[論文レビュー] Revealing pre-earthquake signatures in atmosphere and ionosphere associated with 2015 M7.8 and M7.3 events in Nepal. Preliminary results

Dimitar Ouzounov, С. А. Пулинец+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 7, 2015

Earthquake Detection and Analysis参考文献 5被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、2015年M7.8およびM7.3ネパール地震の前日に、人工衛星および地上観測データを用いて地震前のAtmosphereおよびIonosphereの異常を特定した。主な衝撃の数日前に、放射長波放射（OLR）およびGPS-TECの異常が顕著に上昇しており、ピークとなるOLR異常は4月21日〜22日、TECの偏差は4月22日〜24日にピークに達しており、Atmosphere-Ionosphereシステムにおける潜在的な前兆信号を示唆している。

ABSTRACT

We analyze retrospectively/prospectively the transient variations of three different physical parameters of atmosphere during the time of M7.8 and M7.3 events in Nepal: outgoing earth radiation (OLR), GPS/TEC and the thermodynamic proprieties in the lower atmosphere. We found that in mid March 2015 a rapid augment of satellite observed earth radiation in atmosphere and the anomaly located in close vicinity to the future M7.8 epicenter reached the maximum on April 21-22. Our continuous satellite analysis revealed prospectively the new strong anomaly on May 3th, which was the reason to contemplate another large event in the area. On May 12, 2015 a large aftershock of M7.3 occurred. The analysis of air temperature from weather ground station near Katmandu shows analogous patterns with offset 1-2 days earlier to the satellite anomalies. The GPS/TEC data analysis indicates an augment and variation in electron density reaching a maximum value during April 22-24 period. A strong negative TEC anomaly in the crest of EIA (Equatorial Ionospheric Anomaly) has occurred on April 21st and strong positive on April 24th, 2015. Our preliminary results show correlation between the pre-earthquake atmospheric and ionospheric anomalies and the occurrence of 2015 M7.8 and M7.3 events in Nepal.

研究の動機と目的

• ネパールにおける大きな地震の前触れとなる地震前AtmosphereおよびIonosphereの異常を調査すること。
• 2015年M7.8およびM7.3ネパール地震と、OLR、GPS-TEC、Atmosphere気温の変動の一時的変化との相関関係を評価すること。
• 複数のソースの地球物理データを用いた地震前触れの特定可能性を評価すること。
• 主な衝撃および余震に至るまでのAtmosphereおよびIonosphereの異常発展の時間的推移を検討すること。

提案手法

• 地上静止衛星からの放射長波放射（OLR）データの後向きおよび前向き分析により、Atmosphere内の熱的異常を検出する。
• GPS総電子密度（TEC）データの使用により、Ionosphere内の電子密度変動をモニタリングする。
• カトマンズ周辺の気象台から得られる地上気温測定値と、衛星由来のOLR異常を比較する。
• 赤道Ionosphere異常（EIA）クレスト領域におけるTEC異常の分析により、Ionosphereの乱れを同定する。
• OLR、TEC、気温データの異常を時間的に一致させ、一貫性のある地震前パターンを特定する。
• 統計的および空間相関技術を適用し、異常と将来的な震源地との関連を付与する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2015年M7.8ネパール地震の数日前に、放射長波放射（OLR）の地震前異常を検出できるか？
• RQ2 GPS-TECおよびIonosphere電子密度の変動は、M7.8およびM7.3地震の発生時刻と相関するか？
• RQ3 主な衝撃の前段階で、Atmosphere気温異常と衛星OLR異常との間に一貫した時間的関係があるか？
• RQ4 AtmosphereおよびIonosphereの観測異常を、2015年5月12日における大規模な余震の発生と前向きに結びつけることができるか？
• RQ5 OLRおよびTECの異常は、2015年ネパール地震の将来的な震源地に近接しているか？

主な発見

• 2015年4月21日〜22日、将来的なM7.8震源地付近の領域で、放射長波放射（OLR）異常の顕著なピークが観測され、Atmosphere内に熱的異常が存在することを示唆している。
• 2015年4月21日、EIAクレスト領域で強い負のTEC異常が観測され、その後4月24日には強い正のTEC異常が観測され、主な衝撃と一致した。
• GPS-TECデータは、主な衝撃の前日に、4月22日〜24日にかけて電子密度が徐々に増加し、ピークに達したことを示した。
• カトマンズ周辺の地上気温測定値は、衛星OLR異常と類似したパターンを示したが、1〜2日分のリードタイムを示した。
• 2015年5月3日、新たな強く顕著なOLR異常が前向きに検出され、5月12日に発生したM7.3余震の前触れとなった。
• OLR、TEC、気温の観測異常は、2015年ネパール地震系列と一貫した時間的および空間的相関関係を示しており、地震前兆の可能性を示唆している。