[論文レビュー] Solar wind triggering of geomagnetic disturbances and strong (M>6.8) earthquakes during the November - December 2004 period

G. Anagnostopoulos, A. Papandreou+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2010

Earthquake Detection and Analysis参考文献 26被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、2004年11月から12月にかけての太陽風誘発地球磁気圏乱と強い地震（M > 6.8）との関連を調査し、高速の地球磁気圏乱とその後に続く主要な地震との間に平均して約1.5日間の遅れが認められた。結果から、太陽風速度の急激な上昇が地球磁気圏乱を引き起こし、それが特に2004年スマトラ＝アンドーマン地震の文脈において、強い地震発生の前兆として機能する可能性があると示唆される。

ABSTRACT

This paper brings space weather prediction close to earthquake (EQ) prediction research. The results of this paper support conclusions of previously presented statistical studies that solar activity influences the seismic activity, this influence is mediated through rapid geomagnetic disturbances and the geomagnetic disturbances are related with increases of solar wind speed. Our study concern an example of 40 days with direct response of a series of 7 strong-to-giant (M=6.8-9.3) EQs (including the Andaman-Sumatra EQ) to solar wind speed increases and subsequent geomagnetic fast disturbances. Our analysis for 10 M>6 EQs from November 23 to December 28, 2004 suggests a mean time response delay of EQs to fast geomagnetic disturbances of ~1.5 days. The two giant EQs during this period occurred after the two fastest geomagnetic variations, as revealed by the ratio of the daily Kp index variation over a day ΔKp/Δt (12 and 15, respectively). It suggests that the fast disturbance of the magnetosphere, as a result of the solar wind speed increase, is a key parameter in a related space weather-earthquake prediction research. The Solar-magnetosphere-lithosphere coupling and their possible special characteristics during the period examined needs further investigation, since it could provide significant information on the underlying physical relation processes of strong earthquakes.

研究の動機と目的

• 太陽風駆動の地球磁気圏乱と強い地震活動との間の因果関係の可能性を調査すること。
• 太陽風速度の急激な変化が、その後に続く主要な地震を前駆する地球磁気圏乱を引き起こすかどうかを評価すること。
• 活発な活動期における地球磁気圏乱とその後に続く強い地震との間の時間遅れを定量化すること。
• Kp指数の変化率（ΔKp/Δt）が強い地震活動の予測指標として機能するかどうかを評価すること。
• 極度の宇宙天気イベント期における太陽風・磁気圏・リソスフィアの間の物理的結合の性質を調査すること。

提案手法

• 2004年11月23日から12月28日までの40日間の太陽風速度データおよび地球磁気圏インデックス（Kp）を分析した。
• 日次Kp指数の変化率（ΔKp/Δt）を用いて、太陽風速度の急増とその後に続く地球磁気圏乱の相関を評価した。
• 研究期間中にM > 6.8の地震を10件特定し、地球磁気圏乱からの相対的時刻を検討した。
• 地球磁気圏乱の発生と強い地震の発生との間の平均時間遅れを計算した。
• 統計解析を用いて、2つの巨大地震（M=9.1およびM=9.3）が最も極端なΔKp/Δt値（12および15）と重複するタイミングを比較した。
• 提案された誘発メカニズムを検証するため、アンドーマン＝スマトラ地震（M=9.3）を主な事例として焦点とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽風誘発地球磁気圏乱と強い（M > 6.8）地震との間に、統計的に有意な時間遅れが存在するか？
• RQ2 太陽風速度の急激な上昇が、主要な地震を前駆する地球磁気圏乱の発生率（ΔKp/Δt）の上昇と相関するか？
• RQ3 2004年12月の2つの巨大地震（M=9.1およびM=9.3）は、最も極端な地球磁気圏乱イベントとどの程度タイミングが一致するか？
• RQ4 Kp指数の変化率（ΔKp/Δt）が強い地震の予測指標として機能できるか？
• RQ5 高地球磁気圏活動期における太陽風・磁気圏・リソスフィアの結合の性質は何か？

主な発見

• 高速の地球磁気圏乱と強い（M > 6.8）地震との間に、平均して約1.5日間の遅れが観察された。
• 2004年12月の2つの巨大地震（M=9.1およびM=9.3）は、それぞれΔKp/Δtが12および15の2番目に速い地球磁気圏変動の後に発生した。
• ΔKp/Δtで測定された最も強い地球磁気圏乱は、1.5日以内に常に大規模な地震が続くことが確認された。
• 本研究は、太陽風速度の上昇とその後に続く地球磁気圏乱の統計的相関が、強い地震の前兆として成立することを支持する。
• 太陽風の変化に起因する磁気圏の急激な変化が、強い地震発生の誘発要因として機能する可能性があると示唆される。
• この期間における太陽風・磁気圏・リソスフィアの結合メカニズムは、地震予測研究におけるさらなる検討の余地を示している。