[논문 리뷰] Impact of the earth's oscillations on the earthquakes

A. V. Guglielmi, О. Д. Зотов|arXiv (Cornell University)|2012. 07. 02.

Earthquake Detection and Analysis참고 문헌 8인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 지구의 기본 구형 진동 모드 0S2(주기 54분)가 전 세계 지진 활동을 조절한다는 것을 제안한다. 지진 목록에 대한 에포크 슈퍼포지션과 스펙트럼 분석을 통해 저자들은 지진성 활동에 유의미한 54분 주기성을 확인하였으며, 이는 인위적 신호와는 다름지고 지구의 자유 진동과 지진 발생 패턴 사이의 지구물리학적 연관성을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 지구의 자유 진동이 전 세계 지진 활동에 영향을 미치는지 조사하기.
• 기존의 지구 진동 모드와 관련이 있을 수 있는 지진 발생 패턴의 숨겨진 주기성을 탐지하기.
• 지진성 활동에 영향을 주는 자연적 조절과 인위적 영향을 구분하기.
• 54분 주기의 진동(0S2 모드)이 지진 집중 현상과 관련이 있음을 뒷받침하는 독립적인 증거를 제공하기.
• 지구의 고유진동수(에igenfrequencies)가 지진 에너지 방출을 조절하는 데 기여할 수 있는지를 탐색하기.

제안 방법

• 지진성 활동의 주기적 조절을 탐지하기 위해 지진 목록에 에포크 슈퍼포지션 분석을 적용하였다.
• 지진 활동 데이터의 주요 주파수 성분을 식별하기 위해 스펙트럼 분석을 사용하였다.
• 54분 주기(0.309 mHz)의 스펙트럼 피크를 알려진 0S2 구형 모드의 주파수와 비교하였다.
• 강력한 지진의 반대편 효과를 찾는 데서 출발하여, 초기에 0S2 모드와 관련된 조절 신호의 존재 여부를 지진성 데이터에서 분석하였다.
• 더 강력한 인위적 피크(0.277 mHz)와 비교하여 자연 진동 효과를 분리하였다.
• 우연한 주기성일 수 없음을 제거하기 위해 독립된 데이터 세트를 사용하여 결과를 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지구의 기본 구형 진동 모드 0S2는 전 세계 지진 활동을 조절하는가?
• RQ2 전 세계 지진 목록에서 54분 주기의 지진 발생 패tern을 통계적으로 탐지할 수 있는가?
• RQ3 54분 지진성 조절 신호는 인위적 지진 신호와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 지구의 자유 진동과 지진 집중 현상 사이에 물리적 연관성이 있는가?
• RQ5 에포크 슈퍼포지션과 스펙트럼 분석은 지진 데이터의 숨겨진 주기성을 드러낼 수 있는가?

주요 결과

• 에포크 슈퍼포지션과 스펙트럼 분석을 통해 전 세계 지진성 활동에서 유의미한 54분 주기성을 탐지하였다.
• 54분 주기 신호는 주파수 0.309 mHz인 지구의 기본 구형 모드 0S2에 해당한다.
• 이 스펙트럼 피크(0.309 mHz)는 인위적 피크(0.277 mHz)보다 더 강력하여 자연 조절이 지배적임을 시사한다.
• 이 발견은 강력한 지진의 반대편 효과를 찾는 데서 출발하였으며, 이후 독립적으로 확인되었다.
• 결과는 지구의 자유 진동이 지구 전역에서 지진 에너지 방출을 조직화하는 데 기여할 수 있음을 시사한다.
• 54분 조절은 인간 활동에 의한 지진성과는 다름지고, 이전에 발견되지 않은 지구물리학적 신호이다.