Український антарктичний журнал

Том 21 № 1(26) (2023): Український антарктичний журнал
Articles

Визначення моменту інерції та моменту імпульсу тектонічних плит у випадку Антарктичної плити

PDF (English)
  • І. Савчин,
  • К. Третяк
І. Савчин
Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, 79013, Україна
К. Третяк
Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, 79013, Україна
Ukrainian Antarctic Journal, 2023, Vol. 21, Issue 1(26)
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2023.704
Опубліковано August 16, 2023
Ключові слова
  • ГНСС-дані,
  • математичне моделювання,
  • полюси обертання,
  • рухи земної кори
Як цитувати
Савчин, І., & Третяк, К. (2023). Визначення моменту інерції та моменту імпульсу тектонічних плит у випадку Антарктичної плити. Український антарктичний журнал, 21(1(26), 13-23. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2023.704

Авторське право (c) 2023 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Основною метою цієї роботи є розроблення та апробація алгоритму визначення моменту інерції та моменту імпульсу тектонічної плити на основі опрацювання часових рядів щоденних розв’язків перманентних ГНСС-станцій. Структурно запропонований алгоритм складається із чотирьох послідовних етапів: переформатування даних у внутрішній формат; поділ тектонічної плити на комірки та визначення маси цих комірок; визначення ротаційних параметрів та відстаней від комірок до полюса обертання; визначення моменту інерції та моменту імпульсу. Алгоритм передбачає використання наявних у вільному доступі часових рядів щоденних розв’язків перманентних ГНСС-станцій або будьяких інших даних, підготовлених у аналогічному форматі. Алгоритм апробовано для визначення моменту інерції та моменту імпульсу Антарктичної тектонічної плити на основі опрацювання часових рядів щоденних розв’язків 60-ти перманентних ГНСС-станцій для періоду 1995–2021 роки. На основі опрацювання отриманих результатів підтверджено, що ротаційні параметри, а також момент імпульсу та момент інерції Антарктичної плити є динамічними па раметрами. Проте, для встановлення причин такої динаміки потрібно провести додаткові обчислення та глибинний комплексний аналіз. У результаті порівняння динаміки змін ротаційних параметрів Антарктичної плити та нерівномірності обертання Землі встановлено, що в більшості випадків (54%) збільшення швидкості обертання Землі призводить до зменшення кутової швидкості Антарктичної плити, а в більшості випадків (58%) збільшення умовного моменту імпульсу Землі призводить до зменшення моменту імпульсу Антарктичної плити, тобто динаміка Антарктичної плити частково компенсує нерівномірність обертання Землі для збереження моменту імпульсу Землі сталим. Проте очевидно, що динаміка Антарктичної плити не є визначальним фактором компенсації цих процесів. Представлений алгоритм та отримані результати можуть бути використані для розроблення нових та уточнення існуючих моделей рухів тектонічних плит та систем координат, а також для прогнозування рухів земної кори.

PDF (English)

Посилання

  1. Altamimi, Z., Métivier, L., Rebischung, P., Rouby, H., & Collilieux, X. (2017). ITRF2014 plate motion model. Geophysical Journal International, 209(3), 1906–1912. https://doi.org/10.1093/gji/ggx136
  2. Altamimi, Z., Sillard, P., & Boucher, C. (2002). ITRF2000: A new release of the International Terrestrial Reference Frame for earth science applications. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 107(B10), ETG 2–1–ETG 2–19. https://doi.org/10.1029/2001jb000561
  3. Argus, D. F., & Gordon, R. G. (1991). No-net-rotation model of current plate velocities incorporating plate motion model NUVEL-1. Geophysical Research Letters, 18(11), 2039–2042. https://doi.org/10.1029/91gl01532
  4. Argus, D. F., Gordon, R. G., & DeMets, C. (2011). Geologically current motion of 56 plates relative to the no-net-rotation reference frame. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 12(11). https://doi.org/10.1029/2011gc003751
  5. Atanasova-Zlatareva, M. (2014). Research of the horizontal crustal motions, based on GPS Data for the territory of Bulgaria and the Balkans (7093). In Engaging the Challenges – Enhancing the Relevance XXV FIG Congress 2014 in Kuala Lumpur, Malaysia 16–21 June 2014 (pp. 1–11). FIGNET.
  6. Bird, P. (2003). An updated digital model of plate boundaries. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 4(3). https://doi.org/10.1029/2001gc000252
  7. Blewitt, G., Hammond, W. C., & Kreemer, C. (2018). Har nessing the GPS data explosion for interdisciplinary science. Eos, 99. https://doi.org/10.1029/2018EO104623
  8. Brown, W. K., & Wohletz, K. H. (2007). SFT and the Earth’s Tectonic Plates. Los Alamos National Laboratory. https://www.lanl.gov/orgs/ees/geodynamics/Wohletz/SFT-Tectonics.htm
  9. Calais, E., Han, J. Y., DeMets, C., & Nocquet, J. M. (2006). Deformation of the North American plate interior from a decade of continuous GPS measurements. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 111(B6). https://doi.org/10.1029/2005jb004253
  10. Dimitrov, N., & Nakov, R. (2022). GPS Results from long time monitoring of geodynamic processes in South-Western Bulgaria. Applied Sciences, 12(5), 2682. https://doi.org/10.3390/app12052682
  11. Drewes, H. (2009). The actual plate kinematic and crustal deformation model APKIM2005 as basis for a non-rotating ITRF. In H. Drewes (Ed.), Geodetic Reference Frames. International Association of Geodesy Symposia (Vol. 134, pp. 95–99). Springer Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-00860-3_15
  12. Euler, L. (1776). Formulae generales pro translation equacunque corporum rigidorum (General formulas for the translation of arbitrary rigid bodies). Novi Commentarii academia escientiarum Petropolitanae, 20, 189–207 (E478). (In Latin)
  13. Jagoda, M. (2021). Determination of motion parameters of selected major tectonic plates based on GNSS station positions and velocities in the ITRF2014. Sensors, 21(16), 5342. https://doi.org/10.3390/s21165342
  14. Laske, G., Masters., G., Ma, Z., & Pasyanos, M. (2013). Update on CRUST1.0 - A 1-degree Global Model of Earth’s Crust. Geophysical Research Abstracts, 15, Abstract EGU2013-2658.
  15. Li, Y., Liu, M., Li, Y., & Chen, L. (2019). Active crustal deformation in southeastern Tibetan Plateau: The kinematics and dynamics. Earth and Planetary Science Letters, 523, 115708. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.07.010
  16. Lobkovsky, L. I., & Kerchman, V. I. (1991). A two-level concept of plate tectonics: application to geodynamics. Tectonophysics, 199 (2–4), 343–374. https://doi.org/10.1016/0040-1951(91)90178-U
  17. Marchenko, O. M., Tretyak, K. R., Kylchitskiy, A. Ya., Go lubinka, Yu. I., Marchenko, D. O., & Tretyak, N. P. (2012). Doslidzhennya hravitatsiynoho polya, topohrafiyi okeanu ta rukhiv zemnoyi kory v rehioni Antarktyky [Investigation of the gravitational field, ocean topography and crustal movements in the Antarctic region]. Lviv Polytechnic Publishing House. (In Ukrainian). https://doi.org/10.23939/jgd2012.01.005
  18. Saria, E., Calais, E., Stamps, D. S., Delvaux, D., & Hartnady, C. J. H. (2014). Present-day kinematics of the East African Rift. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 119(4), 3584–3600. https://doi.org/10.1002/2013JB010901
  19. Savchyn, I. (2022a). Establishing the correlation between changes of absolute rotation poles of major tectonic plates based on continuous GNSS stations data. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 19(2), 167–176. https://doi.org/10.13168/AGG.2022.0006
  20. Savchyn, I. (2022b). Determination of the recent rotation poles of the main tectonic plates on the base of GNSS data. Geodynamics, 2(33). 17–27. https://doi.org/10.23939/jgd2022.02.017
  21. Savchyn, I. (2022c). Migration of average annual rotation poles of Antarctic Plate during 1995–2021 by GNSS data. In 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment (Vol. 2022, pp. 1–5). European Association of Geoscientists & Engineers. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580045
  22. Savchyn, I. (2023). Analysis of recent African tectonic plate system kinematics based on GNSS data. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 20(2), 19–28. https://doi.org/10.13168/AGG.2023.0003
  23. Savchyn, I., Brusak, I., & Tretyak, K. (2023). Analysis of recent Antarctic plate kinematics based on GNSS data. Geodesy and Geodynamics, 14(2), 99–110. https://doi.org/10.1016/j.geog.2022.08.004
  24. Savchyn, I., Tretyak, K., Marusazh, K., & Korliatovych, T. (2021a). Processing and analysis of measurement results of the Ukrainian GNSS station ASAV (Argentina Islands, West Antarctica). In International Conference of Young Professionals «GeoTerrace-2021» (Vol. 2021, pp. 1–5). European Association of Geoscientists & Engineers. https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215K3032
  25. Savchyn, І., Otruba, Y., & Tretyak, K. (2021b). The first Ukrainian permanent GNSS station in Antarctica: processing and analysis of observation data. Ukrainian Antarctic Journal, 2, 3–11. https://doi.org/10.33275/1727-7485.2.2021.674
  26. Sella, G. F., Dixon, T. H., & Mao, A. (2002). REVEL: A model for Recent plate velocities from space geodesy. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 107(B4), ETG 11–1–ETG 11–30. https://doi.org/10.1029/2000jb000033
  27. Simmons, N. A, Myers, S. C. Johannesson, G., & Matzel, E. (2012). LLNL-G3Dv3: Global P wave tomography model for improved regional and teleseismic travel time prediction. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(B10). http://dx.doi.org/10.1029/2012JB009525
  28. Sottili, G., Palladino, D. M., Cuffaro, M., & Doglioni, C. (2015). Earth’s rotation variability triggers explosive eruptions in subduction zones. Earth, Planets and Space, 67(1), 208. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0375-z
  29. Tretyak, K., Al-Alusi, F. K. F., & Babiy, L. (2018). Investigation of the interrelationship between changes and redistribution of angular momentum of the Earth, the Antarctic tectonic plate, the atmosphere, and the ocean. Geodynamics, 1(24), 5–26. https://doi.org/10.23939/jgd2018.01.005
  30. Vassileva, K., & Atanasova, M. (2014). Study of plate tectonic transition boundaries in Bulgaria from GPS. In Tenth Anniversary Scientific Conference with International Participation SPACE, ECOLOGY, SAFETY 12–14 November 2014, Sofia, Bulgaria (pp. 356–362). Space Research and Technology Institute – Bulgarian Academy of Sciences.
  31. Vassileva, K., & Atanasova, M. (2016). Earth movements on the territory of Bulgaria and Northern Greece from GPS observations. Comptes rendus de l’Académie bulgare des Sciences, 69(11). https://doi.org/10.3997/2214-4609.201414233
  32. Wu, X., Ray, J., & van Dam, T. (2012). Geocenter motion and its geodetic and geophysical implications. Journal of Geodynamics, 58, 44–61. https://doi.org/10.1016/j.jog.2012.01.007
  33. Xiang, Y., Yue, J., Liu, G., & Chen, Y. (2022). Characterizing the spatial patterns of vertical crustal deformations over the South American continent based on GNSS imaging. Pure and Applied Geophysics, 179(10), 3569–3587. https://doi.org/10.1007/s00024-022-03144-3
  34. Zhou, Y., He, J., Oimahmadov, I., Gadoev, M., Pan, Z., Wang, W., Abdulov, S., & Rajabov, N. (2016). Present-day crustal motion around the Pamir Plateau from GPS measurements. Gondwana Research, 35, 144–154. https://doi.org/10.1016/j.gr.2016.03.011