Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Инструментальные средства измерения вариаций атмосферного давления, микродеформаций земной коры и её модельное представление 14
1.1 Введение 14
1.2 Лазерные измерители деформаций и виды принимаемых колебаний 16
1.2.1 Лазерные измерители деформаций 16
1.2.2 Регистрация гидроакустических колебаний 21
1.2.3 Морские гравитационные и инфрагравитационные волны 22
1.2.4 Внутренние волны 24
1.3 Измерители вариаций атмосферного давления. 27
1.4 Модели земной коры и методы построения моделей земной коры на основе механики оболочных тел 30
1.5 Выводы 41
ГЛАВА 2 Сеисмоакустико-гидрофизическии комплекс 43
2.1 Введение 43
2.2 Описание комплекса 44
2.2.1 Лазерный измеритель вариаций давления гидросферы 45
2.2.2 Донная станция 47
2.2.3 Анеморумбограф 47
2.2.4 Датчики температуры и влажности 48
2.3 Лазерные измерители деформаций 48
2.3.1 Принцип действия и функциональная схема лазерного деформографа 48
2.3.2 Аппаратурные шумы, точность измерения микроперемещений 56
2.4 Лазерный нанобарограф 65
2.5 Выводы 73
ГЛАВА 3 Моделирование упругих деформаций трехслойной сферической оболочки методом минимизации невязок 75
3.1 Введение 75
3.2 Постановка задачи 77
3.3 Определение основных формул 83
3.3.1 Определение перемещений 83
3.3.2 Нахождение напряжений 8 8
3.3.3 Нахождение уравнений движения коры Земли 96
3.4 Решение уравнений. Определение искомых функций 110
3.5 Выводы 115
ГЛАВА 4 Экспериментальные и модельно-теоретические оценки влияния вариаций атмосферного давления на уровень микродеформаций земной коры 116
4.1 Введение 116
4.2 Методы обработки информации 117
4.3 Обработка и анализ синхронных данных 52,5-метрового лазерного деформографа и микробарографа 118
4.4 Обработка и анализ синхронных данных 52,5-метрового лазерного деформографа и лазерного нанобарографа 127
4.5 Сопоставление экспериментальных и модельно теоретических значений микродеформаций вызванных вариациями атмосферного давления 136 4.5 Выводы 144
Заключение 146
Список литературы
- Лазерные измерители деформаций и виды принимаемых колебаний
- Лазерный измеритель вариаций давления гидросферы
- Нахождение уравнений движения коры Земли
- Обработка и анализ синхронных данных 52,5-метрового лазерного деформографа и лазерного нанобарографа
Введение к работе
Определяющим фактором во взаимодействии волновых полей системы "атмосфера-гидросфера-литосфера" являются атмосферные процессы, которые оказывают существенное нагружающее действие на океанические и литосферные процессы при прямом и параметрическом воздействии. Изучение атмосферного воздействия на вариации уровня микродеформаций земной коры имеет важное значение как с точки зрения построения модели энергообмена геосфер зоны перехода, так и с точки зрения оценки вклада энергии атмосферных процессов широкого диапазона частот в сейсмоактивность Земли. Ввиду необходимости получения точных оценок величины передаваемой энергии от атмосферных процессов земной коре измерения необходимо проводить на уровне фоновых колебаний в широком частотном диапазоне, поэтому применяемая аппаратура должна удовлетворять следующим требованиям: высокой чувствительностью и способностью проводить измерения в частотном диапазоне от (условно) 0 Гц. В связи с необходимостью проведения измерений величин от уровня фоновых колебания (нанометры) до нескольких сантиметров данная аппаратура должна также обладать достаточно большим динамическим диапазоном. В настоящее время данным требованиям в наибольшей степени отвечают установки, созданные на основе современных лазерно-интерференционных методов с использованием частотно стабилизированных лазеров.
Для точной оценки вклада атмосферных процессов в уровень микродеформаций земной коры необходимо опираться на модель земной коры. Данная модель должна в наибольшей степени отражать реальное строение земной коры. Ввиду важности решения этой проблемы создание математической модели земной коры является актуальным. Наша модель разрешена методом построения прикладной теории, при котором в рамках принятых допущений обеспечивается полное удовлетворение уравнений равновесия элементарных объемов. Сущность метода заключается в минимизации невязки решения уравнений теории упругости в рамках принятых допущений при обязательном обеспечении полного удовлетворения уравнений равновесия. При этом невязка может служить мерой погрешности прикладной теории. Метод позволяет придать прикладной теории наивысшую в рамках принятых допущений точность. В то же время он обладает большой общностью, позволяя при определенных ограничениях получить дифференциальные уравнения других известных вариантов прикладной теории. Применение данного метода позволяет с достаточно высокой точностью определить все компоненты напряженного состояния слоистой конструкции, в том числе и поперечные напряжения.
Актуальность темы
Успешное изучение энергообмена геосфер во многом определяется разработкой новых методов исследований. В последние годы особый интерес вызывают комплексные методы, позволяющие изучать физику процессов взаимодействия в системе геосфер на новом, прецизионном уровне. Это, в первую очередь, относится к лазерно-интерференционным методам исследования. На их основе созданы лазерные деформографы (для измерения вариаций микродеформаций земной коры) и лазерные нанобарографы (для измерения микроколебаний атмосферного давления), а также внедрены новые установки, такие как лазерные измерители вариаций давления гидросферы. Изучение энергообмена геосфер необходимо проводить поэтапно и в комплексе. Поэтапность заключается в оценке влияния процессов в одних геосферах на процессы и явления в соседних геосферах. Актуальность данной работы заключается в выполнении одного из этапов оценки энергообмена геосфер, а именно, в оценке вклада атмосферных процессов в уровень микродеформаций земной коры. В связи с необходимостью точного определения величины данного вклада выполнение работы определяется необходимостью использования в данных исследованиях высокочувствительных и широкополосных установок, к которым, в первую очередь, относятся лазерные деформографы и лазерные нанобарографы.
Решение поставленной задачи, а именно задачи по оценке вклада атмосферных процессов в уровень микродеформаций земной коры, можно сделать на основе модели земной коры, которая наиболее точно соответствовала бы ее реальному строению. Поэтому актуальность работы связана также с возможностью построения такой модели, которая должна учитывать многослойность земной коры. Применение этой модели, хотя бы в первом приближении, позволит более или менее точно определить вклад атмосферных и гидросферных процессов в микродеформации земной коры. На основании имеющихся экспериментальных результатов можно построить многослойную модель земной коры блокового строения с близким к реальному распределению физических параметров. Реальная модель земной коры необходима для точной оценки энергообмена геосфер по данным только для одной геосферы без проведения комплексных, одновременных исследований во всех геосферах.
Цели и задачи исследований
Цель настоящей работы состоит в оценки вклада атмосферных процессов инфразвукового диапазона в уровень микродеформаций земной коры и выяснения новых закономерностей энергообмена геосфер на границе системы "атмосфера-гидросфера-литосфера". Достижение данной цели невозможно без создания модели земной коры.
В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
1. Проведение длительных синхронных измерений вариаций уровня микродеформаций земной коры и микроколебаний атмосферного давления на основе применения сейсмоакустико-гидрофизического комплекса.
2. Создание математической модели земной коры с реальным распределением упругих параметров в ней.
3. Проведение экспериментальных и модельных расчетов по оценке вклада атмосферных процессов широкого диапазона частот в уровень микродеформаций земной коры.
4. Выявление новых закономерностей в протекании различных процессов при энергообмене геосфер на границе системы "атмосфера-гидросфера-литосфера".
Научная новизна
1. В результате многолетнего мониторинга с помощью лазерного деформографа и лазерного нанобарографа получены экспериментальные данные о вариациях микродеформаций земной коры и микроколебаниях атмосферного давления, которые легли в основу созданого банка данных.
2. Создана математическая модель трёхслойной сферической оболочки с реальными параметрами земной коры. Модель позволяет с высокой степенью точности рассчитать вклад атмосферного давления в уровень микродеформаций земной коры.
3. Оценено влияние атмосферного давления в деформационные процессы земной коры с помощью данных сейсмоакустико-гидрофизического комплекса и построенной модели.
4. Выявлены новые закономерности реакции земной коры на колебания атмосферного давления, связанные с размерами барических депрессий и близким расположением моря.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Проведенные комплексные экспериментальные исследования с использованием лазерного деформографа и лазерного нанобарографа позволили получить синхронные данные по вариациям микродеформаций земной коры и микроколебаниям атмосферного давления в широком диапазоне частот в зоне перехода системы "атмосфера-гидросфера-литосфера", которые легли в основу создания банка данных.
2. Создание математической модели трёхслойной земной коры с реальным распределением упругих параметров в ней, построенной на основе метода минимизации невязок, позволяет рассчитать вклад различных атмосферных и гидросферных процессов в уровень микродеформаций земной коры.
3. Расчёты по влиянию атмосферного давления на деформационные процессы земной коры, проведенные с использованием данных сейсмоакустико гидрофизического комплекса и построенной модели, позволили получить реальные оценки вклада атмосферных процессов в энергию земной коры зоны перехода.
4. Выявлены новые закономерности реакции земной коры на колебания атмосферного давления, связанные с размерами барических депрессий и близким расположением моря, заключающиеся в неоднозначной реакции земной коры на увеличение или уменьшение атмосферного давления.
Обоснованность полученных результатов
Обоснованность экспериментальных результатов, приведенных в диссертации, подтверждена многократными и тщательными экспериментами при исследовании колебаний и волн широкого диапазона частот лазерно-интерференционными методами и сравнением полученных результатов с литературными данными и модельными оценками.
Точное совпадение экспериментальных результатов с модельными расчётами подтверждает адекватность построенной модели земной коры.
Практическая значимость результатов
Тема диссертационной работы соответствует одному из направлений работ в Тихоокеанском океанологическом институте им. В.И. Ильичева ДВО РАН по развитию методов и средств дистанционного исследования атмосферы, гидросферы, литосферы и их взаимодействия. Научные результаты получены при выполнении различных программ, проводимых Тихоокеанским океанологическим институтом им. В.И. Ильичева ДВО РАН: ФЦП "Мировой Океан", ЦНТП "Разработка технологии раннего обнаружения предвестников опасных геодинамических процессов в береговой зоне России и способов защиты её прибрежных территорий" (2005-РП 13.4/001, III очередь), грантов РФФИ (03-05-65216 "Изучение законов генерации, динамики и трансформации инфразвуковых колебаний и волн в области переходных зон", 03-01-00784 "Математическое моделирование системы связанных геоблоков Японского сектора Тихоокеанского пояса", 05-05-76165К "Организация и проведение экспедиции в пассивно-активном режиме на м. Шульца и на прилегающем шельфе по изучению взаимодействия геосфер"), гранта ДВО (04-3-Г-07-011 «Построение математической модели земной коры с учетом внутренних колебаний Японского і моря и сопоставление с экспериментальными данными лазерных деформографов»).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из них 7 опубликовано в центральных научных журналах, 2 работы - в сборниках материалов международных конференций и 7 работ - в сборниках материалов российских конференций.
Вклад автора
Экспериментальные результаты, проанализированные в работе, получены совместно с соавторами опубликованных работ. Автор принимал активное участие в разработке и создании лазерного нанобарографа. Практически вся обработка экспериментальных данных и модельно-теоретические работы выполнены самостоятельно. Я выражаю благодарность всем сотрудникам, совместно с которыми проводились экспериментальные исследования: Ковалёву С.Н., Овчаренко В.В., Швецу В.А., Чупину В.А., Яковенко СВ. Особенно хочу выразить благодарность профессору Пикулю В.В. за начальную постановку проблемы.
Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, приложения и списка литературы, включающего 112 наименований. Работа содержит 140 страниц текста, две таблицы и 29 рисунков.
Нумерация пунктов, формул и рисунков внутри глав сквозная. При этом используется двухуровневая система нумерации. То есть ссылка «рисунок 2.4» означает, что это четвертый рисунок во второй главе. Список литературы составлен в порядке упоминания ссылок в тексте диссертации.
Лазерные измерители деформаций и виды принимаемых колебаний
Малая чувствительность механических деформографов и их сильная зависимость от метеорологических параметров вызвали необходимость создания деформографов нового поколения - лазерных. Принцип работы лазерных деформографов состоит в том, что при изменении базы деформографа изменяется оптический путь лазерного луча, пробегающего расстояние между двумя точками, составляющее базу прибора. Изменение оптического пути влечет за собой изменение фазы волны лазерного излучения вследствие дополнительного фазового набега. Это изменение фазы и является, в большинстве случаев, измеряемой величиной. Преимуществом лазерных деформографов перед механическими аналогами является, в первую очередь, исключение механического чувствительного элемента как такового. Влияние вариаций метеорологических параметров на показания прибора сводится в основном к их воздействию на изменение оптического пути лазерного луча. При использовании герметизированных или вакуумированных лучеводов точность измерения микродеформаций земной коры для лучших образцов составляет величину 10",0-10 12 м при чувствительности lO -lO"13 [5]. Создание лазерных деформографов различных модификаций позволило на 3-4 порядка улучшить точность измерения микродеформаций земной коры в частотном диапазоне 0-1000 Гц по сравнению с применением деформографов механического типа. Использование дифференциальных свойств среды и специфических конструктивных особенностей установок позволило еще выше поднять точность измерения микродеформаций земной коры при некотором даже снижении требований к стабильности метеорологических параметров (давление, температура, влажность) и относительно невысокой стабильности частоты лазера [6].
Первые сведения о создании длиннобазового лазерного интерферометра для геофизических приложений относятся к 1965 г., когда Вейли, Крогстад и Мосс [7] сообщили о создании работающего макета лазерного деформографа на основе интерферометра Майкельсона. Эксплуатация этого прибора позволила получить ценные данные по длительным измерениям деформаций земной коры [8]. Успешная эксплуатация лазерного деформографа Вейли привела к тому, что в 1969 г. появилось сообщение [9] о создании в Калифорнийском университете, г. Сан-Диего, лазерного деформографа на основе неравноплечего интерферометра Майкельсона с длиной измерительного плеча 800 м. Данный прибор эксплуатировался в поверхностном, наземном варианте.
Как указано в [1], к 1973 г. в эксплуатации насчитывалось до восьми лазерных интерферометров-деформографов. Наибольшее число функционирующих в то время лазерных деформографов находилось в США.
В настоящее время создано несколько десятков лазерных деформографов различных вариантов, использующих три метода отслеживания вариаций деформаций земной коры с различными сочетаниями: слежение за полосой, подсчет полос и частотное биение. Первый метод измерения был применен при создании 1020 — метрового лазерного деформографа Vali & Bostrom [10], второй разработали King & Gerard [11], третий - Barger & Hall [12]. Все существующие лазерные деформографы можно разбить на два класса: равноплечие и неравноплечие. Оптическая часть деформографов построена с использованием схемы интерферометра Майкельсона или Фабри-ГТеро с возможными их модификациями. При этом длина интерферометра ограничивается длиной когерентности лазерного луча. Длина когерентности луча 1Х в этом случае должна, по крайней мере, в два раза превосходить длину интерферометра: 1л=с/А/ (1.1) где: с - скорость света, А/ - ширина спектра излучения оптического квантового генератора. При Д/ 104 Гц имеем /Л«30км. Очевидно, что существующие лазеры обладают достаточной длиной когерентности, чтобы быть использованными в длиннобазовой интерферометрии [13].
Сущность измерения длины при помощи интерферометра заключается в том, что смещение зеркал интерферометра, расположенных на концах базы / на величину Я/2 , дает изменение интерференционной картины на одну полосу. Общее относительное смещение будет равно Al = (XI2)N , где N - количество полос интерференционной картины, а Я - длина волны, на которой работает интерферометр. Возможности интерференционного метода ограничиваются точностью измерения перемещений доли полосы AN , которая определяется параметром резкости интерференционной картины и характеризуется отношением Fk=AX/SX , т.е. равна отношению расстояния между максимумами к половине ширины максимума 8Х .
Лазерный измеритель вариаций давления гидросферы
Лазерный измеритель вариаций давления гидросферы состоит из: лазера (1), оптического затвора и коллиматора (2), фотодиода (3), мембраны с наклеенным зеркалом (4), полупрозрачной плоско-параллельной пластины ПИ-100 (5), плоскопараллельных юстировочных зеркал на пьезокерамических цилиндрах типа PZT фирмы Clevite (6), компенсационной камеры (7), системы регистрации (8), линзы (9), плоско-параллельной пластины (10), герметичного корпуса прибора (11).
Лазерно-интерференционные методы позволяют измерять А/ с точностью 0,3-10" м в частотном диапазоне от 0 до 1000 Гц. Поэтому минимально измеряемое давление будет 0,45 мПа. Основные характеристики установки: точность измерения вариаций давления гидросферы — 0,45 мПа, рабочий диапазон частот 0-1000 Гц, динамический диапазон практически неограничен [69]. Существуют различные способы улучшения данных характеристик, обсуждения которых в данной работе мы касаться не будем.
Донная станция была установлена в 100 м от береговой черты м. Шульца на глубине 15 м, оснащенная гидрофоном и термодатчиком. Гидрофон предназначен для изучения вариаций давления гидросферы в частотном диапазоне 0,01-300 Гц, а термодатчик - для изучения вариаций температуры гидросферы в частотном диапазоне от 0 до 1 Гц.
Еще одним элементом сейсмоакустико-гидрофизического комплекса является анеморумбограф, служащий для измерения скорости и направления ветра. Принцип его действия основан на измерении скорости вращения вала, на котором установлена крыльчатка. Вал вращается посредством воздействия ветра на крыльчатку. Суть измерения скорости ветра при этом сводится к определению временных промежутков между электрическими импульсами, возникающими при замыкании контактов геркона: чем больше эти промежутки, тем меньше скорость ветра и наоборот [70].
Сейсмоакустико-гидрофизический комплекс оснащен двумя датчиками ИТВ-1М, способными измерять температуру и относительную влажность воздуха. Первый предназначен для измерения вариаций температуры воздуха в месте расположения комплекса, второй - вариаций температуры почвы. Комплекс непрерывно фиксирует эти значения. Температура эффективно фиксируется с произвольной частотой в диапазоне от 0 до 1 Гц. Погрешность при измерении температуры 0,3%, а при измерении относительной влажности 5%.
В Тихоокеанском океанологическом институте ДВО РАН были разработаны, изготовлены и внедрены для изучения сейсмоакустических процессов переходной зоны литосфера-гидросфера-атмосфера лазерные деформографы горизонтального и вертикального типов, однокоординатного, двухкоординатного и разнесённого вариантов.
Оптическая часть всех лазерных измерителей деформации собрана на основе модифицированного интерферометра Майкельсона с системой электронной регистрации изменения разности длин плеч интерферометра [71, 72]. На рисунке 2.3 приведена оптико-электронная блок-схема лазерного деформографа неравноплечего типа. Деформограф включает в себя: источник света - гелий-неоновый лазер (1) (ОКГ-13, ЛГ-78, ЛГН-303, ЛГН-ЗОЗМ, ЛГН-ЗОЗСМ, "Драгун", "Стандарт-У"), оптический затвор (2) (диафрагма, пластина Л/4 , поляроид), коллиматор (3), интерференционный узел (4, 5, 6) (полупрозрачная плоско-параллельная пластина
Нахождение уравнений движения коры Земли
Мы получили систему дифференциальных уравнений двадцатого порядка. Для определения 5 01» 1 33 воспользуемся разложением в ряд Фурье [97] их старших производных. Этот метод прост и дает высокую точность решения. В последствии мы можем ограничить сумму до какого-то элемента. На практике при вычислении 0"ц 0"із э зз было замечено, что при больших членах суммы точность решения изменяется не существенно. Вид графика не изменяется, а изменяется его числовое значение на пренебрежительно малые величины, т.е. наше ограничение придает решению высокую точность и простоту. Запишем разложения в ряд Фурье искомых функций:
Подставив производные разложения в ряд Фурье искомых функций из уравнения (3.36) в выражения (3.28), (3.29), (3.30), (3.31), (3.32), получим систему дифференциальных уравнений второго порядка относительно времени. При решении получаем, что временная зависимость представляется в выражении коэффициентом в i/U виде Є . Теперь получаем систему из пяти алгебраических уравнений с пятью неизвестными. В представленной модели мы используем средние значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона (таблица 3.1), которые можно найти в справочнике [98]. Используя значения этих переменных в новых алгебраических уравнениях (3.28), (3.29), (3.30), (3.31), (3.32), получим значения локальных упругих деформаций примерно равные 5.6 х 10"6.
Сопоставление полученных теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными другими авторами, позволяет говорить о целесообразности использования данной модели в решении подобных задач. Например, на рисунках 3.4 и 3.5 приведены графики, полученные после теоретических расчетов (1) и экспериментально (2) с помощью 17,5-метрового лазерного деформографа, расположенного на геофизической станции ИФЗ в Протвино [98,5]. Задавая внешнюю нагрузку, получим значения микродеформаций земной коры, зависящие от вариаций атмосферного давления. Таблица 3.1
В первой части главы описана постановка задачи и ее краевые условия. Главная задача - создание математической модели земной коры. Она представлена трехслойной сферической оболочкой, нагруженной, внутренними и внешними распределенными нафузками. Проведенные расчеты основаны на применении метода минимизации невязок, который прост и дает достаточно точные результаты.
Расчеты, проведенные на основе построенной модели, позволили получить величины локальных упругих деформаций земной коры, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Роль атмосферы в системе "атмосфера-гидросфера-литосфера" является определяющей в формировании основных физических процессов поверхности Земли. При проведении научно-исследовательских работ, связанных с изучением литосферы и гидросферы, необходимо учитывать эту роль. К основным физическим параметрам атмосферы, влияющим на гидросферные и литосферные процессы, относится атмосферное давление [99]. В работе [100] рассмотрено поведение сверхдлиннопериодных деформационных колебаний земной поверхности, связанное с малыми вариациями атмосферного давления. Указанные экспериментальные исследования проводились в условиях континентальной коры, и полученные результаты показывают, что уменьшение атмосферного давления сопровождается расширением земной поверхности (увеличением базы лазерного деформографа), а увеличение атмосферного давления приводит к её сжатию (уменьшению базы лазерного деформографа). Подобное поведение элементарно описывается третьим законом Ньютона о результирующем одновременном воздействии сил атмосферы и литосферы на границе "атмосфера-литосфера". Вариации уровня подземных вод также связаны с временным изменением результирующих сил атмосферы и
литосферы и их необходимым равенством на границе "атмосфера-литосфера". Для континентальных регионов такое поведение легко описать. Значительное затруднение вызывает описание воздействия атмосферного давления на уровень микродеформаций земной коры на границе "атмосфера-гидросфера-литосфера" ввиду значительного нагружающего влияния гидросферных процессов на литосферные [101,5].
Целью настоящей работы является изучение прямого или косвенного воздействия вариаций атмосферного давления на уровень микродеформаций земной коры на границе "атмосфера-гидросфера-литосфера" с помощью микробарографа, анеморумбографа и 52,5-метрового берегового лазерного деформографа [102].
Обработка и анализ синхронных данных 52,5-метрового лазерного деформографа и лазерного нанобарографа
Неоднозначная связь вариаций атмосферного давления, микродеформаций земной коры береговой черты и перемещений водных масс Японского моря прослеживается и при анализе приливных гармоник. Ранее в наших работах отмечалось [26, ПО], что вклад морского прилива в уровень микродеформаций земной коры значителен. Неправильный морской прилив, в формировании которого значительную роль играет полусуточная приливная волна М2, определяет характер микросмещений земной коры береговой черты. Как показали дальнейшие исследования вариации уровня микродеформаций земной коры переходной зоны диапазона приливов вызываются в основном соответствующими перемещениями водных масс, но далеко не последнее значение в этом формировании играют упругие смещения, вызванные непосредственным воздействием приливообразующего потенциала на земную кору, а также вариации атмосферного давления на соответствующих частотах. Однако вариации атмосферного давления при этом играют не определяющую роль. Такой вывод вытекает и из анализа результатов, приведённых в таблице 4.1, в которой приведены амплитуды гармоник суточного и полусуточного приливов, полученных при обработке трёх синхронных участков записи лазерного нанобарографа и лазерного деформографа. Там же помещены амплитуды морского прилива, рассчитанного теоретически для точки моря с координатами 4228N, 13056 Е (о. Фуругельма). Данная точка расположена на удалении примерно 15 миль к юго-западу от м. Шульца. Как видно из таблицы, амплитуда суточного теоретического морского прилива немного больше или почти равна амплитуде полусуточного прилива. Амплитуда суточного атмосферного прилива всегда заведомо больше амплитуды полусуточного прилива. Амплитуда суточного прилива, полученная для земной коры зоны перехода по данным лазерного деформографа, бывает как больше, так и меньше амплитуды полусуточного прилива. Конечно, теоретические данные - это не экспериментальные. Как следует из работ [ПО, 111], теоретические расчёты немного завышают суточный прилив и занижают полусуточный прилив. Экспериментальные измерения [111] в данной точке Японского моря показывают, что имеет место неправильный морской прилив, в котором амплитуда полусуточной составляющей больше амплитуды суточной составляющей.
Как упоминалось выше, предложенная модель является гибкой, и добавление каких-либо дополнительных нагрузок не повлечет за собой сильных изменений. Дальнейшее развитие модели путем учета атмосферного давления, позволило оценить его вклад в деформационные процессы земной коры. Для этого введем переменную нагрузку, равную атмосферному давлению, расположенную на внешней поверхности оболочки. В результате изменятся только краевые условия оболочки, а дальнейшее решение существенно не меняется, как и добавление любой другой нагрузки: z = h+: сг,з=?/з(0. Сопоставление полученных теоретических результатов с экспериментальными данными сейсмоакустико-гидрофизического комплекса, расположенного на полигоне Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН «мыс Шульца», позволяет говорить о целесообразности использования данной модели в решении подобных задач. Модельные расчеты позволили более точно оценить вклад атмосферного воздействия в деформационные процессы земной коры. На рисунках 4.8 и 4.9 приведены графики, полученные теоретически (1) и экспериментально (2) с помощью сейсмоакустико-гидрофизического комплекса за один и тот же промежуток времени. Обе записи сделаны с частотой 0,5 Гц и длительностью 12 часов. Задавая внешнюю нагрузку на основании данных лазерного нанобарографа, входящего в состав комплекса, мы можем получить значения микродеформаций земной коры, зависящие только от вариаций атмосферного давления [112]. Использование такой модели позволяет разделить вклад в вариации микродеформаций земной коры атмосферных и гидросферных процессов.
Похожие диссертации на Вклад атмосферного давления в уровень микродеформаций земной коры зоны перехода
