[論文レビュー] Terrestrial outgoing infrared radiation as an indicator of seismic activity

V. I. Gorny, A. G. Sal'Man+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2020

Earthquake Detection and Analysis被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、中央アジアの構造的活発な断層帯において、地震発生の前触れとして、地表からの赤外線（IR）放射が持続的に増加していることを特定した。衛星赤外線画像（10.5–11.3 μm）を用いて、主な地震の2–10日前に正のIR異常が検出された。1984年のガズリM7.2地震は、100,000 km²にわたる異常によって予告されており、IR放射フラックスが地震の前触れとして有効な指標である可能性を示唆している。

ABSTRACT

The analysis of satellite thermal images of the Earth's surface within the spectral range of 10.5-11.3 mkm has shown that over some linear structures of the Middle-Asian seismically active region there is observed a stable in time and space increasing intensity of the outgoing radiation flux as compared to contiguous blocks. A retrospective analysis of a continuous series of observations of the outgoing IR radiation flux has shown that in certain individual zones of some major tectonic dislocations there appear from time to time positive anomalies of IR radiation, for instance at the point of intersection of the Talasso-Ferghana and Tamdy-Tokrauss faults. These anomalies last from 2 to 10 days. The spontaneous anomalies are characterized by a pulsating variation of area. The space confinement and duration of these anomalies permit distinguishing theme noise anomalies caused by meteorological factors. The time of the appearance of these anomalies coincides with the activation of faults over which there has been detected an increase of the outgoing IR radiation flux. In 1984 the majority of crustal earthquakes, of a magnitude over 4, in the Tien Shan were accompanied by the appearance of a positive anomaly of the IR radiation at the point of the intersection of the faults. The area of anomalies was n*10000 km2. The most outstanding example of such activization is the Ghazli earthquake of 19.03.1984 M7.2. At the point of the intersection of the Tamdy-Tokrauss and Talasso- Ferghana faults there was detected on March 11 a positive anomaly of the outgoing IR radiation flux of exceptional intensity and enormous area (about 100 thousand km2). The subsequent earthquakes in the zone of the Tamdy-Tokrauss fault in the summer of 1984 of the magnitudes from 4.3 to 5.3 were also preceded by the appearance of a positive anomaly of the outgoing IR radiation at the point of intersection of the faults.

研究の動機と目的

• 地震活動が活発な地域における地表からの赤外線放射の変化が、地震活動と相関するかどうかを調査すること。
• 断層の交差部に生じるIR異常が、地中の地震の前触れとして機能するかどうかを特定すること。
• 空間的および時間的基準を用いて、気象的ノイズから真正の地震関連IR異常を区別すること。
• Tien Shan地域におけるマグニチュード4以上の主要な地震発生と、IR放射フラックスの増加との関係を検証すること。
• IR異常の空間的・時間的特性を分析し、地震発生の予測可能性を評価すること。

提案手法

• 中央アジアの構造的活発帯における10.5–11.3 μmのスペクトル範囲の連続的衛星熱画像の分析。
• 断層の交差部における、空間的に局所化され、時間的に持続的な赤外線放射フラックスの正の異常の特定。
• IR異常のタイミングを、特にマグニチュード4以上の地震に関する歴史的地震データと比較すること。
• 過去のデータを再分析することで、IR異常と断層活性化イベントとの一貫性を検証すること。
• 気象的ノイズを除外するため、空間的および期間的しきい値（2–10日、局所的領域）を適用すること。
• Talasso-FerghanaおよびTamdy-Tokraussなどの特定の断層交差部を、詳細な事例研究の対象として焦点を当てること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Tien Shan地域における地中の主要な地震発生の前触れとして、地表からの赤外線放射に正の異常が観測されるか？
• RQ2 IR異常の空間的範囲と期間が、気象的ノイズと地震関連信号を区別できるか？
• RQ3 IR放射の増加と、主要な構造的ずれに近接する断層の活性化との間に一貫した時間的関係があるか？
• RQ4 IR異常のマグニチュードおよび面積が、その後に続くM > 4の地震発生とどのように相関するか？
• RQ5 断層交差部におけるIR放射フラックスの異常は、近い将来の地震活動の信頼できる指標として機能するか？

主な発見

• Tien Shan地域において、マグニチュード4以上の主要な地震発生の2–10日前に、地表からの赤外線放射に正の異常が一貫して観測された。
• 1984年のガズリ地震（M7.2）は、Tamdy-TokraussおよびTalasso-Ferghana断層の交差部で、約100,000 km²にわたる極めて強力で広範なIR異常によって予告されていた。
• 1984年夏のTamdy-Tokrauss地域におけるM 4.3–5.3の地震は、同じ断層交差部で類似したIR異常によって予告されていた。
• IR異常は空間的に局所化されており、時間的に安定しており、気象的変動とは明確に区別された。
• 異常は面積と強度にわたる脈動的変動を示しており、断層活性化と関連する動的プロセスを示唆した。
• IR異常の出現と、特に主要な断層交差部における構造的ずれの活性化との間に強い相関が観察された。