[論文レビュー] Explanation of Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling System Anomalous Geophysical Phenomena on the Basis of the Model of Generation of Electromagnetic Emission Detected Before Earthquake

Manana Kachakhidze, N. K. Kachakhidze+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2014

Earthquake Detection and Analysis参考文献 22被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、プレユーテラスティックな電磁放射とリソスフィア-アトモスフィア-イオンスフィア（LAI）系における異常な地球物理現象を結びつける物理的モデルを提案する。応力誘発電流とイオンスフィアの乱れをシミュレートすることで、VLF/LF波の異常やエアグローの変化といった観測された前駆的信号を説明し、大規模地震に先立つLAI結合の統一的メカニズムを提示する。

ABSTRACT

Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling System

研究の動機と目的

• 地震に先立つリソスフィア-アトモスフィア-イオンスフィア（LAI）系における異常な地球物理現象を説明すること。
• プレユーテラスティックな電磁放射と大気およびイオンスフィアの乱れを結びつける物理的メカニズムを確立すること。
• 大規模地震に先立つ観測されたVLF/LF波の異常とエアグローの変化を解釈する理論的枠組みを提供すること。
• リソスフィアにおける応力蓄積に起因する電磁放射の生成と、それが大気を通過してイオンスフィアに到達する伝播をモデル化すること。
• モデルが地球システムの複数の層にわたる観測されたプレユーテラスティックな地球物理的異常と整合していることを検証すること。

提案手法

• テクトニック歪みの蓄積に起因するリソスフィア内での応力誘発電流生成のモデル化。
• イオンスフィア結合を通じてリソスフィアから大気に向かう電場の上行伝播のシミュレーション。
• 電磁波方程式を用いて、F層を通過する信号の伝送とVLF/LF電波伝搬への影響を記述すること。
• 大気電場による強化されたイオン化に起因するイオンスフィア電子密度の摂動を組み込むこと。
• プレユーテラスティックなEM放射が光化学的過程を通じてエアグローの強度とスペクトル的特徴に与える影響を分析すること。
• 観測されたプレユーテラスティックなVLF/LF信号の異常とエアグローデータに対するモデルの妥当性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リソスフィアで発生するプレユーテラスティックな電磁放射が、大気およびイオンスフィアで検出可能な異常を引き起こすメカニズムは何か？
• RQ2 大気を通じてリソスフィアの応力信号がイオンスフィアに伝達される物理的メカニズムは何か？
• RQ3 プレユーテラスティックなEM放射に起因するイオンスフィアの乱れによって、観測されたVLF/LF波伝搬異常のどの程度が説明可能か？
• RQ4 大気電場の強化がイオンスフィア電子密度およびエアグロー放射に与える役割は何か？
• RQ5 このモデルは、LAI系にわたる複数のタイプのプレユーテラスティックな地球物理的異常を一貫して説明できるか？

主な発見

• モデルは、応力誘発電磁放射に起因するイオンスフィアの摂動によって、地震に先立つVLF/LF波伝搬異常を成功裏に説明できる。
• リソスフィア電流に起因する強化された電場により、イオンスフィア電子密度が増加し、観測されたTEC異常と整合的である。
• プレユーテラスティックなEM放射に起因する上層大気におけるイオン化および励起の増加により、エアグロー強度の変動が予測される。
• モデルは、地震とLAI系の異常との時間的・空間的相関、特にイオンスフィアのF層における相関を説明できる。
• リソスフィアで発生する電磁放射は、大気を通過し、大規模地震の数時間前にはイオンスフィアに測定可能な変化を引き起こす。
• 理論的枠組みは、LAI系にわたる複数の観測機器によるプレユーテラスティックな異常を解釈する物理的根拠を提供する。