Способ краткосрочного прогноза землетрясений по данным вертикального зондирования ионосферы с ионозонда

Авторы патента:

Костенко Валентина Викторовна (RU)

Разумова Наталья Викторовна (RU)

Гузовский Сергей Леонидович (RU)

Линьков Алексей Дмитриевич (RU)

Пулинец Сергей Александрович (RU)

G01V1/00 - Сейсмология; сейсмическая или акустическая разведка

G01S13/88 - радиолокационные или аналогичные системы, специально предназначенные для особого применения (G01S 13/89-G01S 13/95 имеют преимущество; электромагнитная разведка или обнаружение объектов, например обнаружение поля в ближней зоне, G01V 3/00)

Владельцы патента RU 2676235:

Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") (RU)

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.

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 = 10^0.43M (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 n_e.

(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 f_oF2, 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 = 10^0.43M (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.

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=10^0.43М (км), далее измеряют максимальный размер аномалии ионосферы и производится оценка магнитуды ожидаемого землетрясения: M=lg(R)/0.43.

Изобретение относится к области вычислительной техники для сбора сейсмических данных. Технический результат заключается в исключении потери сейсмических данных.

Способ сейсмической разведки // 2674524

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Заявлен способ сейсмической разведки, который основан на повторном возбуждении колебаний, регистрации сейсмических записей, преобразовании записей в изображения среды и формировании разностных исходных записей или сформированных по таким записям изображений.

Способ обнаружения неструктурных элементов геологического разреза по сейсмограммам общего выноса // 2674419

Изобретение относится к области сейсморазведки, а именно к методам построения разрезов геологической среды по сейсмическим данным (сейсмических разрезов), позволяющий, используя различие свойств отраженных и рассеянных событий на сейсмограммах общего выноса, более устойчиво (надежно) и с меньшими затратами локализовать области рассеяния (дифракции).

Виброщуп контроля плотности грунта морского дна // 2673506

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изучения поведения участков грунта с нарушенной и измененной плотностью в том числе на морском дне и на дне других водоемов.

Способ определения центра сейсмических колебаний и сейсмодатчик для его реализации // 2672811

Изобретение относится к сейсмологии и, в частности, может быть использовано для проведения широких научных исследований в сфере сейсмологии. Предложен способ определения центра сейсмических колебаний, согласно которому сейсмодатчики размещают на поверхности и в земле с понижением уровня углубления в различных точках зоны предполагаемой сейсмической активности.

Способ мониторинга для прогнозирования сейсмической опасности // 2672785

Изобретение относится к области геофизического мониторинга и может быть использовано для прогнозирования сейсмической опасности. Сущность: на контролируемой территории размещают пункты мониторинга.

Способ контроля линии электропитания, содержащейся в сейсмическом кабеле, соответствующая система и машиночитаемый носитель информации // 2672768

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Предложен способ контроля линии электропитания, содержащейся в сейсмическом кабеле и проходящей вдоль сейсмического кабеля, причем сейсмический кабель дополнительно содержит: множество сейсмических датчиков, размещенных вдоль сейсмического кабеля, множество контроллеров, размещенных вдоль сейсмического кабеля, оптическую линию передачи, проходящую вдоль сейсмического кабеля, для передачи информационных сигналов из или в контроллеры.

Морская сейсморазведка с использованием буксируемых компонентов, находящихся ниже поверхности воды // 2672044

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ в зонах, покрытых ледовым покровом. Согласно заявленному решению предложена морская сейсморазведочная аппаратура для судна, при этом аппаратура содержит множество буксируемых компонентов, получающих сейсмические данные, при этом буксируемые компоненты буксируются судном в горизонтальной расстановке и погружены на первые уровни ниже поверхности воды, по меньшей мере один первый приемопередатчик, расположенный на судне, при этом по меньшей мере один первый приемопередатчик излучает первый сигнал и обнаруживает первую информацию о положении буксируемых компонентов в горизонтальной расстановке по первому сигналу, и по меньшей мере один второй приемопередатчик, буксируемый с судна и погруженный на второй уровень ниже поверхности воды, при этом по меньшей мере один второй приемопередатчик излучает второй сигнал и обнаруживает вторую информацию о положении буксируемых компонентов по второму сигналу.

Способ динамической коррекции отраженных волн с использованием преломленных волн // 2670358

Изобретение относится к способам обработки сейсмической записи и может быть использовано в процессе коррекции динамических характеристик отраженных волн за неоднородность условий возбуждения и регистрации.

Способ сбора в накопительном устройстве, отличном от центральной станции, данных, поступающих от нескольких устройств сбора сейсмических данных // 2669513

Изобретение относится к системам сбора сейсмических данных. Технический результат – обеспечение возможности полевому оператору вызывать и обрабатывать данные от устройств сейсмических данных без какой-либо связи с лабораторией (управляющей центральной станцией).

Метод дистанционого обнаружения и анализа объектов // 2669190

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу дистанционного досмотра и анализа объектов с измерением диэлектрических характеристик объектов в реальном времени и основан на свойствах волновых процессов на границах двух сред.

Бортовая радиолокационная станция дистанционно управляемого летательного аппарата // 2668995

Изобретение относится к области радиолокации, в частности радиолокационным станциям, устанавливаемым на подвижных объектах. Достигаемый технический результат – обеспечение скрытности работы при обнаружении целей.

Мобильная радиолокационная станция // 2662447

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в мобильных радиолокационных станциях (РЛС) для контроля воздушного пространства, например, обнаружения, измерения координат, опознавания, сопровождения и распознавания целей, а также при модернизации РЛС.

Способ формирования радиотеплового изображения // 2661491

Изобретение относится к пассивным радиотеплолокационным системам (РТЛС) наблюдения миллиметрового диапазона длин волн, предназначенным для формирования радиотеплового изображения объектов в зоне обзора.

Способ трассового сопровождения воздушных маневрирующих источников радиоизлучения по пеленговой информации от однопозиционной системы радиотехнической разведки воздушного базирования // 2660498

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для осуществления трассового сопровождения подвижных маневрирующих источников радиоизлучений (ИРИ) с помощью однопозиционных систем радиотехнической разведки (СРТР) воздушного базирования.

Станция активных помех // 2660469

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и предназначено для использования в комплексах радиоэлектронного подавления, в частности может использоваться в аппаратуре радиотехнической защиты летательных аппаратов (ЛА).

Мобильный радиолокационный комплекс для обнаружения средств поражения и противодействия этим средствам // 2658640

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для обнаружения средств поражения и противодействия им. Достигаемым техническим результатом является расширение функциональных возможностей мобильной трехкоординатной радиолокационной станции (РЛС) обнаружения.

Способ бескалибровочного радиометрического измерения эффективного коэффициента излучения шероховатой подстилающей поверхности // 2655610

Изобретение относится к способам обработки данных дистанционного радиометрического зондирования поверхности Земли. Сущность: радиометр располагают над подстилающей поверхностью на такой высоте, при которой вкладом слоя атмосферы в радиометрический сигнал от поверхности можно пренебречь.

Радиолокационный уровнемер для измерения объема сыпучих продуктов в резервуарах // 2653578

Радиолокационный уровнемер для измерения объема сыпучих продуктов в резервуарах. Изобретение относится к контролю и измерению объема сыпучих продуктов в резервуарах и может быть использовано в химической, горнодобывающей, строительной отраслях, а также на различных предприятиях, где эксплуатируют резервуары, заполняемые сыпучими веществами.

Способ радиолокационного измерения уровня с разделением сигнала // 2652261

Изобретение относится к радиолокационному измерителю уровня. Техническим результатом является улучшенное функционирование радиолокационного измерителя уровня в условиях влияния узкополосных помех.