Ολιστική Σεισμοηλεκτρομαγνητική Έρευνα στο μέτωπο του Ελληνικού Τόξου. Πρώτα Αποτελέσματα και Προοπτικές

Transcript

1 Ολιστική Σεισμοηλεκτρομαγνητική Έρευνα στο μέτωπο του Ελληνικού Τόξου. Πρώτα Αποτελέσματα και Προοπτικές Ι. Π. Μακρής (1), Ι. Μπαρμπουνάκης (1), Β. Σάλτας (2), Α. Τζάνης (3), M. Smirnov (4), M. Chiappini (5), B. Zolesi (5), Φ. Βαλλιανάτος (2), Π. Σουπιός (2), Ε. Κόκκινου (2), Η. Παπαδόπουλος (2), Γ. Χλούπης (6), Α. Κωνσταντάρας (1), Η. Ρηγάκης (1), Δ. Καλησπέρη (2), Φ. Πεντάρης (1), A. Nardi (5), R. Carluccio (5), V. Romano (5), P. Spalla (5), Ζ. Zuccheretti (5), L. Alfonsi (5), L. Spogli (5), Δ. Πατεράκης (1) (1) Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Κρήτης (2) Τμήμα Μηχανικών Φυσικών Πόρων και Περιβάλλοντος, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Κρήτης (3) Τμήμα Γεωλογίας & Γεωπεριβάλλοντος, (4) Department of Physical Sciences, University of Oulu, Φιλανδία (5) Department Geomagnetism, Aeronomy and Environmental Geophysics, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Ιταλία (6) Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας (7) Consiglio Nazionale delle Ricerche, Institute of Applied Physics, Ιταλία Το έργο α/α 23 TeCH-SEM «Συγκερασμός Τεχνολογιών για Ολιστική Σεισμοηλεκτρομαγνητική Έρευνα (σύζευξη Λιθόσφαιρας-Ατμόσφαιρας-Ιονόσφαιρας)» της Πράξης «ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στο ΤΕΙ Κρήτης», υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

2 Πρόληψη ή Πρόγνωση? Η πρόληψη των σεισμών υποδηλώνει την ανάπτυξη μεθόδων για την εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας και ασφαλέστερων τεχνικών οικοδόμησης κτιρίων και κατασκευών. Βελτιστοποίηση των μεθοδολογιών και των τεχνολογιών για τον προσδιορισμό των τριών παραγόντων που συνιστούν τη σεισμική επικινδυνότητα: α) σεισμικός κίνδυνος, β) επαγόμενος φυσικός κίνδυνος, γ) τρωτότητα. Η πρόγνωση των σεισμών στοχεύει στην εκτίμηση των σεισμικών παραμέτρων: χρόνος γένεσης, επίκεντρο (ή υπόκεντρο) και μέγεθος ενός σεισμού. Οι χρονικές κλίμακες της πρόγνωσης των σεισμών, κατηγοριοποιούνται συμβατικά ως βραχείας διάρκειας (ώρες έως εβδομάδες), ενδιάμεσης διάρκειας (εβδομάδες έως έτη) και μακράς διάρκειας (έτη έως δεκαετίες) ανάλογα με τον αναμενόμενο χρόνο που θα παρέλθει μέχρι την εκδήλωση του σεισμού.

3 Πρόληψη και Πρόγνωση! Mitigation of seismic hazards requires integration of science and human action, namely the science of earthquakes, anti-seismic engineering and socio-political measures... The most urgent countermeasure is the reinforcement of weak structures... Despite general pessimism, short-term prediction research needs to be enhanced because recent research shows real promise. Thus, the reinforcement of existing structures and enhancement of short-term prediction research are the two keys for seismic hazard mitigation (Uyeda and Meguro 2004) «Η μείωση του σεισμικού κινδύνου προϋποθέτει τον συγκερασμό της επιστήμης και της ανθρώπινης δράσης, ήτοι της επιστήμης των σεισμών, της αντισεισμικής μηχανικής και κοινωνικο-πολιτικών μέτρων... Το πιο επείγον αντίμετρο είναι η ενίσχυση των αδύναμων κατασκευών... Παρά τη γενική απαισιοδοξία, η έρευνα για βραχείας διάρκειας πρόγνωση των σεισμών πρέπει να ενισχυθεί, διότι η πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι είναι μια ρεαλιστική υπόσχεση. Συνεπώς, η ενίσχυση των υφιστάμενων υποδομών και η προαγωγή της έρευνας για βραχείας διάρκειας πρόγνωση των σεισμών είναι τα δύο κλειδιά για τον μετριασμό του σεισμικού κινδύνου» (Uyeda and Meguro 2004)

4 Σεισμοηλεκτρομαγνητική Έρευνα Διεργασίες στο εσωτερικό της Γης που προηγούνται, εξελίσσονται και συντελούν στη γένεση σεισμικής δραστηριότητας, δίνουν ύπαρξη σε ποικιλία από σεισμοηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα, παραγόμενα πρωτογενώς ή δευτερογενώς, που συνίστανται από ευρέος φάσματος (dc MHz) ηλεκτρικές, μαγνητικές, ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές και παρατηρούνται στην επιφάνεια της Γης και το εγγύς διάστημα (ατμόσφαιρα, ιονόσφαιρα). (Rikitake 1975, 1988, Park 1993, 1994 Hayakawa and Fujinawa 1994 Parrot 1994, Johnston 1997, Teisseyre 1997, Nomikos and Vallianatos 1997, Hayakawa 1999, Pulinets et al 2000, Tzanis and Vallianatos 2001, Hayakawa and Molchanov 2002, Keilis Borok and Soloviev 2003, Molchanov et al 2004, Nardi et al 2007, Eftaxias et al 2007, Sgrigna et al 2007, Pulinets and Ouzounovc 2011) Year Band of SEM Seismic Event 1988 ULF Spitak, Armenia, , M= ULF Loma Prieta, California, , M=7, ULF Guam, Japan, , M=8, ULF, VHF Kobe, Japan, , M=7, VLF, VHF Kozani, Greece, , M=6, ULF S.J. Bautista, California, , M=5, VLF Athens, Greece, , M=5, ULF, ELF Chi-Chi, Taiwan, , M=7, ULF Hector Mine, California, , M=7, ULF Izu, Japan, , M=6.4

5 Το ερευνητικό έργο TeCH-SEM Το ερευνητικό έργο TeCH-SEM Technologies Coalescence for Holistic SeismoElectroMagnetic Research (Lithosphere Atmosphere Ionosphere Coupling) : επιχειρεί να συμβάλλει στην ουσιαστική προαγωγή της έρευνας για την πρόγνωση των σεισμών, αναπτύσσοντας και συγκεράζοντας τεχνολογίες και μεθοδολογίες με σκοπό την ολιστική μελέτη των σεισμοηλεκτρομαγνητικών υπογραφών με έδραση στο φασματικό τους περιεχόμενο (ULF-ELF-VLF-LF-HF) και στη σύζευξη λιθόσφαιρας, ατμόσφαιρας, ιονόσφαιρας που διέπει τους μηχανισμούς γένεσης, διάδοσης και εμφάνισης. υλοποιείται στα πλαίσια της Πράξης ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

6 Το ερευνητικό έργο TeCH-SEM ELF/ULF Σεισμοηλεκτρομαγνητικοί Σταθμοί, VLF Σεισμοηλεκτρομαγνητικοί Σταθμοί, Μελέτη των συνθηκών της Ιονόσφαιρας, Γεωδαιτικοί Σταθμοί αναφοράς συνεχούς λειτουργίας, Ανάπτυξη και αξιοποίηση των τεχνολογιών πλέγματος. Συνέργεια με άλλα συντρέχοντα ερευνητικά έργα (MT-GEAR, IMPACT- ARC, SEISMO FEAR HELLARC) του Εργαστηρίου Γεωφυσικής & Σεισμολογίας του Τ.Ε.Ι. Κρήτης.

7 Σεισμοηλεκτρομαγνητικός (SEM) Τηλεμετρικός Σταθμός

8 Προηγμένο Σύστημα Μέτρησης Input Input Input A A A B B B ADC ADC ADC DSP Communication System Memory A: Instrumentation Amplifier B/C: 50/150Hz Notch Filters D: Buffer Input A B ADC E: Voltage Reference ADC: 16 or 24bit Sync Microcontroller GPS + - A B C Real Time Clock GPRS Clock D ADC DSP Inputs Unit Memory Bus High Speed 32-Bit DSP Communications Interface VHF/UHF Modem Phone Line Modem E Sync Flash Memory For Program Temporary Memory RAM Flash Memory for Data Storage Ethernet

9 Μελέτη Γεωηλεκτρικής Δομής SEM Omalos Resistivity Curves and Phases SEM Omalos

10 GNSS receiver for ionospheric scintillation

11 Αναζήτηση VLF σεισμοηλεκτρομαγνητικών υπογραφών

12 26.67mV/km 26.67mV/km 53.33mV/km 26.67mV/km 53.33mV/km 53.33mV/km Δ ι η μ ε ρ ί δ α SEMs Omalos s SEM station

13 26.67mV/km 26.67mV/km 53.33mV/km 53.33mV/km 26.67mV/km 26.67mV/km 26.67mV/km 53.33mV/km 53.33mV/km 53.33mV/km 26.67mV/km 53.33mV/km Δ ι η μ ε ρ ί δ α SEMs Omalos s SEM station EEW SEMs Omalos s SEM station SEMs Omalos s SEM station

14 Συσχέτιση μεταβολών του ηλεκτρικού πεδίου με τη σεισμική δραστηριότητα Omalos SEM station Ακολουθεί σεισμός μεγέθους M w 6.4 την 12η Οκτωβρίου 2013 στις 13:11:54 UTC 60km δυτικά-βορειοδυτικά του SEM-σταθμού του Ομαλού (35.56Ν, 23.31Ε), και βάθους 47km. Απεικονίζονταικαι οι μετασεισμοίτου πρώτου24ώρου.

15 53.33mV/km 53.33mV/km 0.033γHz Δ ι η μ ε ρ ί δ α SEMs Omalos s SEM station H NS

16 53.33mV/km 53.33mV/km 53.33mV/km 53.33mV/km Δ ι η μ ε ρ ί δ α SEMs Omalos s SEM station SEMs Omalos s SEM station

17 Συσχέτιση μεταβολών του ηλεκτρικού πεδίου με τη σεισμική δραστηριότητα Ακολουθεί σεισμός μεγέθους M w 5.8 την 29η Αυγούστου 2014 στις 03:45:05 UTC 130km βορειοδυτικά του σταθμού του Ομαλού (36.67Ν, 23.68Ε) και βάθους 95km.

18 3.33mV/km 3.33mV/km 0.046γHz Δ ι η μ ε ρ ί δ α SEMs Rhodes s SEM station H NS

19 Συσχέτιση μεταβολών του ηλεκτρικού πεδίου με τη σεισμική δραστηριότητα Ακολουθούν οι σεισμοί της 21ης στις 20:37:18 UTC (35.41N 27.74E) και της 22ης Αυγούστου 2014 στις 17:46:31 UTC (35.45N, 27.77E), μεγέθους M w 4.8 και M w 4.3 αντιστοίχως, περίπου 85km νότια τουsem-σταθμούτης Ρόδου.

20 33.33mV/km 33.33mV/km 0.033γHz Δ ι η μ ε ρ ί δ α SEMs Rhodes s SEM station H EW

21 Συσχέτιση μεταβολών του ηλεκτρικού πεδίου με τη σεισμική δραστηριότητα Ακολουθεί ο ισχυρός σεισμός, μεγέθους M w 6.1, της 16ης Απριλίου 2015 στις 18:07:44 UTC, ~160km νότια-νοτιοδυτικά του SEMσταθμού της Ρόδου UTC (35.03N 26.81E) και βάθους 30km, τον οποίο ακολούθησαν δύο κύριοι μετασεισμοί, M w 5.0 και M w 5.3, περίπου μία ώρα και 4 ώρες αντίστοιχα, μετά το κύριο γεγονός.

22 Χάρτης επικέντρων σεισμικής δραστηριότητας με M 4.5 όπως έχουν καταγραφεί στην περιοχή με γεωγραφικά όρια N, E και για τη χρονική περίοδο Ιούλιος 2013 έως και Απρίλιο Απεικονίζονται και οι θέσεις των εν λειτουργία SEM σταθμών (Omalos και Rhodes) στα πλαίσια του έργου TeCH-SEM.

23 Φύσις κρύπτεσθαι φιλεί gaia.chania.teicrete.gr