Генерация собственных колебаний Земли атмосферными движениями
Аннотация
Сфероидальные собственные колебания Земли 0Sn, где n — количество узлов колебания вдоль меридиана между полюсами, наблюдаются в сейсмически спокойные периоды. Сейсмометрические исследования этих фоновых собственных колебаний Земли с n = 12—65, возбуждаемых в диапазоне частот 2—7 мГц (периоды ~8—2 мин), показывают, что собственные колебания Земли связаны с процессами в атмосфере. Предлагается следующий механизм возбуждения этих собственных колебаний Земли. При сильных штормах возникают высокие волны, которые, в свою очередь, возбуждают океанические внутренние гравитационные волны. Последние, действуя на морское дно, генерируют собственные колебания Земли. Настоящее исследование посвящено поиску источника возбуждения фонового собственного колебания Земли 0Sn, которое имеет частоту около 0.3 мГц (период ~54 мин) и является самым низкочастотным. Непрерывные измерения в вертикальном канале сейсмометра STS-2 в Кольмской обсерватории за весь 2002 г. использованы для построения частотных спектров по 5-суточным рядам, последовательно смещаемым во времени с шагом 1 сутки. Величины спектральной интенсивности на частотах мультиплета 0S2 и близких к ним частотах сопоставляются с величинами индекса Арктической осцилляции, который характеризует степень динамического возмущения атмосферы северного полушария. Положительные статистически значимые коэффициенты корреляции между указанными величинами впервые показывают, что фоновые собственные колебания Земли 0Sn могут возбуждаться динамическими процессами в атмосфере подобно тому, как это имеет место для высокочастотных собственных колебаний Земли.
Об авторах
С. И. Ермоленко
Санкт-Петербургский государственный университет
Россия
Россия
Г. М. Швед
Санкт-Петербургский государственный университет
Россия
Россия
Список литературы
1. Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука ГРФМЛ, 1983. 416 с.
2. Rosat S. et al. High-resolution analysis of the gravest seismic normal modes after the 2004 Mw = 9 Sumatra earthquake using superconducting gravimeter data // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L13304. doi:10.1029/2005GL023128.
3. Линьков Е. М., Петрова Л. Н., Зурошвили Д. Д. Сейсмогравитационные колебания Земли и связанные с ними возмущения атмосферы // Доклады АН СССР. 1989. Т. 306. С. 314—317.
4. Швед Г. М., Ермоленко С. И., Хоффманн П. Регистрация собственных колебаний атмосферы в диапазоне периодов 1-5 часов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. С. 562—569.
5. Wielandt E. Seismometry // International handbook of earthquake and engineering seismology / (Eds.) Lee W.H.K., Kanamori H., Jennings P.C., Kisslinger C. Academic Press. London and San Diego, 2002. P. 283—304.
6. Climate Prediction Center (CPC), Daily Arctic Oscillation Index: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/cwlinks/norm.daily.ao.index.b500101.current.ascii (дата обращения: 27.04.2016).
7. Duchon C. E. Lanczos filtering in one and two dimensions // J. Appl. Meteorol. 1979. V. 18. P. 1016—1022.
8. Press W. H. et al. Numerical recipes in FORTRAN 77: The art of scientific computing. New York: Cambridge Univ. Press, 1997. P. 569—577.
9. Scargle J. D. Studies in astronomical time series analysis. II. Statistical aspects of spectral analysis of unevenly space data // Astrophys. J. 1982. V. 263. P. 835—853.
10. Пустыльник Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука ГРФМЛ, 1968. 288 с.
11. Nawa K. et al. Incessant excitation of the Earth’s free oscillations // Earth Planets Space. 1998. V. 50. P. 3—8; Reply V. 50. P. 887—892. 1998.
12. Tanimoto T. et al. Earth’s continuous oscillations observed on seismically quiet days // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. P. 1553—1556.
13. Tanimoto T., Um J. Cause of continuous oscillations of the Earth // J. Geophys. Res. 1999. V. 104(B). P. 28,723—28,739.
14. Nishida K., Kobayashi N., Fukao Y. Resonant oscillations between the solid earth and the atmosphere // Science 2000. V. 287. P. 2244—2246.
15. Tanimoto T. Excitation of normal modes by atmospheric turbulence: Source of long period noise // Geophys. J. Int. 1999. 136. P. 395—402.
16. Ekstrom G. Time domain analysis of Earth’s long-period background seismic radiation // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 26,483—26,494.
17. Nishida K., Kobayashi N. Statistical features of Earth’s continuous free oscillations // J. Geophys. Res. 1999. V. 104(B). P. 28,741—28,750.
18. Fukao Y. et al. A theory of the Earth’s background free oscillations // J. Geophys. Res. 2002. V. 107(B9). 2206. doi:10.1029/2001JB000153.
19. Rhie A., Romanowicz B. Excitations of the earth’s incessant free oscillation by atmosphere/ocean/solid Earth coupling // Nature. 2004. V. 431. P. 552—556.
20. Nishida K., Fukao Y. Source distribution of Earth’s background free oscillations // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. B06306. doi:10.1029/2006JB004720.
Рецензия
Для цитирования:
Ермоленко С.И., Швед Г.М. Генерация собственных колебаний Земли атмосферными движениями. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016;9(4):3-6.
For citation:
Ermolenko S.I., Shved G.M. Excitation of Earth's free oscillations by atmospheric motions. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2016;9(4):3-6. (In Russ.)
Просмотров:
119
Послать статью по эл. почте 