Ανώμαλη αύξηση συγκέντρωσης χλωροφύλλης που σχετίζεται με σεισμούς
Από RemoteSensing Wiki
Authors: Ramesh P. Singh, Sagnik Dey, Sanjeeb Bhoi, Donglian Sun, Guido Cervone, Menas Kafatos
Εισαγωγή
Σε πρόσφατες μελέτες έχουν παρουσιαστεί ανωμαλίες στο έδαφος, στον ωκεανό την ατμόσφαιρα και την ιονόσφαιρα πριν από τους σεισμούς. Οι δορυφόροι με οπτικούς δέκτες και μικροκυμάτων είναι σε θέση να παρακολουθούν τα φυσικά φαινόμενα και να αντιλαμβάνονται τις αλλαγές που συνδέονται με τους φυσικούς κινδύνους. Σε αυτό το έγγραφο, έχουν αναλυθεί στοιχεία τηλεπισκόπησης των ωκεάνιων ακτών που βρίσκονται κοντά στα επίκεντρα τεσσάρων σημαντικών σεισμών (Gujarat της 26ης Ιανουαρίου 2001, Andaman της 13ης Σεπτεμβρίου 2002, σεισμός της Αλγερίας της 21ης Μαΐου 2002 και του Bam, Ιράν της 26ης Δεκεμβρίου 2003). Από την λεπτομερή ανάλυση φάνηκε μία αύξηση της χλωροφύλλης-α (chl-a) που σχετίζεται με τους προαναφερθέντες σεισμούς. Η αύξηση της συγκέντρωσης chl-α οφείλεται στην αλλαγή της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της θάλασσας (SST) που συνδέεται με τις αλλαγές στο καθεστώς πίεσης στο επίκεντρο και θεωρείται η αιτία για την αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού και την αύξηση των θρεπτικών του συστατικών. Η αύξηση της συγκέντρωσης chl-α παρουσιάζει επίσης μια γραμμική σχέση με την λανθάνουσα θερμότητα επιφάνειας (SLHF) που φαίνεται να αυξάνεται σημαντικά πριν από γεγονότα σεισμού. Λόγω της νεφοκάλυψης, δεν έχει καταστεί δυνατό να ποσοτικοποιηθεί η επίδραση των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης που συνδέονται με τα γεγονότα σεισμού για κάθε διαδοχική ημέρα κατά τη διάρκεια ενός γεγονότος. Εντούτοις, τα περιορισμένα στοιχεία από τις παράκτιες περιοχές παρέχουν σοβαρές ενδείξεις της σχέσης αυτής. Ο έλεγχος των συγκεντρώσεων χλωροφύλλης με την υψηλότερη διακριτική ικανότητα μπορεί να παρέχει πληροφορίες για πρόγνωση παράκτιων σεισμών. Οι φυσικές διαδικασίες είναι πλήρως συνδεμένες με τη θερμότητα που οφείλεται στην ηλιακή ακτινοβολία και απορροφάται από το νερό πρώτιστα λόγω των χρωστικών ουσιών του φυτοπλαγκτού. Η χλωροφύλλη-α (chl-α) είναι ο δείκτης που δείχνει την αρχική παραγωγή φυτοπλαγκτού και μπορεί να προσδιορισθεί από το διάστημα. Χωρικές και χρονικές κατανομές της chl-α στον ωκεανό συνδέεται στενά με τη θερμοκρασία επιφάνειας της θάλασσας (SST) και την κάθετη και οριζόντια μίξη μέσα στο θαλάσσιο στρώμα. Η χωρική και χρονική μεταβλητότητα του chl-α μπορεί να εμφανιστεί λόγω μεγάλων διαταραχών στην ωκεάνεια κυκλοφορία, που προκύπτουν από τις ξαφνικές αλλαγές στην θερμική δομή του νερού η οποία εξαρτάται από παραμέτρους όπως την επιφανειακή θερμοκρασία της θάλασσας (SST), την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, τις κατακρημνίσεις και τους ανέμους που διαμορφώνουν την λανθάνουσα θερμότητα στον ωκεανό (SLHF).
Δεδομένα και μεθοδολογία
Για τη συγκέντρωση της chl-α και της SST, έχει χρησιμοποιηθεί ο MODIS επιπέδου 3 και ο αλγόριθμος 2 για παράκτια περιοχή. Βασίζεται σε ένα ημιαναλυτικό βιοοπτικό αλγόριθμο τηλεπισκόπησης και υπολογίζεται με τη διαίρεση της ακτινοβολίας του νερού που φεύγει (leaving) με την ακτινοβολία της αναστροφής (downwelling). Η χρήση του αλγόριθμου μειώνει τα λάθη από 40 σε 20%.
Έχει επίσης αναλυθεί η ροή λανθάνουσας θερμότητας (SLHF) με χρήση της βάσης δεδομένων του NCEP.
Η μεταφορά Ekman (το νερό κινείται προς τα δεξιά του ανέμου) μπορεί να ληφθεί σαν ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό της ανάδυσης του νερού και υπολογίζεται από την εξίσωση
U=
όπου τy είναι η πίεση του ανέμου στην επιφάνεια νερού, po είναι η πυκνότητα του νερού και f είναι η δύναμη Coriolis που υπολογίζεται από την σχέση f = 2Ωsinθ.
Αποτελέσματα
Οι χωρικές κατανομές της συγκέντρωσης chl-α πλησίον των επικέντρων αναλύονται μαζί με τις διακυμάνσεις SST και SLHF. Η συγκέντρωση της chl-a και της SST στον κόλπο της Kutchchh και της Cambay κοντά στο επίκεντρο και όλη η Αραβική θάλασσα φαίνεται στην εικόνα 1 και 2.
Φαίνεται να είναι μεγαλύτερη από 2mg/m-3. Επίσης φαίνεται να παρουσιάζει 4 αιχμές στις 7, 11 και 17 Ιανουαρίου και 24, μια ημέρα πριν από την επιβεβαίωση του γεγονότος. Η ανάδυση ύδατος στην Αραβική θάλασσα ενισχύεται ακριβώς πριν από το σεισμό. Στους Κολπους του Kutchchh και Cambay η θερμοκρασία αυξάνεται περίπου 2 οC μια ημέρα πριν από τo σεισμό. Φαίνεται αυτή η αύξηση να συνεχίζεται μέχρι την επόμενη του γεγονότος. Ίδια απόκριση παρουσιάζει η συγκέντρωση της chl-a στο σεισμό του Andaman όπου φαίνεται να αυξάνει από 2-3 mg/m3. Αύξηση στη συγκέντρωση chl-α έχει βρεθεί επίσης να συνδέεται με τους σεισμούς στην Αλγερία και στο Ιράν. Και οι τέσσερις σεισμοί βρέθηκαν να συνοδεύονται από σειρά μετασεισμικών δονήσεων και να επιδρούν στην ανάδυση των νερών. Απελευθέρωση της θερμικής ενέργειας πριν από το σεισμό φαίνεται στην αύξηση της ροής λανθάνουσας θερμότητας SLHF και επιφανειακής θερμοκρασίας στη θάλασσα SST. Ανωμαλίες έχουν παρατηρηθεί και στο δείκτη SLHF όπου φαίνεται θερμότητα από υψηλής πίεσης περιοχές να μεταναστεύει στις χαμηλής. Παρά τη διαφορά στο βάθος, η θερμική ενέργεια προ-σεισμού έχει επιπτώσεις στη θερμική στρωματοποίηση του ωκεάνιου νερού. Η θερμική ενέργεια που απελευθερώνεται πριν το σεισμό μεταφέρεται στην επιφάνεια και ενεργοποιεί την αλλαγή της θερμικής δομής του νερού. Αυτό οδηγεί στην αύξηση της SST και SLHF ενισχύει την ανάδυση ύδατος, το οποίο έρχεται με πλούσια θρεπτικά συστατικά και ενεργοποιεί την παραγωγή chl-α. Κατά τη διάρκεια της μη παραγωγικής περιόδου, ένας επικείμενος σεισμός θα προκαλέσει την αρχική παραγωγή. Εντούτοις, κατά τη διάρκεια της παραγωγικής περιόδου, όπως κατά τη διάρκεια των μουσώνων στη βόρεια αραβική θάλασσα, ο σεισμός θα ενισχύσει την κανονική παραγωγή. ολόκληρη η ακολουθία θα αρχίσει πολύ νωρίτερα και θα εμφανιστεί πολύ γρηγορότερα σε περίπτωση υψηλότερου μεγέθους και ως εκ τούτου μπορεί να δώσει τις πολύτιμες πληροφορίες για επικείμενο σεισμό.
