Μέση υπέρυθρη εκπομπή πριν από ισχυρούς σεισμούς που αναλύθηκαν με δεδομένα τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Αντικείμενο Εφαρμογής: Τηλεπισκόπηση και μελέτη σεισμικών φαινομένων
Πρωτότυπος Τίτλος: «Mid-infrared emission prior to strong earthquakes analyzed by remote sensing data»
Συγγραφείς: D. Ouzounov, F. Freund
Πηγή:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117703004861
Λέξεις Κλειδιά: GIS, τηλεπισκόπηση, σεισμοί
1.Στόχος Εφαρμογής Μελέτη των βραχυχρόνιων θερμικών ανωμαλιών στην επιφάνεια της θάλασσας και την ατμόσφαιρα: (α) πώς συσχετίζονται στο χώρο και στο χρόνο με τους σεισμούς και τα επίκεντρα τους, (β) πώς μπορούμε να υπολογίσουμε την ταχεία εμφάνιση και την εξαφάνιση του ανώμαλου θερμοκρασιακού πεδίου και (γ) πώς μπορούμε να προσδιορίσουμε την πηγή και τον μηχανισμό της αύξησης της θερμοκρασίας της επιφάνειας.
2.Θερμικές ανωμαλίες πριν από ισχυρούς σεισμούς (Μ> 5) με ανάλυση υπέρυθρων δορυφορικών δεδομένων. Υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις ότι πριν από ισχυρούς σεισμούς, εκπέμπονται ιόντα από το έδαφος, ηλεκτρικά πεδία μεταδίδονται μέσω της ατμόσφαιρας στην ιονόσφαιρα, εμφανίζονται «θερμικές ανωμαλίες» και επηρεάζεται η ατμοσφαιρική αγωγιμότητα. Ενδέχεται επίσης να απελευθερώνεται ενέργεια λόγω της επίδρασης των αστραπών-οι οποίες προκαλούνται από τον επικείμενο σεισμό-στη διάσπαση των πετρωμάτων του εδάφους (Pulinets et al., 2000). Πολλές διεθνείς δορυφορικές αποστολές στοχεύουν στην καταγραφή ανωμαλιών που μπορεί να σχετίζονται με την ενεργειακή δραστηριότητα.
2.1 Εισαγωγή σε NASA/Terra/MODIS Το φασματοφωτόμετρο (MODIS), το οποίο φέρει Terra και Aqua, παρέχει σχεδόν πλήρη παγκόσμια κάλυψη, και η ακτινοβολία που μετρήθηκε με αυτό, δίνει πληροφορίες σχετικά με τη δομή της ατμόσφαιρας και της επιφάνειας της Γης. Τα προϊόντα θερμοκρασίας εδάφους και εκπομπής MODIS (LST/E) παρέχουν τιμές θερμοκρασίας και εκπομπής ανά εικονοστοιχείο. Δύο διαφορετικοί αλγόριθμοι διατίθενται προς το παρόν για τον υπολογισμό του MODIS LST: ο γενικευμένος αλγόριθμου χωριστού παραθύρου και αυτός της μεθόδου LST ημέρας / νύχτας.
2.2 Ανωμαλίες θερμοκρασίας εδάφους Χρησιμοποιώντας δεδομένα LST και νυχτερινά από την επιφάνεια της Γης, αναζητήθηκαν συσχετισμοί μεταξύ της δυναμικής της ατμόσφαιρας και των διαδικασιών του εδάφους πριν από τον σεισμό του Bhuj στις 26 Ιανουαρίου 2001, στο Gujarat στη δυτική Ινδία. Μετά από ανάλυση των δεδομένων, φαίνεται πως στις 20 Ιανουαρίου υπήρξε μια ισχυρή αύξηση του LST κοντά στο επίκεντρο του σεισμού. Βρέθηκαν επίσης στοιχεία για μεταβολές του αερολύματος και στις παραμέτρους της ατμοσφαιρικής αστάθειας, πιθανώς λόγω αλλαγών στο δυναμικό της γης. Στην ανάλυση των δεδομένων, μια θετική μεταβολή θερμοκρασίας περίπου 4 ⁰C, σε σύγκριση με το ετήσιο υπόλοιπο DLST = LST2002 - LST2001, παρουσιάστηκε 5 ημέρες πριν από το σεισμό. Διακυμάνθηκε ταχέως και επανήλθε τις μέρες που ακολούθησαν το σεισμό. Παρόμοιες μεταβολές παρατηρήθηκαν και σε άλλες περιπτώσεις, με τις «θερμικές ανωμαλίες» στις περιοχές κοντά στα κύρια τεκτονικά ρήγματα να εμφανίζονται μέχρι και 26-24 ημέρες πριν από τους ισχυρούς σεισμούς και να επανεμφανίζονται λίγες μέρες μετά το κύριο σοκ, δηλαδή η μεταβολή εξαφανίζεται λίγο πριν τη μεγάλη απελευθέρωση σεισμικής ενέργειας. Η ταχύτητα με την οποία συμβαίνουν οι διαφοροποιήσεις αυτές υποδηλώνει ότι δεν είναι δυνατό να οφείλονται σε πραγματικές μεταβολές της θερμοκρασίας του εδάφους, που προκαλούνται από κάποιο παλμό θερμότητας που ανεβαίνει από το κέντρο της Γης.
2.3 Ανωμαλίες στη θερμοκρασία της θάλασσας Πάνω από το 60% των παγκόσμιων σεισμών με Μ>5 συμβαίνουν στους ωκεανούς. Εξετάζεται, λοιπόν, η ιδέα αν φυσικές παράμετροι του ωκεανού, όπως η θερμοκρασία της επιφάνειας (SST) ή οι ανώμαλες τιμές χλωροφύλλης και αλατότητας που προκύπτουν από παρατηρήσεις μέσω τηλεπισκόπησης με υπέρυθρες (IR), μπορούν να συσχετιστούν με το επίκεντρο του σεισμού. Ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις οι ωκεανοί παρουσιάζουν καλή διαστρωμάτωση θερμοκρασίας, μια ανωμαλία SST μεγάλης κλίμακας (~ 500km) ανιχνεύθηκε στα επίκεντρα ισχυρών σεισμών κατά την ανάλυση ανωμαλιών SST σε σύγκριση με την καταγραφή σεισμών σε πραγματικό χρόνο. Οι χαοτικές αναταράξεις και η κίνηση των ρευμάτων προτάθηκαν ως κύριες αιτίες των παρατηρούμενων ανωμαλιών.
3. Εργαστηριακό πείραμα μέσου υπερύθρου Πραγματοποιήθηκαν πειράματα παραμόρφωσης βράχου ώστε να δοκιμαστεί η υπόθεση ότι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια φτάνοντας στην επιφάνεια απελευθερώνουν ενέργεια. Τα συμπεράσματα των πειραμάτων αυτών παρέχουν αποδείξεις για μέση υπέρυθρη εκπομπή από την επιφάνεια ενός τεμαχίου γρανίτη, το κέντρο του οποίου βρίσκεται υπό υψηλά επίπεδα τάσης.
4.Συμπέρασμα Σύμφωνα με αναφορές από όλο τον κόσμο, έχουν παρατηρηθεί μεταβολές της θερμοκρασίας του εδάφους πριν από ισχυρούς σεισμούς. Η ταχεία εξέλιξη τους εξηγείται λόγω της μεταβολής της εκπομπής των IR από το έδαφος. Ομοίως, το ανώμαλο χαμηλό SST πριν από υποθαλάσσιο σεισμό, λόγω της ανάδευσης κρύου νερού, μπορεί να οφείλεται στην ενέργεια που έχει εναποτεθεί στο ωκεάνιο δάπεδο με την ίδια φυσική διαδικασία που οδηγεί σε προ-σεισμικές «θερμικές ανωμαλίες» στη στεριά. Σε μια προσπάθεια να κατανοηθούν οι βραχυχρόνιες θερμικές ανωμαλίες που σχετίζονται με την επικείμενη σεισμική δραστηριότητα, παρουσιάστηκε, ως εργαστηριακή απόδειξη της ιδέας, η εκπομπή IR καταγεγραμμένη από την εξωτερική επιφάνεια των πετρωμάτων κατά την παραμόρφωση αυτών υπό υψηλά επίπεδα τάσης. Η παρατηρούμενη αυξημένη εκπομπή μέσου IR πιστεύεται ότι προκύπτει από: (i) την ενεργοποίηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων στο τμήμα του πετρώματος που υφίσταται παραμόρφωση, (ii) τη μετανάστευση αυτών στην επιφάνεια και (iii) την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της ανασυγκρότησής τους εκεί.
