[논문 리뷰] 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. Kachakhidze외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 07. 22.

Earthquake Detection and Analysis참고 문헌 22인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 지구력 전기적 방출과 지각-대기-이オン권(LAI) 시스템 전역의 이상 지구물리 현상 간의 물리적 모델을 제안한다. 응력에 의해 유도된 전류와 이온권의 교란을 시뮬레이션함으로써, VLF/LF 파장 이상 현상과 공기글로우 변화와 같은 관측된 전구호 신호를 설명하며, 주요 지진 이전의 LAI 결합에 대한 통합 메커니즘을 제공한다.

ABSTRACT

Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling System

연구 동기 및 목표

• 지진 이전의 지각-대기-이온권(LAI) 시스템에서 발생하는 이국적인 지구물리 현상을 설명하기 위해.
• 지구전기적 방출과 대기 및 이온권의 교란을 연결하는 물리적 메커니즘을 확립하기 위해.
• 주요 지진 이벤트 이전에 관측된 VLF/LF 파장 이상 현상과 공기글로우 변화를 해석하기 위한 이론적 프레임워크를 제공하기 위해.
• 지각 내 응력 축적에 의해 유도되는 전자기 방출의 생성과 대기 중에서 이온권으로의 전파를 모델링하기 위해.
• 이론적 모델이 지구계의 여러 층에서 관측된 지구력 전구호 지구물리 이상 현상과 일관성을 유지하는지 검증하기 위해.

제안 방법

• 지각 내 구조적 응력 축적에 의해 유도된 전류 생성을 모델링함으로써 지각 내 응력에 기인한 전기적 전류 생성을 분석한다.
• 이온권 결합을 통해 지각에서 대기로 전기장의 상향 전파를 시뮬레이션한다.
• 전자기파 방정식을 사용하여 신호가 이온권 F층을 통과할 때의 전파 및 VLF/LF 라디오파 전파에 미치는 영향을 기술한다.
• 대기 전기장에 의해 증가된 이온화로 인한 이온권 전자 밀도 변화를 포함한다.
• 지구력 전기적 방출이 대기화학 반응을 통해 공기글로우 강도와 스펙트럼 특성에 미치는 영향을 분석한다.
• 관측된 지구력 전구호 VLF/LF 신호 이상 현상과 공기글로우 데이터와의 일치성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지각 내에서 생성된 지구력 전자기 방출은 대기 및 이온권에서 검출 가능한 이상 현상으로 이르게 되는가?
• RQ2 지각 내 응력 신호가 대기를 통해 이온권으로 전달되는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 지구력 전자기 방출에 의해 유도된 이온권의 교란으로 설명할 수 있는 관측된 VLF/LF 파장 전파 이상 현상의 정도는 어느 정도인가?
• RQ4 대기 전기장 강도 증가가 이온권 전자 밀도 및 공기글로우 방출에 미치는 역할은 무엇인가?
• RQ5 이 모델은 LAI 시스템 전반에서 다수의 지구력 전구호 지구물리 이상 현상을 일관성 있게 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 이론적 모델은 응력에 의해 유도된 전자기 방출에 의해 발생하는 이온권 교란을 통해 지구력 VLF/LF 파장 전파 이상 현상을 성공적으로 설명한다.
• 지각 전류에 의해 유도된 증가된 전기장으로 인해 이온권 전자 밀도가 증가하며, 이는 관측된 TEC 이상 현상과 일치한다.
• 지구력 전자기 방출에 의해 상층 대기에서 증가된 이온화 및 자극이 발생함에 따라 공기글로우 강도 변화가 예측된다.
• 지진 발생과 LAI 시스템 이상 현상 간의 시간적·공간적 상관관계, 특히 이온권 F층에서의 이상 현상에 대해 모델이 설명을 제공한다.
• 지각 내에서 생성된 전자기 방출은 대기를 통해 전파되어 주요 지진 발생 수 시간 이내에 이온권에서 측정 가능한 변화를 유도할 수 있다.
• 이론적 프레임워크는 LAI 시스템 전반에서 다중 장치로 관측된 지구력 전구호 이상 현상의 해석에 물리적 기반을 제공한다.