Карты линейной синхронизации свойств глобального поля низкочастотных сейсмических шумов
Категория: 14-1
УДК 550.334
А.А. Любушин
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
Поле сейсмических шумов с периодами от 2 до 500 мин анализируется по записям 147 широкополосных сейсмических станций глобальной сети IRIS за время регистрации с 01.01.1997 г. по 31.03.2012 г. Для каждой станции вычисляются временные ряды ежедневных значений четырех статистик волновых форм сейсмического шума – логарифма дисперсии, ширины носителя мультифрактального спектра сингулярности, индекса линейной предсказуемости, минимальной нормализованной энтропии распределения квадратов ортогональных вейвлет-коэффициентов. Для каждого из этих параметров строятся усредненные карты его распределения по поверхности Земли и линейной синхронизации. При этом значения параметров определяются в узлах регулярной сетки цифровой карты как множественный робастный коэффициент корреляции между значениями параметра в пяти ближайших к данному узлу сейсмических станциях. Оказалось, что несмотря на существенные различия в природе рассматриваемых параметров карты их линейной синхронизации подобны друг другу. Выделяются три основных центра синхронизации – Северная Америка, включая область Йеллоустонской кальдеры; Южная Европа и Средиземноморье; Австралия. Обсуждаются возможные причины подобия карт линейной синхронизации.
Ключевые слова: глобальное поле сейсмических шумов, мультифракталы, вейвлеты,
энтропия, предсказуемость, линейная синхронизация.
Литература
Любушин А.А. Анализ данных систем геофизического и экологического мониторинга. М.: Наука, 2007. 228 с.
Любушин А.А. Микросейсмический шум в минутном диапазоне периодов: свойства и возможные прогностические признаки // Физика Земли. 2008. № 4. С.17–34.
Любушин А.А. Тренды и ритмы синхронизации мультифрактальных параметров поля низкочастотных микросейсм // Физика Земли. 2009. № 5. С.15–28.
Любушин А.А. Статистики временных фрагментов низкочастотных микросейсм: их тренды и синхронизация // Физика Земли. 2010. № 6. С.86–96.
Любушин А.А. Кластерный анализ свойств низкочастотного микросейсмического шума // Физика Земли. 2011а. № 6. С.26–34.
Любушин А.А. Сейсмическая катастрофа в Японии 11 марта 2011 года. Долгосрочный прогноз по низкочастотным микросейсмам // Геофизические процессы и биосфера. 2011б. Т. 10, № 1. С.9–35.
Любушин А.А. Анализ микросейсмического шума дал возможность оценить магнитуду, время и место сейсмической катастрофы в Японии 11 марта 2011 г. // Наука и технологические разработки. 2011в. № 1. С.3–12.
Любушин А.А., Родкин М.В., Тихонов И.Н. О возможном сильном афтершоке в области Японского землетрясния 11 марта 2011 года // Вестн. ОНЗ РАН. 2011.3, NZ6001, doi: 10.2205/ 2011NZ000108.
onznews.wdcb.ru publications/v03/2011NZ000108/2011NZ000108.pdf
Berger J., Davis P., Ekstrom G. Ambient Earth Noise: A survey of the Global Seismographic Network // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. B11307.
Box G.E.P., Jenkins G.M. Time series analysis. Forecasting and control. Holden-Day. San Francisco, Cambridge, London, Amsterdam. 1970. (Рус. пер.: Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. М.: Мир, в 2-х выпусках, 1974, 406 с. и 197 с.).
Feder J. Fractals. Plenum Press, New York, London. 1988. (Рус. пер.: Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. 254 с.)
Encyclopedia of Volcanoes // Ed. H. Sigurdsson. Academic Press, 1999. 1417 p.
Huber P.J. Robust statistics. New York; Chichester; Brisbane; Toronto: John Wiley and Sons, 1981. (Рус. пер.: Хьюбер П. Робастность в статистике. М.: Мир, 1984. 303 с.).
Kashyap R.L., Rao A.R. Dynamic stochastic models from empirical data. N.Y.; San Francisco; London: Academic Press, 1976. (Рус. пер.: Кашьяп Р.Л., Рао А.Р. Построение динамических стохастических моделей по экспериментальным данным. М.: Наука, 1983. 384 с.)
Kobayashi N., Nishida K. Continuous excitation of planetary free oscillations by atmospheric disturbances // Nature. 1998. V. 395. P.357–360.
Lyubushin A.A. Multifractal properties of low-frequency microseismic noise in Japan, 1997–2008 // Book of abstracts of 7th General Assembly of the Asian Seismological Commission and Japan Seismological Society. Fall meeting. Tsukuba, Japan, 24–27 Nov. 2008. P.92.
Lyubushin A.A. Synchronization of multifractal parameters of regional and global low-frequency microseisms // European Geosciences Union General Assembly 2010, Vienna, 02–07 of May, 2010. Geophys. Res. Abstr. 2010a. V. 12. EGU2010-696.
Lyubushin A.A. Synchronization phenomena of low-frequency microseisms // European Seismological Commission, 32nd General Assembly, Sept. 06–10, 2010, Montpelier, France: Book of abstr. Ses. ES6. 2010b. P.124.
Mallat S. A wavelet tour of signal processing. Academic Press. San Diego, London, Boston, N.Y., Sydney, Tokyo, Toronto. 1998. 577 p. (Рус. пер.: Малла С. Вэйвлеты в обработке сигналов. М.: Мир, 2005. 671 c.).
Rao C.R. Linear statistical inference and its applications. John Wiley & Sons, Inc. N.Y., London, Sydney. 1965 (Рус. пер.: Рао С.Р. Линейные статистические методы и их применение. М.: Наука, 1968. 548 с.).
Rhie J., Romanowicz B. Excitation of Earth’s continuous free oscillations by atmosphere-ocean-seafloor coupling // Nature. 2004. V. 431. P.552–554.
Tanimoto T. The oceanic excitation hypothesis for the continuous oscillations of the Earth // Geophys. J. Int. 2005. V. 160. P.276–288.
Сведения об авторе
ЛЮБУШИН Алексей Александрович – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: lyubushin@yandex.ru