Θερμικές ανωμαλίες και μοτίβα παραμόρφωσης που παρατηρήθηκαν από δορυφόρο και σχετίζονται με τη σεισμική ακολουθία του 2021 στην Κρήτη

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 15:04, 14 Ιανουαρίου 2026

Satellite-Observed Thermal Anomalies and Deformation Patterns Associated to the 2021, Central Crete Seismic Sequence

Peleli, S., Kouli, M., & Vallianatos, F., Remote Sensing 14.14 (2022): 3413. πηγή: [1]

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η διερεύνηση προσεισμικών φαινομένων αποτελεί σημαντικό αντικείμενο έρευνας στη σύγχρονη σεισμολογία, καθώς μπορεί να συμβάλει στην κατανόηση των μηχανισμών προετοιμασίας και εκδήλωσης ισχυρών σεισμικών γεγονότων. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση παρέχει τη δυνατότητα παρακολούθησης τόσο θερμικών ανωμαλιών στην επιφάνεια της Γης όσο και επιφανειακών παραμορφώσεων με υψηλή χωρική και χρονική ανάλυση. Στην παρούσα εργασία μελετώνται οι θερμικές ανωμαλίες και τα πρότυπα παραμόρφωσης που συνδέονται με τη σεισμική ακολουθία του 2021 στην Κεντρική Κρήτη, και ειδικότερα με τον ισχυρό σεισμό μεγέθους Mw 6.0 που σημειώθηκε κοντά στο Αρκαλοχώρι. Για τον εντοπισμό των θερμικών ανωμαλιών χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Robust Satellite Technique (RST) σε χρονοσειρά δορυφορικών δεδομένων θερμοκρασίας επιφάνειας εδάφους (LST) από τον αισθητήρα MODIS, ενώ η συνεπίδραση της σεισμικής δραστηριότητας με την επιφανειακή παραμόρφωση εξετάστηκε με τη χρήση της τεχνικής Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) και δεδομένων Sentinel-1. Τα αποτελέσματα δείχνουν την ύπαρξη έντονων και χωρικά εκτεταμένων θερμικών ανωμαλιών πριν και κατά τη διάρκεια του κύριου σεισμικού γεγονότος, οι οποίες παρουσιάζουν συσχέτιση με περιοχές αυξημένης τεκτονικής δραστηριότητας και έντονης παραμόρφωσης. Η συνδυαστική ανάλυση θερμικών και γεωδαιτικών δεδομένων ενισχύει την υπόθεση ότι οι θερμικές ανωμαλίες σχετίζονται με διεργασίες προσεισμικής προετοιμασίας, όπως η εκπομπή αερίων και οι μεταβολές στο πεδίο τάσεων.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η αναζήτηση αξιόπιστων προσεισμικών δεικτών αποτελεί διαχρονικό στόχο της σεισμολογικής έρευνας. Οι σεισμοί αποτελούν σύνθετα φυσικά φαινόμενα, τα οποία συνδέονται με μακροχρόνιες τεκτονικές διεργασίες και απότομες απελευθερώσεις ενέργειας στον φλοιό της Γης. Στο πλαίσιο αυτό, η μελέτη ανωμαλιών που προηγούνται ή συνοδεύουν σεισμικά γεγονότα μπορεί να συμβάλει στη βαθύτερη κατανόηση των μηχανισμών γένεσής τους. Μεταξύ των διαφόρων πιθανών προσεισμικών παραμέτρων, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι θερμικές ανωμαλίες στην επιφάνεια της Γης και οι επιφανειακές παραμορφώσεις. Οι παράμετροι αυτές μπορούν να παρακολουθηθούν συστηματικά μέσω δορυφορικών δεδομένων, προσφέροντας ομοιογενή και επαναλαμβανόμενη κάλυψη μεγάλων περιοχών. Η θερμοκρασία επιφάνειας εδάφους (Land Surface Temperature – LST) και οι μετρήσεις παραμόρφωσης μέσω ραντάρ συνθετικού ανοίγματος αποτελούν βασικά εργαλεία σε τέτοιες μελέτες. Η σεισμική ακολουθία του 2021 στην Κεντρική Κρήτη προσφέρει μια εξαιρετική ευκαιρία για τη μελέτη της σχέσης μεταξύ θερμικών ανωμαλιών και τεκτονικής παραμόρφωσης, καθώς πρόκειται για έναν σπάνιο ισχυρό χερσαίο σεισμό στην περιοχή.

ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ

Η Κρήτη βρίσκεται στο νότιο άκρο του Ελληνικού τόξου και χαρακτηρίζεται από έντονη σεισμικότητα, η οποία οφείλεται κυρίως στη σύγκλιση και υποβύθιση της Αφρικανικής πλάκας κάτω από την Ευρασιατική. Η Κεντρική Κρήτη αποτελεί περιοχή ιδιαίτερα πολύπλοκου τεκτονικού καθεστώτος, όπου συνυπάρχουν συμπιεστικά πεδία τάσεων. Η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει την ευρύτερη περιοχή του Αρκαλοχωρίου και τις γειτονικές τεκτονικές δομές, όπως η ζώνη ρηγμάτων Καστελλίου και η περιοχή του όρους Γιούχτα. Η γεωλογία της περιοχής χαρακτηρίζεται από Νεογενή και Τεταρτογενή ιζήματα, καθώς και από ανθρακικά πετρώματα και μεταμορφωμένους σχηματισμούς, στοιχεία που επηρεάζουν τη συμπεριφορά τόσο των θερμικών ανωμαλιών όσο και της επιφανειακής παραμόρφωσης.

Εικόνα 1 Επίκεντρο του κύριου συμβάντος και των προσεισμών και μετασεισμών(HUSN), τα κύρια ενεργά ρήγματα (Ganas, A., Oikonomou, I. A., & Tsimi, C. (2013)) και τις σεισμογόνες πηγές (Caputo, R., Pavlides, S., 2013)

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Η μεθοδολογία της εργασίας βασίζεται στον συνδυασμό θερμικών δορυφορικών δεδομένων και γεωδαιτικών μετρήσεων παραμόρφωσης. Για την ανίχνευση θερμικών ανωμαλιών εφαρμόστηκε η μέθοδος Robust Satellite Technique (RST), η οποία επιτρέπει τον εντοπισμό αποκλίσεων της θερμικής συμπεριφοράς από το «κανονικό» πρότυπο μιας περιοχής. Η μέθοδος βασίζεται στη στατιστική επεξεργασία πολυετών χρονοσειρών δορυφορικών δεδομένων, μειώνοντας την επίδραση παραγόντων όπως οι εποχικές μεταβολές, οι μετεωρολογικές συνθήκες και η βλάστηση. Χρησιμοποιήθηκαν ημερήσια νυχτερινά δεδομένα θερμοκρασίας επιφάνειας εδάφους από τον αισθητήρα MODIS για την περίοδο 2012–2021, ώστε να δημιουργηθεί ένα αξιόπιστο θερμικό υπόβαθρο. Οι θερμικές ανωμαλίες ορίστηκαν με βάση αυστηρά στατιστικά κριτήρια, χρησιμοποιώντας δείκτη σήματος προς θόρυβο μεγαλύτερο του 3. Παράλληλα, η επιφανειακή παραμόρφωση χαρτογραφήθηκε με τη χρήση της τεχνικής InSAR, αξιοποιώντας δεδομένα από τους δορυφόρους Sentinel-1 σε ανιούσες και κατιούσες τροχιές. Μέσω της διαφορικής συμβολομετρίας (DInSAR), υπολογίστηκαν οι μετακινήσεις του εδάφους στην κατεύθυνση γραμμής θέασης του δορυφόρου, καθώς και οι κατακόρυφες και οριζόντιες συνιστώσες της παραμόρφωσης. Η συνδυαστική ανάλυση των δύο συνόλων δεδομένων επέτρεψε τη διερεύνηση της χωρικής και χρονικής συσχέτισης μεταξύ θερμικών ανωμαλιών, τεκτονικών δομών και παραμόρφωσης του εδάφους.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Η εφαρμογή της μεθόδου RST οδήγησε στον εντοπισμό εννέα σημαντικών θερμικών ανωμαλιών κατά την περίοδο Ιουλίου–Σεπτεμβρίου 2021. Οι περισσότερες από αυτές εμφανίστηκαν πριν από τον κύριο σεισμό και χαρακτηρίστηκαν ως προσεισμικές, ενώ μία καταγράφηκε την ημέρα εκδήλωσης του σεισμού. Οι θερμικές ανωμαλίες παρουσιάζουν σαφή χωρική συσχέτιση με περιοχές υψηλής πυκνότητας ρηγμάτων, όπως η περιοχή του όρους Γιούχτα και η ζώνη Καστελλίου. Η ανάλυση συχνότητας έδειξε ότι ορισμένες περιοχές παρουσίασαν επαναλαμβανόμενες ανωμαλίες, γεγονός που υποδηλώνει επίμονες διεργασίες. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης InSAR έδειξαν ότι ο σεισμός προκάλεσε κυρίως καθίζηση του εδάφους, με μέγιστες κατακόρυφες μετακινήσεις που έφτασαν τα 20 cm. Παρατηρήθηκαν επίσης οριζόντιες μετακινήσεις, οι οποίες αποδίδονται στη γεωμετρία του ρήγματος και στον μηχανισμό γένεσης του σεισμού. Η υπέρθεση των χαρτών θερμικών ανωμαλιών και παραμόρφωσης αποκάλυψε περιοχές όπου τα δύο φαινόμενα συμπίπτουν χωρικά, ενισχύοντας την υπόθεση κοινών υποκείμενων διεργασιών.

Εικόνα 2 Xάρτης συχνότητας που μετρά ανα εικονοστοιχείο τον αριθμό των φορών που συμμετείχε σε μία από τις εννέα θερμικές ανωμαλίες που εντοπίστηκαν κατά την προσεισμική περίοδο από τον Ιούλιο έως τον Σεπ του 2021 και Xάρτης κανον ρηγμάτων πυκνότητας

Εικόνα 3 Χάρτες μετατόπισης για: (a) την κατακόρυφη (πάνω-κάτω) και (β) την κατεύθυνση Α-Δ για την Κεντρική Κρήτη λόγω του σεισμού της 27ης Σεπτεμβρίου 2021, με επικάλυψη των ενεργών ρηγμάτων της ευρύτερης περιοχής

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η παρούσα εργασία ανέδειξε τη χρησιμότητα του συνδυασμού δορυφορικών θερμικών δεδομένων και μετρήσεων παραμόρφωσης για τη μελέτη σεισμικών φαινομένων. Η ανίχνευση έντονων και επίμονων θερμικών ανωμαλιών πριν από τον σεισμό του Αρκαλοχωρίου, σε συνδυασμό με τα πρότυπα επιφανειακής παραμόρφωσης, υποδηλώνει ότι οι ανωμαλίες αυτές συνδέονται με διεργασίες προσεισμικής προετοιμασίας. Πιθανοί μηχανισμοί περιλαμβάνουν την απελευθέρωση αερίων μέσω ρηγμάτων και μικρορωγμών, καθώς και ηλεκτρικές διεργασίες που ενεργοποιούνται από την αύξηση των τεκτονικών τάσεων. Παρότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα, τα αποτελέσματα ενισχύουν την προοπτική ανάπτυξης πολυπαραμετρικών συστημάτων παρακολούθησης για την καλύτερη κατανόηση και, ενδεχομένως, την πρόγνωση ισχυρών σεισμικών γεγονότων.

Εικόνα 4 (a) Συχνότητα θερμικών ανωμαλιών (b) ο λιθολογικός χάρτης της περιοχής μελέτης

Λέξεις κλειδιά: thermal anomalies, ground deformation, seismic sequence, central Crete earthquake (2021)