Journal of Volcanology and SeismologyJournal of Volcanology and SeismologyВулканология и сейсмология0203-03063034-5138The Russian Academy of Sciences68842410.31857/S0203030625010047GISEPQArticlesСтатьиResearch ArticleAnalyzing Aerosol Lidar Signal Variation as a Possible Local Seismic Activity IndicatorАнализ вариации сигнала аэрозольного лидара как возможного индикатора локальной сейсмической активностиMyasnikovA. V.МясниковА. В.
Russian Federation
andrey0405@mail.ruSobisevichA. L.СобисевичА. Л.
Russian Federation
andrey0405@mail.ruPershinS. M.ПершинС. М.
Russian Federation
pershin@kapella.gpi.ruGrishinM. Ya.ГришинМ. Я.
Russian Federation
pershin@kapella.gpi.ruLednyovV. N.ЛеднёвВ. Н.
Russian Federation
pershin@kapella.gpi.ruZavozinV. A.ЗавозинВ. А.
Russian Federation
pershin@kapella.gpi.ruSternberg Astronomical Institute of Lomonosov Moscow State UniversityГосударственный астрономический институт им. П.К. Штернберга Московского государственного университета им. М. В. ЛомоносоваSchmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of SciencesИнститут физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наукProkhorov General Physics Institute of the Russian Academy of SciencesИнститут общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук150320252526128072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0203-0306/article/view/688424

We report the results of an almost year-long lidar monitoring of crustal aerosol emanation in a tunnel of the Baksan Neutrino Observatory of the Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences (BNO INR) located in the Neutrino village in Kabardino-Balkaria. Cross-spectra analysis has demonstrated that at least 40% of the lidar signal energy is defined by meteorological parameter variations, namely, atmospheric pressure (represented in the barometric pumping effect) and air humidity. We demonstrate that lunar components of lunar-solar tides are present in the lidar signal (M2 and O1 waves) and these components do not coincide with meteorological parameter variation periods. This fact signifies that there is a tectonic component in the lidar-measured crustal aerosol variation signal. The totality of data shows the prospects of using lidar crustal aerosol monitoring for assessing local seismic activity level.

Проведен кросс-спектральный анализ результатов почти годового лидарного мониторинга выделения аэрозолей из коры Земли в тоннеле Баксанской нейтринной обсерватории (БНО) Института ядерных исследований РАН. Установлено, что ~ 40% энергии сигнала лидара определяются вариацией метеорологических факторов – атмосферного давления (эффект “барометрической откачки”) и влажности. Существенно, что в модуляции сигнала присутствуют составляющие деформации коры лунно-солнечными приливными волнами М2 и О1. Статистически обоснована перспективность лидара как нового инструмента мониторинга локальной сейсмической активности по вариациям корового аэрозоля.

lidarcrustal aerosolcross-spectrummeteorological parameterslunar-solar tidesлидаркоровый аэрозолькросс-спектральный анализметеорологические факторылунно-солнечный приливРоссийский научный фондRussian Science Foundation19-19-00712Алексеенко В.В., Гаврилюк Ю.М., Громушкин Д.М. и др. Связь вариаций потока тепловых нейтронов из земной коры с лунными периодами и сейсмической активностью // Физика Земли. 2009. № 8. С. 91–100.Гравиров В.В., Дещеревский А.В., Кузьмин Ю.О., Лиходеев Д.В., Собисевич А.Л., Широков И.А. Развитие систем прецизионных наклономерных наблюдений в условиях подземной обсерватории // Сейсмические приборы. 2022. Т. 58. № 1. C. 29–52.Добровольский И.П. Математическая теория подготовки и прогноза тектонического землетрясения. М.: Физматлит, 2009. 236 с.Добровольский И.П. Возмущения флюидного потока земли при подготовке тектонического землетрясения // Геофизические исследования. 2011. Т. 12. № 2. С. 33–47.Лиходеев Д.В., Собисевич А.Л., Гравиров В.В. Приливные эффекты в тонкой структуре тепловых полей по результатам наблюдений в глубокой штольне северокавказской геофизической обсерватории // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 503. № 2. С. 148–153.Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 482 с.Милюков В.К., Клячко Б.С., Мясников А.В., Стриганов П.С., Янин А.Ф., Власов А.Н. Лазерный интерферометр-деформограф для мониторинга движений земной коры // Приборы и техника эксперимента. 2005. № 6. С. 87–103.Мясников А.В. О проблеме учета влияния метеорологических факторов на большие прецизионные системы на примере Баксанского большебазового лазерного интерферометра // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55. № 2. С. 27–38.Мясников А.В. Приливной отклик геофизической среды как индикатор уровня сейсмического напряжения земной коры // Сейсмические приборы. 2021. Т. 57. № 4. С. 51–65.Мясников А.В., Собисевич А.Л., Лиходеев Д.В. Региональный отклик геофизической среды на приливное воздействие // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 503. № 2. С. 154–160.Першин С.М., Гришин М.Я., Завозин В.А. и др. Диодный лазер, генерирующий импульсы длительностью 3 нс, для лидара с высоким пространственным разрешением // Квантовая электроника. 2021. Т. 51. № 5. С. 423–426.Першин С.М., Гришин М.Я., Завозин В.А. и др. Лидарный мониторинг магматической активности малой камеры эльбрусского вулканического центра // Доклады Российской Академии наук. Физика, технические науки. 2023. Т. 509. С. 15–20.Собисевич А.Л., Гриднев Д.Г., Собисевич Л.Е., Канониди К.Х. Аппаратурный комплекс Северокавказской геофизической обсерватории // Сейсмические приборы. 2008. Т. 14. № 1. С. 21–42.Стенькин Ю.В., Алексеенко В.В., Громушкин Д.М., Сулаков В.П., Щеголев О.Б. Подземная физика и эффект влияния барометрического давления на подземный фоновый поток тепловых нейтронов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2017. Т. 151. № 5. С. 845–849.Уткин И.С., Федотов С.А., Уткина Л.И. Оценка тепла, накопленного магматическим очагом вулкана Эльбрус во вмещающих его породах, и возможности его извлечения // Вулканология и сейсмология. 2009. № 5. С. 3–23.Edwards J.C., Bates R.C. Theoretical evaluation of radon emanation under a variety of conditions // Health Phys. 1980. V. 39. № 2. P. 263–274.Myasnikov A.V., Pershin S.M., Grishin M.Ya., Zavozin V.A., Makarov V.S., Ushakov A.A. Estimation of the Influence of Meteorological Factors on the Aerosol Lidar Signal in Tunnels above the Elbrus Volcano Chamber // Phys. Wave Phenom. 2022. V. 30. № 2. P. 119–127.Warden S., Bleier T., Kappler K. Long term air ion monitoring in search of pre-earthquake signals // J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys. 2019. V. 186. P. 47–60.