Комплексное исследование ионосферных и метеорологических аномалий, связанных с землетрясением в Центральной Азии в январе 2024 г.

Обнаружение аномальных изменений в атмосфере и ионосфере, связанных с землетрясениями, является предметом интенсивных исследований в связи с важностью разработки методов прогнозирования и раннего оповещения. Существует рабочая гипотеза «электромагнитного сигнала», согласно которой из-за сейсмической активности над разломом в ионосфере генерируется локальное электрическое поле, которое проникает вверх в условиях повышенной ионизации приземного слоя воздуха. Оно заставляет ионосферную плазму дрейфовать в скрещенных электрическом и (гео)магнитном полях. В результате на определенной высоте электронная концентрация изменяется, и это можно измерить ленгмюровским зондом на борту низкоорбитального спутника.

Хотя концепция связи «литосфера-атмосфера-ионосфера» (ЛИАС) предложена довольно давно, редко удавалось экспериментально проследить всю цепочку ко-сейсмических аномалий, исключив при этом изменчивость среды из-за других внешних факторов.

Анализ спутниковых ионосферных и метеорологических данных показал, что сейсмическое событие 22 января 2024 г. вызвало цепь аномалий, соответствующих всем элементам ЛИАС. Локальное изменение плотности ионосферной плазмы над эпицентром, соответствующее оценке роста приземного электрического поля, наблюдалось тандемом КА группировки Swarm. Аномалия возникла при спокойных геомагнитных условиях, но на фоне общего увеличения плотности плазмы из-за солнечной вспышки, которая повлияла на глобальное распределение полного электронного содержания.

Чтобы корректно выделить сигнал ко-сейсмического происхождения на фоне внутри-ионосферной изменчивости, исследователи использовали разность между наблюдениями электронной концентрации каждым из пары близколетящих КА Swarm. Это позволило избежать явного вычитания вариабельного фонового поля, которое чувствительно к условиям космической погоды и потому часто приводит к детектированию ложного сигнала. Показано, что низкое значение геомагнитных индексов — тот критерий, который обычно применяется, особенно при статистическом подходе — не дает достаточных оснований считать, что уровень фонового поля можно считать «нулевым». Необходим детальный анализ факторов космической погоды и естественной внутри-ионосферной изменчивости.

Ионосферная аномалия для сейсмического события также согласуется по времени и пространству с возмущениями метеопараметров, которые определялись по атмосферному реанализу MERRA. В области эпицентра наблюдалось локальное падение влажности воздуха, усиление потока скрытого тепла и аэрозольной оптической толщины. Эти эффекты соответствуют повышенной ионизации приземного воздуха вследствие эманации радона, сопровождающего землетрясения.