بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه، تغییرات هملرزه جاذبه را ناشی از زلزله 9 ریشتری 11 مارچ 2011 توهوکوی ژاپن را با استفاده از اطلاعات جمعآوری شده از ماهواره گریس بدست میآوریم. مطالعات پیشین نشان داده است که حداقل بزرگی زلزله برای نمایش سیگنالها توس گریس 8.5 ریشتر است. به علت ارتفاع زیاد ماهوارهها تنها به مولفههای عمده یا طول موجهای بلند میدان پتانسیل جاذبه زمین حساس میباشند. مقادیر ماکزیمم و مینیمم تغییرات هملرزه جاذبه برای این منطقه 14.0539907495875 میکروگال و -19.1481385787076 میکروگال بدست آمد. این مقادیر در حالتی است که از فیلتر برای حذف نویز و خطاهای نواری گریس استفاده نکردهایم. چون ضریب C 2 0 در محاسبات مربوط به تعیین تغییرات شتاب ثقل دارای سهم ناچیزی است و به دلیل پایین بودن دقت محاسبه این ضریب، این ضریب با ضرائب دادههای لیزری ماهواره SLR جایگزین شده است.
واژگان کلیدی: توکوهو، گریس، هملرزه جاذبه، خطاهای نواری
1مقدمه
شناخت حرکات گسل1 و نتایج حاصل از این حرکات نظیر تغییر شتاب ثقل امری ضروری به حساب میآید. انرژی آزادشده به هنگام حرکت سریع گسلهای فعال، عامل وقوع اغلب زمینلرزه ها است. گسلهای بزرگ در پوسته زمین نتیجه حرکت برشی زمین هستند و زمین لرزه ها نیز نتیجه نیروی رهاشده در حین لغزش سریع لبه های یک گسل به هم است.میدانیم توزیع شتاب ثقل در سطح جهانی برابرm9.8 یا 980 گال است. از مهم ترین عوامل تغی یر شتاب ثقل، غیریکنوا خت بودن توز یع جرم درون زمین و تغی یرات دان سیته2 محلی در اثر فشردگی صفحات تکتونیکی در مناطق فعال ژئودینامیکی است پس باید زلزله شدید باشد تا بتواند مقدار توزیع شتاب ثقل را تغی یر د هد.در مطالعات قبل بررسی شد که ماهوارههای ثقلسنجی به دلیل ارتفاع بالا فق قابلیت کشف سیگنالهای شدید را دارند . - Sun & Okubo, 2004 -
به طور مثال در ایران که زلزله با ریشتر بالا اتفاق نیفتاده ماهواره ثقل سنجی مثل گریس3 قابلیت نمایش تغییرات هملرزه4 جاذبه را ندارد، به همین دلیل سراغ زلزلههای شدید میرویم.گریس دو ماهواره م شابه م جزا از هم ا ست که ا ین دو ماهواره با فاصله 220 کیلومتر از هم حرکت کرده که با تغییر ثقل در محلی که ماهوارهها از روی آن پرواز میکنند فاصله بین آنها دستخوش تغییر شده که با آنالیز تغییرات فاصله بین دو ماهواره، میتوان به تغییرات ثقل دست یافت . - Chen et al ., 2007 - گریس تخمینی از میدان جاذبه زمین را به صورت منظم و ماهیانه در قالب مدلهای ژئوپتانسیل هارمونیک مشتمل بر مولفههای هارمونیک از درجه 2 تا درجه و مرتبه 120 معادل عوارض در ابعاد مکانی 400 کیلومتر تا 40 هزار کیلومتر را روی زمین در اختیار قرار میدهد. پس فرآیندهایی مثل زلزله که موجب جابجایی جرم در ابعاد مکانی فوق در داخل و درون زمین میشود و در پریود زمانی یک ماه رخ میدهد را میتوان با دادههای گریس زیر نظر گرفت . - Han et al., 2008 -
2بحث
در خارج زمین، پتانسیل در معادله لاپلاس صدق میکند پس میتوان آنرا به سری هارمونیک بس داد. تغییرات پتانسیل قبل و بعد از زلزله از رابطه زیر محاسبه میشود: با توجه به معادله، مشتق اول V یعنی تغییرات جاذبه در جهت r و از رواب زیر استخراج میشود: در معادلات بالا GM حاصلضرب ثابت جاذبه در جرم زمین، a e شعاع استوایی زمین و P n m توابع لژاندر میباشند.
در این مطالعه از دادههای میدان جاذبه ماهیانه سطح 2 گریس به عنوان CSR05 استفاده کردیم. این ضرائب، ضرائب استوکس کاملا نرمالیزه تا درجه و مرتبه 60 هستند. از مجموع 45 ماه میدان جاذبه پوشیده از دوره زمانی فوریه 2009 تا فوریه 2013 استفاده شده است. - در بین کل دادهها، دادههای 4 ماه موجود نبود - . ضرائب C n mو S n mهر میدان ماهیا نه برای محاسبه گراد یان پتانسیل در سیستم کروی استفاده شده است. دو تاثیر قابل توجه عمده در این مدلهای ماهیانه موجود میباشد که هیدرولوژی و تغییرات جرم بزرگ بر اثر تغییرات پوسته و یا داخل زمین میباشد - که میتواند بر اثر زمینلرزه بوجود آید - . برای استخراج سیگنالهای هملرزه و جلوگیری از تغییرات فصلی یا هیدرولوژی، از اختلاف دو سال میانگین دادههای جاذبه در قبل و بعد از زلزله استفاده کردیم.
میدان جاذبه میانگین قبل از زلزله از متوس گیری دادههای 24 ماه از فوریه 2009 تا فوریه 2011 بدست آمد. میدان جاذبه میانگین بعد از زلزله از متوس گیری دادههای 21 ماه از مارچ 2011 تا فور یه 2013 بد ست آ مد. ا ختلاف ضرائب C n m و S n m بین این دو میدان متوس ، برای تغییرات هملرزه جاذبه مربوط به زلزله توکوهو5ی ژاپن محاسبه شده است. چون ضریب C 2 0 در محاسبات مربوط به تعیین تغییرات شتاب ثقل دارای سهم ناچیزی است و به دلیل پایین بودن دقت محاسبه این ضریب، این ضریب با ضرائب دادههای لیزری ماهواره SLR6 جایگزین شده است.زلزله 9 ریشتری توهوکو نزدیک ساحل شرقی هونشو7 در ژاپن در تاریخ جمعه 11 مارچ سال 2011 در ساعت 05:46:24 UTC اتفاق افتاد. موقعیت زلزله 38.297œN, 142.372œE است. زلزله در عمق 30 کیلومتری زمین اتفاق افتاد. این زلزله نتیجه یک گسل فشاری بین اقیانوس آرام و صفحههای آمریکای شمالی است. موقعیت این منطقه در شکل1 مشخص است.
