ИСТИНА

В работах, посвященных исследованиям сейсмоэлектромагнитых явлений, было обнаружено изменение поляризации электромагнитных излучений УНЧ-КНЧ диапазона накануне землетрясений с M > 5 в Тихоокеанском регионе, в том числе на Камчатке и в Японии. Возможным механизмом этого эффекта является пространственное перераспределение молниевых разрядов вблизи активного разлома, что подтверждается существенным вкладом региональной грозовой активности в наблюдаемую мощность УНЧ шумов и наблюдавшимися для отдельных землетрясений случаями перераспределения. Настоящая работа посвящена статистической проверке этого эффекта. Для анализа используются данные сейсмического каталога Американской геофизической службы (USGS) и пространственного распределения молний по данным сети WWLLN в районе Курило-Камчатской дуги с 2010 по 2016 гг. Методами машинного обучения построена модель статистической зависимости между параметрами пространственного распределения молний и магнитудой землетрясений. Была построена аппроксимация пространственного расположения землетрясений, которая является моделью разлома на исследуемом участке. Данные о пространственном расположении были переведены в базис большого круга на земной поверхности, дающего лучшую линейную аппроксимацию разлома. Полученная модель включает основную линию и главные ветви в перпендикулярном направлении. Были выделены суточные кластеры молний и составлены характеристики, описывающие положение кластеров и пространственное распределение молний в них, включая расстояния до основной линии и ветвей разлома и моменты распределения молний внутри кластера. Оценка линейной связи полученных характеристик и магнитуды землетрясений показала близкую к 0 корреляцию и для моделирования статистической взаимосвязи была разработана нелинейная модель. После модификации исходного базиса в полученном признаковом пространстве был реализован метод главных компонент, позволивший выделить наиболее значимые параметры взаимосвязи. Модель была построена методом градиентного бустинга над решающими деревьями, представляющую последовательность функций, минимизирующую среднеквадратичное отклонение путём градиентного спуска. Модель отобрана методом селекции кросс-валидацией. Для этого данные были разбиты на выборки разными способами, а модель выбиралась таким образом, чтобы минимизировать среднеквадратичное отклонение одновременно на всех выборках. В результате получена статистически устойчивая модель взаимосвязи магнитуды землетрясения и пространственного распределения молний в день землетрясения и предшествующие два дня. Распределение молний описывается вектором размерности 6 для оптимального описания и 4 – для наиболее экономного. Зависимость магнитуды от входных параметров нелинейная и немонотонная – в признаковом пространстве имеются области повышенного риска сильных землетрясений. После верификации на данных многолетних наблюдений модель может быть полезным инструментом анализа и сейсмоэлектромагнитных процессов.