[論文レビュー] Impact of the earth's oscillations on the earthquakes

A. V. Guglielmi, О. Д. Зотов|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2012

Earthquake Detection and Analysis参考文献 8被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、54分周期の地球の基本球面振動モード 0S2 が、全球的な地震活動を調整していると提唱している。エポックスーパーポジション法とスペクトル解析を用いて地震カタログを分析した結果、人為的要因とは異なる、顕著な54分周期の地震活動の周期性が検出された。これは、地球の自由振動と地震発生パターンとの間に地質物理学的関連がある可能性を示唆している。

ABSTRACT

In this work we have discovered that the global seismic activity undergoes a modulation with the period of 54 min. We assume that the modulation is caused by the fundamental spheroidal oscillations of the Earth 0S2. The hidden 54-min periodicity of earthquakes was revealed by analyzing of earthquake catalogs using the method of epoch superposition and the spectral method. Initially we discovered some signs of the impact of 0S2 oscillations on the earthquakes accidentally when searching for an antipodal effect of the strong earthquakes. Subsequently we found independent evidence in favor of our hypothesis when analyzing human impact on the seismic activity. Namely, along with the spectral peak of the seismicity at the frequency of 0.277 mHz (which is clearly of anthropogenic origin) we found a more powerful peak at the frequency of 0.309 mHz, i.e. on the period of 54 min, which coincides with the period of the fundamental mode of eigen spheroidal oscillations of the Earth.

研究の動機と目的

• 地球の自由振動が全球的地震活動に影響を与えるかどうかを調査すること。
• 既知の地球振動モードと相関する可能性のある、地震発生パターンにおける隠れた周期性を同定すること。
• 地震活動に及ぼす人為的影響と自然な地震調節の違いを明確にすること。
• 54分周期の振動（0S2モード）と地震クラスタリングの間に物理的関連があるという独立した証拠を提供すること。
• 地球の固有振動数が地震エネルギー放出を調整する役割を果たす可能性を検討すること。

提案手法

• 地震カタログにエポックスーパーポジション解析を適用し、地震活動における周期的調節を検出すること。
• スペクトル解析を用いて地震活動データにおける主要な周波数成分を同定すること。
• 54分周期に対応する0.309 mHzのスペクトルピークを、0S2球面モードの既知の周波数と比較すること。
• 地震活動データに0S2モードに関連する調節の兆候がないか分析した。当初は強力な地震の反対側効果の探索から出発した。
• 0.277 mHzに位置するより強い人為的ピークと比較することで、自然振動の影響を分離すること。
• 不正な周期性を除外するため、独立したデータセットを用いて結果の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地球の基本球面振動モード 0S2 は、全球的地震活動を調節しているか？
• RQ2 54分周期の地震発生周期が、グローバルカタログにおいて統計的に検出可能か？
• RQ3 54分周期の地震活動調節は、人為的地震信号とどのように比較されるか？
• RQ4 地球の自由振動と地震クラスタリングとの間に物理的関連の証拠があるか？
• RQ5 エポックスーパーポジション法およびスペクトル解析は、地震データに隠れた周期性を明らかにできるか？

主な発見

• エポックスーパーポジション法およびスペクトル解析を用いて、グローバル地震活動に顕著な54分周期が検出された。
• 54分周期の信号は、周波数0.309 mHzの地球の基本球面モード0S2に対応している。
• 0.309 mHzのこのスペクトルピークは、0.277 mHzの人工的ピークよりも強力であり、支配的である自然な調節であることを示している。
• この発見は当初、強力な地震の反対側効果の探索から出発したが、後に独立して確認された。
• 結果から、地球の自由振動が、地球規模で地震エネルギー放出を組織化する役割を果たしている可能性が示唆される。
• 54分周期の調節は、人為的地震活動とは明確に異なり、以前に検出されていなかった地質物理学的信号である。