследовательского центра в области наук о Земле (GeoForschungsZentrum Potsdam, GFZ Potsdam) и Центра космической погоды Национального управления океанографических и атмосферных исследований (NOAA Space Weather Prediction Center, SWPC).
1.2 Определение вероятных мест возникновения землетрясений как окрестностей радиусом не более 770 км от пересечений сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит производится в следующей последовательности.
Строятся линии СММ на карте в проекции Меркатора и определяются вероятные места возникновения землетрясений как окрестности (круговые зоны) радиусом 770 км с центрами в точках пересечения СММ с границами плит, показанными на Фиг. 1 толстыми линиями. Вероятные места возникновения землетрясений - окрестности с радиусом R=770 км - определены от пересечения СММ (m1) с границами юга Евразийской плиты (СММ (m1)) - окрестность A и северной и южной границ Анатолийской плиты и СММ (m2) - окрестности B и C.
Центр окрестности A: (38.9° с.ш., 12.0° в.д.).
Центр окрестности B: (40.7° с.ш., 30.4° в.д.).
Центр окрестности C: (34.4° с.ш., 32.3° в.д.).
1.3 Выявление на космических снимках окрестности над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура.
Глобальный мониторинг облачного покрова с использованием метеоспутников позволил обнаружить 14.05.2014 г. на снимках облачности со спутника Meteosat-9 ряд участков с облачными сейсмоиндуцированными структурами на обрамлении Анатолийской плиты и ее западной границе с Эгейской плитой (Фиг. 2). Данные участки на Фиг. 2 для удобства их анализа обведены овальной линией, а окрестности над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит обозначены A, B и C.
Из Фиг. 2 видно, что облачные сейсмоиндуцированные структуры присутствуют в окрестностях B и C, что определяет их как вероятные места возникновения землетрясения.
1.4 Определение максимального линейного размера облачной сейсмоиндуцированной структуры. Из всех выявленных на Фиг. 2 облачных сейсмоиндуцированных структур, наибольший линейный размер имеет облачная сейсмоиндуцированная структура, расположенная окрестности B. Таким образом, максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры, определенный по космическому снимку, представленному на Фиг. 2, составляет L=610 км.
1.5 Определение магнитуды прогнозируемого землетрясения производится по формуле (3), ln610=6,4.
1.6 Для последующего определения прогнозной даты землетрясения в точке наземного наблюдения, расположенной в г. Тула (Тульский государственный университет) с координатами (54° с.ш., 37.5° в.д.), определялась дата прохождения через данную точку наземного наблюдения лунной приливной волны с помощью широкополосного градиентометра ШГМ-3, регистрирующего вариации гравитационного поля Земли. На Фиг. 4 приведены данные ШГМ-3 (канал 2) за 30.04.2014 г. - 21.05.2014 г., на которых 1 - аномалия, 2 - низкочастотная составляющая сигнала, 3 - сигнал.
В соответствии с Фиг. 3 дата прохождения лунной приливной волны через точку наземного наблюдения отождествляется с датой регистрируемой аномалии 1 - 09.05.2014 г.
1.7 Определение в восточном направлении расстояния в градусах по долготе между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с границей литосферных плит, над окрестностью которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура.
Расстояние в градусах по долготе, отсчитываемое в восточном направлении, между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с литосферным разломом, в окрестности которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура составляет:
Для вероятного места возникновения землетрясений B:
B
Δλ=180°-37,5°+180°-30,4°=352,9°.
Для вероятного места возникновения землетрясений C:
C
Δλ=180°-37,5°+180°-32,3°=354,8°.
1.8 Определение прогнозной даты землетрясения d проводится по формуле (4). Прогнозная дата землетрясения составляет:
Таким образом, для прогнозируемого землетрясения определены: вероятное место возникновения землетрясения в виде окрестностей B и C (Фиг. 1, 2), магнитуда M=6.4 и прогнозная дата землетрясения - 22.05.2014 г.
Фактическое событие произошло 24.05.2014 г. в окрестности B (Фиг. 2) с магнитудой 6,9.
В соответствии с техническим решением, выбранным за прототип, прогнозная дата землетрясения, определяемая по формуле (1), составляет:
30.04.2014+[(14∨21)±2]=14.05.2014∨21.05.2014±2 сут.
08.05.2014+[(14∨21)±2]=22.05.2014∨29.05.2014±2 сут.
Таким образом, прогнозная дата землетрясения, определенная в соответствии с техническим решением, выбранным за прототип, задается по формуле (1) в виде следующих возможных временных интервалов:
от 12.05.2014 г. до 16.05.2014 г. или
от 19.05.2014 г. до 23.05.2014 г. или
от 20.05.2014 г. до 24.05.2014 г. или
от 27.05.2014 г. до 31.05.2014 г.
Вышеизложенное подтверждает повышение точности при определении времени наступления прогнозируемого землетрясения при использовании предложенного технического решения.
Пример 2. Прогноз сейсмического события в Чили 16 сентября 2015 г. со следующими параметрами:
- дата, время: 16.09.2015, 22:54;
- координаты: 31.6° ю.ш.; 71.7° з.д.;
- магнитуда: 8.3;
- глубина гипоцентра, км: 22.4.
Параметры землетрясения взяты из базы данных Earthquakes Hazard Program геологической службы США, доступные в Интернет по адресу: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/.
1.1 Определение пространственного положения сейсмомагнитных меридианов (ССМ) производится по формуле (2):
Символическая запись СММ (m1), (m2), (m3) состоит из ряда блоков, разделенных «-», при этом:
1-й блок - дата геоэффективного солнечного явления, вызывавшего геомагнитные возмущения;
2-й - долгота подсолнечной точки на дату геоэффективного явления, выбрана из Астрономического ежегодника;
3-й - 3-х часовые индексы геомагнитной активности в виде трех подблоков, разделенных точкой с запятой: код вида станции (H - по данным высокоширотных станций, M - среднеширотных, B - станции Боулдере, P - планетарные); номер 3-х часового интервала, в котором наблюдалось геоэффективное геомагнитное возмущение; значения 3-х часовых соседних индексов в шкале от 0 до 8, разделенные запятой;
4-й - долгота СММ на экваторе, рассчитываемая по формуле (2).
Данные Кр-индексов геомагнитной активности (3-х часовых индексов) размещены в открытом доступе в Интернет на сайтах Немецкого исследовательского центра в области наук о Земле (GeoForschungsZentrum Potsdam, GFZ Potsdam) и Центра космической погоды Национального управления океанографических и атмосферных исследований (NOAA Space Weather Prediction Center, SWPC).
1.2 Определение вероятных мест возникновения землетрясений как окрестностей радиусом не более 770 км от пересечений сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит производится в следующей последовательности.
Строятся линии СММ на карте в проекции Меркатора и определяются вероятные места возникновения землетрясений как окрестности (круговые зоны) радиусом 770 км с центрами в точках пересечения СММ с границами плит, показанными на Фиг. 4 толстыми линиями. Вероятные места возникновения землетрясений - окрестности с радиусом R=770 км - определены от пересечения СММ (m1) и (m2) с южной границей плиты Альтиплано - окрестности A и B и СММ (m3) с западной границей Южно-Американской плиты - окрестность C.
Центр окрестности A: (21.6° ю.ш., 68.5° з.д.).
Центр окрестности B: (21.5° ю.ш., 65.5° з.д.).
Центр окрестности C: (46.7° ю.ш., 76.0° з.д.).
1.3 Выявление на космических снимках окрестности над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит, в которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура.
Глобальный мониторинг облачного покрова с использованием метеоспутников позволил обнаружить 28.08.2015 г. на снимках облачности со спутника GOES-13 в районе центрального Чили L-образный ОСТИ (Фиг. 5). Данный участок на Фиг. 5 для удобства анализа обведен овальной линией, а окрестности над пересечением сейсмомагнитных меридианов с границами литосферных плит обозначены A, B и C.
Из Фиг. 5 видно, что облачная сейсмоиндуцированная структура присутствуют окрестности C, что определяет ее как вероятное место возникновения землетрясения C.
1.4 Определение максимального линейного размера облачной сейсмоиндуцированной структуры. Максимальный линейный размер облачной сейсмоиндуцированной структуры, определенный по космическому снимку, представленному на Фиг. 5, составляет L=2700 км.
1.5 Определение магнитуды прогнозируемого землетрясения производится по формуле (3), ln2700=7,9.
1.6 Для последующего определения прогнозной даты землетрясения в точке наземного наблюдения, расположенной в г. Тула (Тульский государственный университет) с координатами (54° с.ш., 37.5° в.д.), определялась дата прохождения через данную точку наземного наблюдения лунной приливной волны с помощью широкополосного градиентометра ШГМ-4, регистрирующего вариации гравитационного поля Земли. На Фиг. 6 приведены данные ШГМ-4 (канал 1) за 27.08.2015 г. - 17.09.2015 г., на которых 1 - аномалия, 2 - низкочастотная составляющая сигнала, 3 - сигнал.
В соответствии с Фиг. 6 дата прохождения лунной приливной волны через точку наземного наблюдения отождествляется с датой регистрируемой аномалии 1 - 07.09.2015 г.
1.7 Определение в восточном направлении расстояния в градусах по долготе между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с границей литосферных плит, над окрестностью которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура.
Расстояние в градусах по долготе, отсчитываемое в восточном направлении, между точкой наземного наблюдения и пересечением сейсмомагнитного меридиана с литосферным разломом, в окрестности которой присутствует облачная сейсмоиндуцированная структура составляет:
Для вероятного места возникновения землетрясений C:
C
Δλ=180°-76,2°+180°-37,5°=246,3°.
1.8 Определение прогнозной даты землетрясения d проводится по формуле (4). Прогнозная дата землетрясения составляет:
Таким образом, для прогнозируемого землетрясения определены: вероятное место возникновения землетрясения в виде окрестности C (Фиг. 5, 6) магнитуда M=7.9 и прогнозная дата землетрясения - 15.09.2015 г.
Фактическое событие произошло 16.09.2015 г. в районе окрестности C (Фиг. 5, 6) с магнитудой 8,3.
В соответствии с техническим решением, выбранным за прототип, прогнозная дата землетрясения, определяемая по формуле (1), составляет:
27.08.2015+[(14∨21)±2]=10.09.2015∨17.09.2015±2 сут;
02.09.2015+[(14∨21)±2]=16.09.2015∨23.09.2015±2 сут;
03.09.2015+[(14∨21)±2]=17.09.2015∨24.09.2015±2 сут.
Таким образом, прогнозная дата землетрясения, определенная в соответствии с техническим решением, выбранным за прототип, задается по формуле (1) в виде следующих возможных временных интервалов:
от 08.09.2015 г. до 12.09.2015 г. или
от 14.09.2015 г. до 18.09.2015 г. или
от 21.09.2015 г. до 25.09.2015 г. или
от 15.09.2015 г. до 19.09.2015 г. или
от 22.09.2015 г. до 26.09.2015 г.
Вышеизложенное подтверждает повышение точности при определении времени наступления прогнозируемого землетрясения при использовании предложенного технического решения.
Таким образом, предложенное техническое решение при выбранных расчетных соотношениях, приемах и операциях обеспечивает повышение точности при определении времени наступления прогнозируемого землетрясения. Это дает возможность своевременного планирования и проведения комплекса мероприятий и работ, направленных на минимизацию ущерба для населения и объектов хозяйственной инфраструктуры от наступления прогнозируемого катастрофического события - землетрясения.