CC BY
32
УДК 550.34.06.013.3
Чепасов В.И., Никонорова О.А., Курякова Т.А., Тетерин А.П.
ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»
ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПО ПЕРИОДАМ ГАРМОНИК С МАКСИМАЛЬНОЙ АМПЛИТУДОЙ МЕСТНОГО ВРЕМЕНИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, ДНЕЙ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ,
ПРИЛИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
На базе спектрального анализа находятся периоды гармоник с максимальной амплитудой для местного времени землетрясений, дней землетрясений, параметров приливных изменений силы тяжести в момент землетрясений. С помощью найденных периодов гармоник с максимальной амплитудой предлагается методика прогноза времени землетрясений нарастающим итогом от 1987 года (в часах).
Для реализации прогноза землетрясений
была построена матрица исследования со следующими параметрами-столбиками:
1-год землетрясения,
2-время землетрясения нарастающим итогом от 1987 года(в часах),
3-широта К(градусы) точки землетрясения,
4-широта К(минуты) точки землетрясения,
5-долгота Е(градусы) точки землетрясения,
6-долгота Е(минуты) точки землетрясения,
7-местное время землетрясения в часах,
8-номер дня землетрясения от начала года землетрясения,
9-поправка луной силы тяжести в момент землетрясения,
10-скорость поправки в момент землетрясения,
11-ускорение поправки в момент землетрясения,
12-третья производная поправки в момент землетрясения,
13-четвертая производная поправки в момент землетрясения,
14-глубина землетрясения,
15-магнитуда землетрясения,
16-количество нулей скоростей поправок в день землетрясения,
17-количество нулей ускорений поправок в день землетрясения,
18-количествово нулей 3-ей производной поправок в день землетрясения,
19-количество нулей 4-ой производной поправок в день землетрясения,
20-среднее время нулей скоростей поправок в день землетрясения,
21-среднее время нулей ускорений поправок в день землетрясения,
22-среднее время нулей 3-х производных поправок в день землетрясения,
23-среднее время нулей 4-х производных поправок в день землетрясения.
Строчки-наблюдения в матрице исследования - это значения параметров исследования в момент землетрясения.
В первом столбике идут по возрастанию годы землетрясений, во втором столбике - время землетрясений нарастающим итогом в часах от начала 1987 года.
Рассматривались землетрясения в окрестности географической точки с координатами: 43 градуса северной широты, 145 градусов восточной долготы.
Значение окрестности - (+1) градус. Временной диапазон для спектрального анализа 1988-2002 годы.
В этом диапазоне было рассмотрено 34 землетрясения (матрица исследования для спектрального анализа (1988-2002 годы) на странице 3). Для параметров исследования:
7-местное время землетрясения в часах,
8-номер дня землетрясения от начала года землетрясения,
9-поправка луной силы тяжести в момент землетрясения,
10-скорость поправки в момент землетрясения,
11-ускорение поправки в момент землетрясения,
12-третья производная поправки в момент землетрясения,
13-четвертая производная поправки в момент землетрясения,
16-количество нулей скоростей поправок в день землетрясения,
17-количество нулей ускорений поправок в день землетрясения,
18-количествово нулей 3-ей производной поправок в день землетрясения,
19-количество нулей 4-ой производной поправок в день землетрясения,
20-среднее время нулей скоростей поправок в день землетрясения,
21-среднее время нулей ускорений поправок в день землетрясения,
22-среднее время нулей 3-х производных поправок в день землетрясения,
23-среднее время нулей 4-х производных поправок в день землетрясения, были получены ряды Фурье, аргументом в которых было время землетрясений нарастающим итогом в часах от начала 1987 года.
Матрица исследования для спектрального анализа(1988-2002 годы):
1988 16099.73 43 4 145 59 19.73 306 83.19 6.02 -1.07 0.27 0.58 33 5 3 2 4 4 4 9.95 12.38
1990 27013.25 43 1 145 23 13.25 30 121.36 23.72 -8.95 -5.4 2.5 51 5 7 4 4 4 6 11.52 14.55
1991 39639.87 43 20 145 39 15.87 191 93.8 -48.46 9.99 6.54 -2.72 57 6 4 4 4 4 14.15 10.97
1991 43478.38 43 17 145 31 14.38 351 37.46 5.98 11 1.56 -2.15 61 5 5 4 3 4 4 11.90 11.70
1993 54751.72 43 12 145 47 6.37 122 80.43 3.65 -2.62 0.24 1.07 33 5 1 2 4 4 4 9.29 11.88
1994 64360.15 43 11 145 25 16.15 125 80.5 1.92 8.04 -1.06 -2.12 81 5 3 4 4 4 4 12.35 15.28
1994 67195.12 43 37 145 54 19.12 243 65.16 5.63 0.08 -2.45 0.52 88 6 1 3 4 4 3 15.60 14.81
1994 68055.98 43 2 145 32 15.98 279 52.78 -29.57 5.21 8.79 -0.84 33 4 9 4 4 4 4 9.55 12.69
1995 70909.5 43 48 145 3 13.5 33 133.05 -0.77 -13.51 0.71 3.63 123 4 8 4 4 4 4 10.75 13.91
1995 78205.15 43 32 145 1 13.15 337 58.32 -16.39 3.03 5.34 -0.12 105 5 1 4 4 4 4 12.98 9.86
1995 78619.15 43 10 145 43 19.15 354 118.51 51.72 5.51 -8.4 -1.84 40 5 7 4 4 4 4 13.81 10.74
1996 79099.52 43 39 145 57 19.52 9 60.81 10.96 11.67 -0.38 -2.48 137 4 4 4 4 5 11.00 14.16
1997 87917.33 43 5 145 54 5.33 11 132.63 -52.85 1.66 9.55 -0.92 93 5 5 4 4 4 5 10.73 13.93
1997 90631.13 43 21 145 9 7.13 124 94.21 39.46 3.25 -8.17 -0.89 128 4 7 4 4 4 4 13.64 10.43
1997 93112.2 43 10 145 53 16.2 227 50.23 -21.6 12.96 1.86 -3.07 31 5 4 4 3 4 4 12.98 13.25
1998 97292.82 43 13 145 52 20.82 36 199.91 -5.61 -11.08 0.68 0.99 47 5 4 4 4 4 5 10.62 13.70
1998 102414.82 43 1 145 39 6.82 250 22.44 17.42 18.8 -2.78 -4.57 52 5 4 4 4 4 9.58 12.81
1999 109322.88 43 6 145 59 2.88 173 59.8 15.14 6. 93 -2.5 -1.21 33 5 1 4 4 4 5 11.10 14.28
2000 114547.03 43 32 145 53 19.03 25 79.8 -12.32 4.37 4.49 -1.07 79 4 6 4 4 4 4 12.16 15.11
2000 119753.33 43 5 145 24 17.33 242 60.96 -40.18 13.85 6.93 -3.49 33 4 7 3 4 4 4 12.12 12.21
2000 120439.23 43 22 145 56 7.23 271 49.74 29.89 13.5 -6.15 -3.4 58 5 1 3 4 4 4 11.72 11.77
2001 125523.82 43 19 145 49 3.82 117 61.78 -13.76 -2.34 4.93 1.33 89 6 3 4 4 4 3 11.41 14.31
2001 126109.13 43 2 145 59 13.13 141 193.37 -32.24 -12.38 6.7 2.39 33 4 1 4 4 4 4 14.19 11.06
2001 127199.2 43 2 145 17 23.2 186 67.64 13.33 -1.78 -2.57 1.64 33 5 9 3 4 4 4 12.10 12.21
2001 127963.55 43 54 145 5 19.55 218 41.51 -7.79 13.97 -0.77 -2.81 132 4 4 4 3 4 10.30 13.44
2001 128071.15 43 42 145 52 7.15 223 131 -11.86 -2.25 3.27 0.18 84 4 4 4 4 4 13.31 10.16
2001 129058.1 43 55 145 18 10.1 264 54.67 7.26 9.19 -3.91 6 0 139 4 3 4 4 4 6 11.48 14.53
2001 131248.1 43 20 145 21 16.1 355 82.83 8.52 -2.49 -1.23 1.12 118 4 5 2 3 4 4 7.79 13.92
2002 132251.43 43 39 145 59 11.43 32 41.5 21.03 8.17 46 -6 -1.44 114 4 5 4 4 4 6 11.81 14.81
2002 133566.33 43 4 145 27 6.33 87 11.1 -4.18 21.9 -0.01 -4.95 65 4 2 3 4 4 4 12.14 12.12
2002 135406.98 43 58 145 53 22.98 163 43.98 14.18 4.7 -2.38 1.17 118 4 9 4 4 3 4 9.91 13.06
2002 136687.13 43 8 145 0 7.13 217 178.42 35.2 - 4.45 -5.79 0.26 33 4 6 4 4 4 4 13.02 16.04
2002 138794.17 43 8 145 56 2.17 305 71.96 -7.83 8.68 2.84 -0.99 100 4 8 4 3 4 4 12.51 12.59
15.51
11.40
14.21
12.22 14. 73 12.59 11.58 15.45
10.42 13.25 13.91 10.79
10.41 13.76
13.29 10.53 15.49 10.82 12.20 15.06
14.73
11.30 14.20
15.01 13.35
13.51
11.43
13.73
11.74
15.01 12.96 13.33
12.43
13.40 11.21
9.24 11.68
9.56
11.84
12.45
13.48
10.19 10.89 15.74
15.58 10.71
10.20 15.53 12.51 15.83
9.24 12.07 11.73 11.21 11.19 12.00 13.15
10.41 13.40 10.57
13.59 12.00 12.77 10.25
9.83
Матрица исследования на 2003 год, год прогноза:
2003 141283.42 43 14 145 48 19.42 43 183.15 28.57 -5.28 -4.69 0.43 99 4.6 4 4 4 4 12.48 9.26 12.87 9.80
2003 142549.72 43 36 145 23 13.72 96 209.89 8.47 -14 -1.11 2.71 133 4.3 4 4 4 5 11.41 14.29 11.21 15.94
2003 142920.35 43 1 145 40 0.35 112 52.03 -5.04 4.04 -1.09 -0.59 33 4.7 4 4 4 4 7.11 10.31 13.39 10.31
2003 144697.45 43 58 145 5 1.45 186 54 13.73 0.99 -2.66 -0.56 173 4.4 4 4 4 4 13.01 9.93 13.22 10.14
2003 145873.85 43 26 145 57 1.85 235 69.6 9.48 6.31 0.87 -0.7 105 4.4 4 4 4 4 12.56 15.74 13.03 9.94
2003 147273.45 43 1 145 2 9.45 293 189.57 -11.4 -10.53 0.93 1.96 102 5 3 4 4 4 15.40 14.78 11.97 8.99
2003 147447.55 43 28 145 0 15.55 300 40.19 -19.92 3.06 7.39 0 33 4.6 4 4 3 4 10.01 13.21 13.06 12.84
2003 147744.3 43 40 145 50 0.3 313 231 -4.73 -18.75 2.22 2.03 10 4.4 3 4 4 4 11.99 12.01 14.93 11.93
В каждом из разложений были найдены гармоники с максимальной амплитудой:
- показатель-местное время землетрясения в часах
Максимальная по амплитуде гармоника - 8 Модель по максимальной гармонике у= 4.854649+(17.703470)*ссе((2*р1*1;Др)* 8+ +(-2.944466)) где р1=3.14...1р-период процесса= 122694.400,пе-риод гармоники= 15336.800 фаза(отсчет против часовой стрелки)= -2.944,*- умножение,
- показатель- номер дня землетрясения от начала года землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника- 2 Модель по максимальной гармонике у= 107.717000+(114.298300)* *со8((2*рЛДр)* 2+(-5.322917))
где рі=3.14...1р-период процесса= 122694.400,пе-риод гармоники= 61347.220 фаза(отсчет против часовой стрелки)= -5.323, *- умножение,
- показатель - поправка луной силы тяжести в момент землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника- 3 Модель по максимальной гармонике у= 70.070490+(28.422000)*ссе((2*рі*1;Др)* *3+(-3.188411)) где рі=3.14...^р - период процесса =
122694.400,период гармоники = 40898.140 фаза (отсчет против часовой стрелки)= -3.188, *- умножение,
- показатель- скорость поправки в момент землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника- 3 Модель по максимальной гармонике
у= -10.544140+(35.728240)*сс8((2*рі^Лр)* *3+(-2.770174)) где рі=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 40898.140 фаза(отсчет против часовой стрелки)= -2.770, * - умножение,
- показатель - ускорение поправки в момент землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 3 Модель по максимальной гармонике у= -3.761282+(19.377760)*сс8((2*рі^Др)* *3+(-.076057)) где рі=3.14...1р - период процесса= 122694.400, период гармоники= 40898.140 фаза (отсчет против часовой стрелки)= -.076, * - умножение,
- показатель - третья производная поправки в момент землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника- 1 Модель по максимальной гармонике у= 3.507392+(7.360210)*сс8((2*рі^Лр)* 1+ +(-3.788498)) где рі=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 122694.400 фаза (отсчет против часовой стрелки)= -3.788, * - умножение,
- показатель - четвертая производная поправки в момент землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 3 Модель по максимальной гармонике у= 1.704224+(5.208547)*со8((2*ріПЛр)* 3+ +(-3.226987)) где рі=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 40898.140 фаза (отсчет против часовой стрелки)= -3.227, * - умножение,
- показатель - количество нулей скоростей поправок в день землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 2 Модель по максимальной гармонике у= 2.208898+(3.271504)*сс8((2*рі^Др)* 2+ +(-3.104466)) где рі=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 61347.220 фаза (отсчет против часовой стрелки)= -3.104, * - умножение,
- показатель - количество нулей ускорений поправок в день землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 3 Модель по максимальной гармонике у= 3.894949+(.231689)*сс8((2*рі^Др)* 3+
+(-4.417618)) где р1=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 40898.140 фаза (отсчет против часовой стрелки) = -4.418, * - умножение,
- показатель - количество нулей 3-й производной поправок в день
землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 3 Модель по максимальной гармонике у= 3.901046+(.172291)*сс8((2*р^Лр)* 3+ +(-5.128499)) где р1=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 40898.140 фаза (отсчет против часовой стрелки) = -5.128, * - умножение,
- показатель - количество нулей 4-й производной поправок в день
землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 2 Модель по максимальной гармонике у= 4.580894+(.652236)*сс8((2*р^Лр)* 2+ +(-2.730433)) где р1=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 61347.220 фаза (отсчет против часовой стрелки) = -2.730, * - умножение,
- показатель-среднее время нулей скоростей поправок в день землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 6 Модель по максимальной гармонике у= 8.972240+(5.174271)*сс8((2*р1^Лр)* 6+ +(-3.145283)) где р1=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 20449.070 фаза (отсчет против часовой стрелки) = -3.145, * - умножение,
- показатель-среднее время нулей ускорений поправок в день землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 9 Модель по максимальной гармонике у= 11.191090+(5.764399)*сс8((2*р1^Лр)* 9+ +(-.017228)) где р1=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники = 13632.710 фаза (отсчет против часовой стрелки) = -.017, * - умножение,
- показатель-среднее время нулей 3-х производных поправок в день землетрясения
Максимальная по амплитуде гармоника - 3 Модель по максимальной гармонике
у= 13.568700+(4.148546)*сс8((2*рЛЛр)* 3+ +(-3.076128)) где р1=3.14...^р - период процесса =
122694.400, период гармоники = 40898.140 фаза (отсчет против часовой стрелки) = -3.076, * - умножение,
- показатель-среднее время нулей 4-х производных поправок в день землетрясения Максимальная по амплитуде гармоника - 5 Модель по максимальной гармонике у= 14.526670+(4.529233)*сс8((2*р^Лр)* 5+ +(-2.601049)) где р1=3.14...1р - период процесса = 122694.400, период гармоники= 24538.890 фаза(отсчет против часовой стрелки)= -2.601, * - умножение.
Год, время землетрясения нарастающим итогом от 1987 года(в часах) в матрице исследования для проведения спектрального анализа:
год - время год - время
1988 - 16099.73 1998 - 102414.82
1990 - 27013.25 1999 - 109322.88
1991 - 39639.87 2000 - 114547.03
1991 - 43478.38 2000 - 119753.33
1993 - 54751.72 2000 - 120439.23
1994 - 64278.37 2001 - 125523.82
1994 - 64360.15 2001 - 126109.13
1994 - 67195.12 2001 - 127199.2
1994 - 68055.98 2001 - 127963.55
1995 - 70909.5 2001 - 128071.15
1995 - 78205.15 2001 - 129058.1
1995 - 78619.15 2001 - 131248.1
1996 - 79099.52 2002 - 132251.43
1997 - 87917.33 2002 -133566.33
1997 - 90631.13 2002 -135406.98
1997 - 93112.2 2002 -136687.13
1998 - 97292.82 2002 -138794.17
Методика прогноза времени землетрясений
по периодам гармоник параметров с максимальной амплитудой заключается в следующем:
1. Выбираем время первого землетрясения нарастающим итогом от 1987 года(в часах) в матрице исследования, на которой был проведен спектральный анализ.
У нас это время - 16099.73.
2. Наращиваем выбранное время первого землетрясения нарастающим итогом от 1987 года (в часах) на величину периода гармоники с максимальной амплитудой любого из параметров, для которых был сделан спектральный анализ.
3. Полученное время после наращивания будет прогнозируемым временем землетрясения нарастающим итогом.
4. Продолжаем далее наращивать время на величину периода гармоники с максимальной амплитудой.
В результате таких наращиваний мы получим значения временных отсчетов на любой интересующий нас год.
Далее можно производить наращивание на период со времени второго землетрясения нарастающим итогом от 1987 года (в часах) в матрице исследования, на которой был произведен спектральный анализ, потом со времени третьего, четвертого и т. д. со времени последнего времени землетрясения нарастающим итогом от 1987 года (в часах) в матрице исследования, на которой был произведен спектральный анализ.
То есть, таким образом мы можем сделать прогноз времени землетрясения нарастающим итогом по исходным данным и периодам гармоник с максимальной амплитудой.
Для проверки предлагаемого метода сделаем расчет коэффициента повторения периода для известных землетрясений в 2003 году на странице 4.
Для определения коэффициента повторения периода необходимо, очевидно, найти разницу между временем землетрясения нарастающим итогом от 1987 года (в часах) в 2003 году и начальным временем (нарастающим итогом) отсчета в исходной матрице исследования (1988-2002 годы) и разделить эту разницу на рассматриваемый период.
Если коэффициент повторения периода будет близок к целому числу, то уже известное время землетрясения совпадает с прогнозируемым временем землетрясения, полученным по нашей методике.
В 2003 году были землетрясения со следующими временами нарастающим итогом от 1987 года (в часах):
141283.42
142549.72
142920.35
144697.45 145873.85
147273.45 147447.55 147744.3
Коэффициенты повторения периода:
Показатель - местное время землетрясения в часах
Период гармоники с максимальной амплитудой- 15336.800
Исходное количество землетрясений - 8 Количество спрогнозированных землетрясений - 8
Таблица 1. Коэффициент повторения периода гармоники с максимальной амплитудой местного времени землетрясения в точках прогноза
Известное время землетрясения нарастающим итогом от 1987 (в часах) для начала отсчета (1988-2002 гг.) Время землетрясения нарастающим итогом от 1987 г. (в часах) для прогноза (2003 г.) Коэффициент повторения периода (отклонение от ближайшего целого<=0,05)
64278,370 141283,420 5,021
97292,820 142549,720 2,951
97292,820 142920,350 2,975
68055,980 144697,450 4,997
114547,030 145873,850 2,043
39639,870 147273,450 7,018
39639,870 147447,550 7,029
39639,870 147744,300 7,049
Показатель - поправка луной силы тяжести в момент землетрясения
Период гармоники с максимальной амплитудой - 40898.140
Исходное количество землетрясений - 8 Количество спрогнозированных землетрясений - 8
Таблица 2. Коэффициент повторения периода гармоники с максимальной амплитудой поправки луной силы тяжести в момент землетрясения в точках прогноза
Показатель - третья производная поправки в момент землетрясения
Период гармоники с максимальной амплитудой - 122694.400
Исходное количество землетрясений - 8 Количество спрогнозированных землетрясений - 8
Таблица 3. Коэффициент повторения периода гармоники с максимальной амплитудой третьей производной поправки в момент землетрясения в точках прогноза
Известное время землетрясения нарастающим итогом от 1987 (в часах) для начала отсчета (1988-2002 гг.) Время землетрясения нарастающим итогом от 1987 г. (в часах) для прогноза (2003 г.) Коэффициент повторения периода (отклонение от ближайшего целого<=0,05)
16099,730 141283,420 1,020
16099,730 142549,720 1,031
16099,730 142920,350 1,034
16099,730 144697,450 1,048
27013,250 145873,850 0,969
27013,250 147273,450 0,980
27013,250 147447,550 0,982
27013,250 147744,300 0,984
Представленная проверка методики прогноза землетрясений по периодам гармоник с максимальной амплитудой местного времени землетрясений, дней землетрясений, параметров поправок приливных изменений силы тяжести показала совпадение истинных и прогнозируемых значений времен землетрясений нарастающим итогом от 1987 года (в часах) для всех восьми землетрясений в 2003 в окрестности (+1 градус) географической точки с координатами: 43 градуса северной широты и 145 градусов восточной долготы.
Аналогичное рассмотрение можно сделать для других географических точек землетрясений.
Известное время землетрясения нарастающим итогом от 1987 (в часах) для начала отсчета (1988-2002 гг.) Время землетрясения нарастающим итогом от 1987 г. (в часах) для прогноза (2003 г.) Коэффициент повторения периода (отклонение от ближайшего целого<=0,05)
102414,820 141283,420 0,950
102414,820 142549,720 0,981
102414,820 142920,350 0,990
64278,370 144697,450 1,966
64278,370 145873,850 1,995
64278,370 147273,450 2,029
64278,370 147447,550 2,034
27013,250 147744,300 2,952
Список использованной литературы:
1. Райбштейн В.А., Войнов В.И., Кудряшов В.Э., Чепасов В.И. О связи медицинских показателей с колебаниями естественных гравитационных полей // Ж. БИОФИЗИКА, Том 37, вып. 3. Российская Академия Наук, Москва, 1992. - С. 524-531.
2. Чепасов В.И., Шехтман В.М. Временной анализ вызовов психиатрической бригады скорой медицинской помощи. // Ж. БИОФИЗИКА, Том 37, вып. 4. Российская Академия Наук, Москва, 1992. - С. 661-666.
3. Райбштейн В.А., Кудряшов В.Э., Чепасов В.И. Роль приливных изменений силы тяжести в регуляции системного ответа кровообращения и дыхания на ортостаз // Ж. БИОФИЗИКА, Том 40, вып. 4. Российская Академия Наук, Москва, 1995. - С. 805-812.
4. Чепасов В.И., Никонорова О.А. Обусловленность температуры воздуха приливными изменениями силы тяжести // Вестник ОГУ. - №6. - 2005. - С. 109-112.
