Παναγιωτόπουλος, Δ., Παπαζάχος, Κ., Βαμβακάρης, Δ., Χατζηδημητρίου Π., Πεφτιτσέλης, Κ. και Καραμεσίνης, Α. Εργ. Γεωφυσικής, Αριστ. Παν/μιο Θεσ/νίκης, ΤΘ 352-1, 54124, Θεσσαλονίκη, kpapaza@geo.auth.gr 1. Σεισμική παρακολούθηση Η μακρόχρονη διεθνής εμπειρία στα ενεργά ηφαίστεια έχει αποδείξει ότι μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους παρακολούθησης είναι αυτή που βασίζεται σε δίκτυο σεισμογράφων με ικανή πυκνότητα και ακρίβεια ώστε να παρακολουθεί τους μικροσεισμούς ενός ηφαιστειακού περιβάλλοντος. Η παρακολούθηση αυτή βασίζεται στη γενική αρχή ότι το μάγμα κατά την άνοδό του προς την επιφάνεια ασκεί «τάσεις» και παραμορφώνει το περιβάλλον του ηφαιστεικού θύλακα/θαλάμου και του ηφαιστειακού οικοδομήματος, με συνέπεια την πρόκληση διαρρήξεων που γίνονται αισθητοί σαν μικροσεισμοί. Οι σεισμοί αυτοί (τεκτονικοί, γεγονότα μακράς περιόδου, κλπ.) μπορούν να καταγράφουν με μεγάλη ακρίβεια από σεισμογράφους ενός ειδικά διαμορφωμένου και εγκατεστημένου τοπικού δικτύου. Ο ακριβής εντοπισμός των εστιών των μικροσεισμών και ο προσδιορισμός της πιθανής μετανάστευσής τους αλλά και του πιθανά αυξανόμενου αριθμού τους καθιστά δυνατή την ανίχνευση της επικείμενης ηφαιστειακής δραστηριότητας, συχνά ικανό χρονικό διάστημα πριν από την εκδήλωση της ηφαιστειακής δράσης. Αυτό επιτυγχάνεται με τη εγκατάσταση ενός μόνιμου σεισμολογικού δικτύου από ικανό αριθμό σεισμογράφων τοποθετημένων σε επιλεγμένα σημεία της περιοχής. Η εξέταση της σεισμικότητας της ευρύτερης περιοχής του ηφαιστείου της Νισύρου, στο παρελθόν, δείχνει την καταγραφή λίγων ισχυρών σεισμών στην περιοχή αλλα και την ύπαρξη πολλών σεισμικών «κρίσεων» με γένεση πολλών σεισμών μικρού σχετικά μεγέθους. Κύριο παράδειγμα ισχυρού σεισμού είναι ο σεισμός με μέγεθος Μ=6.6 της 23 ης Απριλίου, 1933 που έπληξε την Νίσυρο και την Κω. Η πόλη της Κω καταστράφηκε ολοκληρωτικά και σοβαρές βλάβες ή ολική καταστροφή υπέστησαν και η Αντιμάχεια, Ασφεντίου, Καρδάμαινα και Πυλιό. Στο νησί της Νισύρου ο σεισμός αυτός προκάλεσε σημαντικές βλάβες στο Εμπορειό και οδήγησε στην μερική εγκατάλειψή του (Παπαζάχος & Παπαζάχου, 2003).
Σχήμα (1). Μικροσεισμική δραστηριότητα Νισύρου το 1997, που εκτείνεται εμφανώς απο την Νίσυρο πρός το Γυαλί (Makris and Chonia, 1999). Οι «σεισμικές κρίσεις» που έχουν γίνει στο ηφαιστειακό σύμπλεγμα της Νισύρου εμφάνισαν μεγέθη μέχρι Μ=5.0 και προκάλεσαν πολλές βλάβες στους οικισμούς του νησιού κυρίως λόγω καθιζήσεων. Κλασσική περίπτωση τέτοιων «κρίσεων» μικροσεισμικής δραστηριότητας αποτελεί αυτή του 1997 (Σχ. 1) που εκτείνεται εμφανώς απο την Νίσυρο πρός το Γυαλί. Η δραστηριότητα αυτή προκάλεσε τοπικές, σοβαρές και μέτριας έκτασης βλάβες στην περιοχή της Παναγίας Σπηλιανής στη Νίσυρο όπως προκύπτει από τη σχετική αναφορά του ΟΑΣΠ το 1997 που παρουσιάζεται στο σχήμα (2). Σχήμα (2). Χαρτογράφηση των τοπικών, σοβαρών και μέτριας έκτασης βλαβών στην περιοχή της Παναγίας Σπηλιανής, σε αναφορά του ΟΑΣΠ απο τη μικροσεισμική δραστηριότητα της Νισύρου το 1997. Αν και πληθώρα ερευνητικών προγραμμάτων έχει υλοποιηθεί στην Νίσυρο για τη μελέτη του ηφαιστειακού συμπλέγματός της, δεν είχε κατορθωθεί να πραγματοποιηθεί μια σταθερή και διαχρονική παρακολούθηση της από ένα μόνιμο δίκτυο παρακολούθησης και κατα κύριο λόγο σεισμολογικό δίκτυο.
Σχήμα (3). Μελέτη της σύγχρονης παραμόρφωσης του ηφαιστειακού συμπλέγματος της Νισύρου (Lagios et al., 2005). Τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών της παραμόρφωσης του ηφαιστειακού οικοδομήματος της Νισύρου καταδεικνύουν τις τεκτονικές διεργασίες στο χώρο αυτό και παρουσιάζουν μια σύγχρονη παραμόρφωση που σαφώς εκτείνεται απο τη Νίσυρο πρός το νησί του Γυαλιού (Lagios et al., 2005). Στο σχήμα (3) παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης που βασίζονται σε δεδομένα της περιόδου 1997 2002. Η ανάγκη για μια σταθερή και διαχρονική παρακολούθηση της σεισμικότητας του ηφαιστειακού οικοδομήματος της Νισύρου από ένα μόνιμο σεισμολογικό δίκτυο οδήγησε σε έναν αρχικό σχεδιασμό εγκατάστασης ενός τέτοιου δικτύου. Σχήμα (4). Αρχικός σχεδιασμός για την εγκατάσταση μόνιμου σεισμολογικόυ δικτύου στη Νισύρο. Ο αρχικός αυτός σχεδιασμός προέβλεπε έναν κεντρικό σεισμολογικό σταθμό στη θέση του Εμπορειού και τρείς άλλους σεισμολογικούς σταθμούς στις θέσεις «Μονής Θεολόγου - Νικιά», «Μονής Σταυρού» και «Μανδράκι», οι οποίοι θα μετέδιδαν τα σεισμολογικά δεδομένα μέσω ασυρμάτων ζεύξεων στον κεντρικό σταθμό του Εμπορειού. Η σύγχρονη γνώση της τεκτονικής παραμόρφωσης του χώρου που έχει σχέση και με τις διαδικασίες ανόδου του μάγματος στο ηφαιστειακό συγκρότημα της Νισύρου όπως αυτή αποτυπώνεται στο σχήμα (3) δημιούργησε την ανάγκη να τροποποιηθεί ο αρχικός
σχεδιασμός του δικτύου των σεισμολογικών σταθμών ώστε να εξασφαλιστεί και ο έλεγχος της περιοχής στο θαλάσιο χώρο μεταξύ Νισύρου και Γυαλιού που εμφανίζεται να συμμετέχει ενεργά στις τεκτονικές διεργασίες του ηφαιστειακού συγκροτήματος. Στο σχήμα (5) παρουσιάζεται ο τελικός σχεδιασμός του δικτύου των σεισμολογικών σταθμών με τον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό στη θέση του Εμπορειού και τρείς άλλους σεισμολογικούς σταθμούς στις θέσεις «Μονής Θεολόγου - Νικιά», «Μονής Σταυρού» και «Γυαλί» οι οποίοι θα μεταδίδουν τα σεισμολογικά δεδομένα μέσω ασυρμάτων ζεύξεων στον κεντρικό σταθμό του Εμπορειού. Στο μέλλον αντιμετωπίζεται και η πιθανή ένταξη του αναλογικού σταθμού του Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΝΟΑ) στο Μαντράκι στο σύστημα του δικτύου της Νισύρου. Η επιλογή των δύο θέσεων στις Μονές «Θεολόγου-Νικιά» και «Σταυρού» έγινε με γνώμονα τη σωστή γεωμετρία του δικτύου αλλά και τη σχετικά απρόσκοπτη οπτική επαφή των δύο αυτών σταθμών απο τον κεντρικό σταθμό του Εμπορειού (Σχήμα 6). ΝΟΑ Σχήμα (5). Τελικός σχεδιασμός για την εγκατάσταση μόνιμου σεισμολογικού δικτύου στη Νισύρο. Τα κόκκινα βέλη παριστάνουν την ασύρματη ζεύξη (μέσω UHF και Spread- Spectrum) των περιφερειακών σταθμών με τον κεντρικό σταθμό του Εμπορειού.
Μ.Θεολόγου (Νικιά) Μ.Σταυρού Σχήμα (6). Οπτική επαφή των δύο (2) περιφερειακών σταθμών με τον κεντρικό σταθμό του Εμπορειού, η οποία ήταν βασική προϋπόθεση για την ασύρματη ζεύξη τους με τον σταθμό του Εμπορειού για τη απρόσκοπτη μετάδοση των δεδομένων. Η εγκατάσταση του περιφερειακού σταθμού του «Γυαλιού» έγινε σε θέση η οποία βρίσκεται μετά τον αυχένα, κοντά στο δρόμο προς τη κεραία της κινητής τηλεφωνίας και στη νότια πλευρά της (σε αρκετή ωστόσο απόσταση και χαμηλότερα υψομετρικά) και στο τέλος ενός αδιέξοδου χωματόδρομου, όπου υπάρχει ένα πλάτωμα και μια κολώνα της ΔΕΗ (15ΚV) στο δεξιό τέμαχος του νησίου έναντι των εγκατάστασεων του λατομείου (Σχήματα 5, 7 και 8). ΘΕΣΗ ΓΥΑΛΙ Σχήμα (7). Θέση του περιφερειακού σταθμού του «Γυαλιού» στους πρόποδες του λόφου στο δεξί τμήμα του νησιού.
Σχήμα (8). Θέση του περιφερειακού σταθμού του «Γυαλιού» στους πρόποδες του λόφου στο δεξί τμήμα του νησιού. Ο σχεδιασμός της μετάδοσης των σεισμολογικών δεδομένων βασίζεται σε ασύρματη ζεύξη μεταξύ των περιφερειακών σταθμών του «Γυαλιού», «Μονής Θεολόγου» και «Μονής Σταυρού» με τον κεντρικό σταθμό του Εμπορειού. Η ασύρματη αυτή ζεύξη πραγματοποιείται με συστήματα UHF με τοποθέτηση κεραιών UHF και Spread-Spectrum. Η μετάδοση του συνόλου των σεισμολογικών σημάτων απο τον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού προς τον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του ΑΠΘ στη Θεσσαλονίκη γίνεται με τη χρήση της δορυφορικής τεχνολογίας μέσω του συστήματος του HellasSat (Σχήμα 9). Σχήμα (9). Θέση της δορυφορικής κεραίας μετάδοσης των σεισμολογικών δεδομένων του δικτύου. Η αποστολή των δεδομένων γίνεται στον Κεντρικό Σεισμολογικό Σταθμό του
Τομέα Γεωφυσικής του ΑΠΘ για ανάλυση των σεισμολογικών δεδομένων σε πραγματικό χρόνο (real time). Οι τρεις (3) περιφερειακοί σεισμολογικοί σταθμοί του δικτύου εξοπλίστηκαν με κατάλληλους ψηφιοποιητές (σεισμογράφους) και σεισμόμετρα CMG-6T της GURALP, ενώ ο κεντρικός σεισμολογικός σταθμός με σεισμόμετρο ευρέος φάσματος τύπου CMG- 3ESP. Η εισαγωγή του χρόνου που χρησιμοποιεί το παγκόσμιο σύστημα σεισμογράφων γίνεται με μονάδες δεκτών GPS σε κάθε έναν από τους σταθμούς του δικτύου. Σχήμα (10). Εγκατάσταση του σεισμογράφου στον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού. Φαίνονται τα υποσυστήματα του σεισμομέτρου, του κυρίως σεισμογράφου και της τροφοδοσίας ηλεκτρικού ρεύματος απο μπαταρία. Στο σχήμα (10) παρουσιάζεται η εγκατάσταση του σεισμογράφου στον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού. Φαίνονται τα υποσυστήματα του σεισμομέτρου, του κυρίως σεισμογράφου και της τροφοδοσίας ηλεκτρικού ρεύματος απο μπαταρία. Ο έλεγχος του συνολικού συστήματος των τεσσάρων σεισμογράφων του δικτύου γίνεται μέσω Ηλεκτρονικού Υπολογιστή που έχει εγκατασταθεί στο παρατηρητήριο του κεντρικού σεισμολογικού σταθμού του Εμπορειού. Οι σεισμολογικοί σταθμοί του δικτύου δηλώθηκαν στο διεθνές σεισμολογικό κέντρο (International Seismological Centre), όπως προβλέπεται απο διεθνείς συμφωνίες ώστε να οριστεί η διεθνής ονομασία των, να δηλωθούν οι συντεταγμένες της θέσης τους, καθώς και το υψόμετρο αυτών (Σχήμα 11).
Σχήμα (11). Δήλωση του σεισμογράφου στον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού (NIS1) στο διεθνές σεισμολογικό κέντρο (International Seismological Centre). Με την έναρξη λειτουργίας του σεισμογράφου στον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού (NIS1) αυτός ενσωματώθηκε στο Ελληνικό Εθνικό Δίκτυο Σεισμογράφων με σκοπό να συνεισφέρει με τα δεδομένα του στην πύκνωση του Εθνικού Δικτύου Σεισμογράφων από την νότιο-ανατολική πλευρά του Ελληνικού χώρου στην οποία η πυκνότητα των σεισμολογικών σταθμών είναι σήμερα μικρή. Στο σχήμα (12) φαίνεται η παρούσα χωροθέτηση του Ελληνικού Εθνικού Δικτύου Σεισμογράφων και η θέση του σεισμολογικού σταθμού του Εμπορειού (NIS1) που καλύπτει ένα σημαντικό κενό στη νότιο-ανατολική πλευρά του Ελληνικού χώρου.
NIS1 Σχήμα (12). Η ενσωμάτωση του σεισμογράφου του κεντρικού σεισμολογικού σταθμού του Εμπορειού (NIS1) στο Ελληνικό Εθνικό Δίκτυο Σεισμογράφων. Σχήμα (13). Η καταγραφή ενός σεισμού της ακολουθίας της Ανδραβίδας από τον σεισμογράφο στον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού (NIS1).
Στο σχήμα (13) φαίνεται η καταγραφή και η διαδικασία λήψης των βασικών μετρήσεων των χρόνων άφιξης των σεισμικών κυμάτων χώρου (P και S) της κυματομορφής ενός σεισμού, που έγινε στην περιοχή της Ανδραβίδας, όπως αυτός καταγράφηκε από τον σεισμογράφο στον κεντρικό σεισμολογικό σταθμό του Εμπορειού (NIS1). Τα δεδομένα του σεισμού αναλύθηκαν απο το σύστημα ανάλυσης σεισμών του Κεντρικού Σεισμολογικού Σταθμού του Τομέα Γεωφυσικής του ΑΠΘ. Το εν λόγω σχήμα παρουσιάζει το «βασικό παράθυρο λήψης μετρήσεων» του προγράμματος ATLAS της NANOMETRICS που χρησιμοποιείται για τον σκοπό αυτό. Σχήμα (14). Η εικόνα της «τρέχουσας σεισμικότητας» όπως αυτή παρουσιάζεται στην ιστοσελίδα του Κεντρικού Σεισμολογικού Σταθμού του Τομέα Γεωφυσικής του ΑΠΘ. Η ανάγκη για άμεση πληροφόρηση του κοινού και της επίσημης πολιτείας για την «τρέχουσα σεισμκότητα» διάφορων περιοχών της Ελληνικής επικράτειας και των γύρω περιοχών οδήγησε στην κατασκευή της ιστοσελίδας του Κεντρικού Σεισμολογικού Σταθμού του Τομέα Γεωφυσικής του ΑΠΘ, μέσω της οποίας είναι δυνατή η πληροφόρηση αυτή (http://geophysics.geo.auth.gr/ss/real_time_maps/index.htm). Στο πλαίσιο αυτής της τακτικής αποδίδεται και η εικόνα της «τρέχουσας σεισμικότητας» της περιοχής της Νισύρου- Κω, όπως φαίνεται στο σχήμα (14). Βιβλιογραφία Makris, J. and Chonia,T. (1999). Active and Passive Seismic studies of Nisyros Volcano, East Aegean Sea. Proc. 1999 CCSSWorkshop held in Dublin, Ireland. Active and Passive Seismic Techniques Reviewed, In: AWBrian, Jacob Chr J Bean, Stephen, TF Jacob (eds), pp 9 12