199_p1912_D2_9575

Обратимся к анализу вариаций по времени выделившейся энергии в той же последовательности, как это было сделано с частотой повторяемости событий. Для ряда исторических землетрясений в МонголоБайкальском сейсмическом поясе по косвенным признакам были оценены их энергетические характеристики. «Окна» (при отсутствии информации в начальной части выборки) были заполнены минимальными значениями (белый шум) выделившейся сейсмической энергии. Вероятно, что ход сейсмичности в регионе в прошлом мало чем отличался от настоящего. Рисунки 3.7, 3.8, 3.9 отражают вариации по времени сейсмического энергопотока за 260, 160 и 100 лет в Монголо-Байкальском сейсмическом поясе.

Данные спектрального анализа показывают эквивалентность периодов, характеризующих вариации сейсмического энергопотока в Монго- ло-Байкальском регионе (табл. 3.2).

Высказывались предположения, что солнечная активность играет роль триггерного механизма для развития катастрофических явлений эндогеодинамической природы. Повышение турбулентности атмосферы ведет к возмущениям поверхности океана и возникновению штормов различной интенсивности. В результате этого огромные массы воды обрушиваются на побережье континентов, вызывая их сотрясение, которое в свою очередь, приводит к снятию тектонических напряжений с разломов в литосфере (Потапов и др., 2001). В соответствии с этими процессами возрастает количество землетрясений. В качестве примера приведем данные об увеличении числа штормовых погод на оз. Байкал в связи с вариациями солнечной активности (рис. 3.10).

Таблица 3.2

Результаты спектрального анализа вариаций сейсмического энергопотока в Монголо-Байкальском сейсмическом поясе

Установлена статистическая связь между сильными землетрясениями и вариациями атмосферного давления на уровне поверхности Земли, как в глобальном масштабе, так и в различных районах вокруг эпицентра землетрясений. Отмечается, что сильные землетрясения в КурилоКамчатской зоне происходят при определенных перестройках атмосферного давления в районе Восточной Сибири и на западе Тихого океана

141

142

143

Р,мб

Рис. 3.11. Временной ход разности среднего атмосферного давления между Восточной Сибирью и западом Тихого океана. Реперный момент t = 0 – дата землетрясения с магнитудой М > 6 (кривая 1) и М > 7 (кривая 2) для КурилоКамчатской зоны землетрясений. Период с 1956 по 1961 гг.

(Гордиец и др., 1980). Перепады атмосферного давления в сейсмически активной зоне приводят к изменению баланса сил, действующих на земную кору. При этом на площади, равной примерно размерам типичного циклона, изменение силы за счет изменения давления может составить 1012 т. Нарушение баланса сил приводит к дополнительным деформациям земной коры и может вызвать развитие неустойчивости, обусловленной накоплением потенциальной энергии упругой деформации (рис. 3.11).

Замечено, что землетрясения чаще случаются тогда, когда уровень солнечной активности быстро и резко меняется. При солнечной вспышке во много раз возрастает излучение, которое, взаимодействуя с магнитосферой Земли, вызывает ее возмущение – магнитную бурю. Магнитные бури могут в свою очередь влиять на скорость вращения Земли и интенсивность теллурических токов в литосфере, что и приводит к возрастанию напряжений в земной коре (Мазур, Иванов, 2004).

144

Согласно исследованиям А. Д Сытинского (Сытинский, 1963, 1973, 1987, 1989, 1997, 1998), существует определенная зависимость сейсмичности от 11-летнего цикла, которая была проверена опытным прогнозированием общей сейсмичности Земли и отдельных ее регионов. Этим автором были предсказаны максимумы проявления сейсмичности в

1963–1964, 1968–1969, 1974–1976, 1985, 1990, 1992, 1995 гг. Он рассмат-

ривал распределение средних годовых значений суммарной энергии землетрясений Еk и годовых чисел Nk землетрясений различных энергетических классов в 11-летнем цикле солнечной активности за 1902–1977 гг. Автор отмечает четкую зависимость сейсмической активности Земли от фаз 11-летнего цикла солнечной активности. Высокая сейсмичность наблюдается в 1-й, 3-й и 6-й годы (с вероятностью 0,99) после максимума солнечной активности. Таким образом, обнаруживается упорядоченная связь между процессами на Солнце и сейсмичностью Земли (Сытинский, 1998, Трипольников, 1977). Установлена связь между выделенными фазами цикла солнечной активности и возникновением сильных (М ≥ 7,5) землетрясений Камчатки. Наиболее значимо она проявляется для фаз, соответствующих максимуму и минимуму 11-летнего цикла солнечной активности (Серафимова, 2005).

Существуют и обратные утверждения: 11-летние циклы сейсмической активности имеют существенную отрицательную корреляцию с циклами солнечной активности и геомагнитными возмущениями (Shestopalov et al, 1995; Шестопалов и др., 1998; Соболев и др., 1998). При исследовании зависимости сейсмического энергопотока от чисел Вольфа эти авторы использовали сглаженные по 5 значениям ежегодные сейсмические энергопотоки и таким же образом сглаженные среднегодовые значения чисел Вольфа. При обработке данных значения энергопотоков суммировались или осреднялись на несколько значений чисел Вольфа: коэффициент корреляции при осреднении составил r = – 0,65, при суммировании r = – 0,8. Исследовались зависимости среднемесячных значений чисел Вольфа и суммарные значения сейсмического энергопотока как за весь период (1900–2002 гг.), так и за отдельные временные отрезки (например, месяц). Значения сейсмического энергопотока за месяц суммировались и осреднялись за 10 значений чисел Вольфа. Авторы отмечают, что при суммировании коэффициент корреляции значительно выше, чем при осреднении. Это связано с тем, что при суммировании сейсмической энергии получатся зависимость между энергопотоком от наиболее крупных землетрясений и солнечной активностью, а при осреднении – между энергопотоком от средних землетрясений и солнечной активностью. Основной вывод этого исследования говорит о том, что наиболее крупные землетрясения происходят чаще вблизи минимума

145

солнечной активности, средние – как вблизи минимума, так и на протяжении всего солнечного цикла, но в минимуме солнечной активности их регистрируется больше (Шестопалов и др., 1998).

При исследовании зависимости между процессами, происходившими

вМонголо-Байкальском регионе, солнечную активность оценивали также в числах Вольфа, поскольку это единственный в настоящее время продолжительный ряд наблюдений за Солнцем, длина которого превы-

шает 250 лет и начинается с 1749 г. (http://www.observatoire.be). В Мон-

голо-Байкальском сейсмическом регионе количество землетрясений имеет тенденцию к совпадению с каждым 3 циклом солнечной активности

(рис. 3.12).

Надо полагать, что низкий коэффициент корреляции в обеих выборках связан с тем, что на весьма регулярную кривую, характеризующую вариации солнечной активности, накладывается менее регулярная кривая, характеризующая временной ход сейсмичности (рис. 3.13).

Кросскорреляционный анализ позволил установить наличие двух временных интервалов, при которых всплески сейсмической активности

вМонголо-Байкальском сейсмическом поясе совпадают с эпохами активного Солнца: первый – «короткий» около 125 лет и второй – «длинный» с полупериодом 180 лет (рис. 3.14).

146

147

3.2. Экзогенные гравитационные процессы

Имеющаяся база данных позволяет рассмотреть вариации по времени экзогенных гравитационных процессов (ЭГП) только с 1775 по 2007 гг. К сожалению, данный вид геологических опасностей в целом слабо освещен в исторических хрониках. Эти процессы обусловлены деятельностью поверхностных или подземных вод, ледников, мерзлотных процессов, а иногда возникают как следствие землетрясений и вулканических извержений и проявляются локально. В созданной нами базе данных увеличение количества информации об ЭГП (рис. 3.15) начинается в конце ХХ в. Как и в предыдущих случаях это связано с увеличением числа наблюдателей и расширением географического пространства.

7

6

5

4

3

2

Рис. 3.15. Вариации числа сообщений об ЭГП

Спектральный анализ повторяемости ЭГП позволил выявить основные периоды активизации, которые составили: 13, 21–26, 38, 46, 58, 77, 115 лет.

Одним из главных агентов, вызывающих проявление экзогенных гравитационных процессов, является вода, увеличение которой в грунтах происходит в результате продолжительных ливней, бурного таяния ледников и снега. Усиление гелиофизических факторов приводит к повышению турбулентности атмосферы. В результате этого увеличивается количество штормовых погод с сильными ливнями и снегопадами, происходит избыточное увлажнение воздуха и грунтов, увеличение контрастности дневной и ночной температуры воздуха. Все эти явления успешно подготавливают почву (десятки лет) для реализации ЭГП. Даже

148

не анализируя характера взаимоотношений ЭГП с солнечной активностью, можно сразу предположить их некоторое запаздывание относительно всплесков солнечной активности. Совместные вариации по времени селевой и обвальной активности в горах Байкальской Сибири и солнечной активности наблюдаются с устойчивой периодичностью 10– 15 лет на фоне боле продолжительного цикла с полупериодом 40–50 лет

(рис. 3.16).

Атмосферные процессы. Выборка по турбулентным процессам в атмосфере имеет некоторые особенности. На рис. 3.11 приведены вариации по времени количества сообщений об атмосферных процессах (смерчи, снежные бури, штормы, ураганы, грозовые фронты и т. д.). На ранних этапах истории Сибири и Монголии сообщения о штормовых погодах были предельно редки, а отмечались, вероятно, наиболее сильные в своем проявлении события. Имеются сообщения о штормовых погодах в конце 90-х гг. XVI в., в 1620, 1645 гг., в конце 60-х гг. и во второй половине 90-х гг. XVII в. В XVIII в. такие сообщения становятся относительно регулярными, но максимумы проявления штормовых погод приходятся на начало 50-х и конец 70-х гг. В XIX в. максимумы отмечались в первом, третьем и седьмом десятилетиях, но максимальное число сообщений о штормах падает на начало 80-х гг. В ХХ в. максимальное число сообщений о бурях приходится на третье и последнее десятилетия.

Автокорреляция кривой (рис. 3.17) с пошаговым сдвигом на 5 лет позволила выявить некую периодичность проявления штормовых погод с продолжительностями: 110–100, 80, 30–25 и 15–10 лет.

Влияние солнечной активности на атмосферу отражается в изменении турбулентности последней. В первом приближении это влияние выглядит так – «Солнце → солнечный ветер → магнитосфера Земли → верхняя атмосфера → нижние слои атмосферы». На высотах 100–500 км атмосфера способна под действием ионизирующего электромагнитного и корпускулярного излучений эффективно преобразовывать переменную часть потока энергии Солнца в мощное инфракрасное излучение. В спокойные в геомагнитном отношении дни вертикальный поток инфракрасного излучения в области спектра 2–10 км на высотах более 90 км составляет ~10 эрг/см2 × с (Гордиец и др., 1980). Во время геомагнитных возмущений поток возрастает более 102 эрг/см2 × с. Под воздействием этих потоков изменяются параметры тропосферы, определяющие погоду. Влияние солнечной активности на земные процессы (состояние нижней атмосферы) проявляется как на малых временных интервалах (несколько суток), так и более длительных временных отрезках (годы). Ряд исследователей отмечают, что от 11-летнего цикла солнечной активности зависит общепланетарная атмосферная циркуляция (Дмитриев и др., 1990). В результате поглощения инфракрасного излучения происходит нагрев

149