Anomalie radio e variazioni del campo magnetico interplanetario utilizzate come precursori sismici su scala globale – 1° parte –

Presentato alla conferenza EDPD 2011 di Kanyakumari, India

21-25 Settembre 2011

Valentino STRASER

94, Località Casarola – 43040 Terenzo PR, Italy

[email protected]

Abstract: Il monitoraggio delle radio anomalie, iniziato in modo continuo a partire dal 2009 dalla stazione LPTA di Roma e il confronto con le variazioni del Campo Magnetico Interplanetario, hanno permesso di studiare i due fenomeni fisici e metterli in relazione con l’accadimento di terremoti su scala globale di magnitudo generalmente maggiore di 6. Dall’esperienza maturata sul campo, la comparsa delle radio anomalie precede, normalmente, da poche ore a pochi minuti i sismi di forte intensità. Le radio anomalie, associate ai precursori sismici, non sono ancora conosciute e per questa ragione non ancora classificate. In questo studio si propone, quindi, la denominazione di “Precursori Sismici Globali”, quella categoria di precursori individuati strumentalmente dalle radio anomalie, associabili a “caratteristiche variazioni” del Campo Magnetico Interplanetario. Entrambi i valori, fra loro confrontati e messi in relazione, indicano a scala globale l’imminenza di un sisma potenzialmente distruttivo. Il metodo, però, nonostante gli esiti positivi di applicazione, non permette, al momento, di avanzare stime sulla zona epicentrale. I dati, per questa categoria di Precursori Sismici Elettromagnetici, possono essere inoltre confrontati a scala temporale, per una loro validazione, con anomalie magnetiche registrate da altre stazioni localizzate in varie zone della Terra, anche molto distanti l’una dall’altra.

Parole chiave: Anomalie radio, campo magnetico interplanetario, precursori sismici globali, marcatori sismici, precursori sismici elettromagnetici.

 

INTRODUZIONE

Lo scopo di questo lavoro consiste nella proposta di una nuova categoria di precursori, i “Precursori Sismici Globali”,  che rappresentano quei  segnali che normalmente precedono da qualche ora a pochi minuti i terremoti potenzialmente distruttivi per l’uomo e, più in generale, di magnitudo superiore a 6.

Il metodo di indagine  si basa sulla comparsa di radio anomalie e da caratteristiche variazioni del Campo Magnetico Interplanetario (IMF) che si manifestano, frequentemente, prima di un terremoto. I dati sono rilevati in continuo, 24 ore su 24, dalla stazione LPTA situata nei pressi di Roma ( http://www.ltpaobserverproject.com/ ) (Figura n°1).

I precursori sismici globali differiscono da quelli tradizionali perché non si manifestano necessariamente nella futura zona epicentrale con segnali fisici, chimici o di altra natura, ma indicano, più semplicemente, che “a breve” ci sarà un terremoto potenzialmente distruttivo. Il metodo, però, se da un lato ha mostrato di essere utilizzabile a scala temporale con un esito incoraggiante, dall’altro, non consente di fornire indicazioni sulla zona epicentrale. Un obiettivo, quest’ultimo, che si potrà invece raggiungere utilizzando, in sinergia, più metodi di indagine come, ad esempio: le rilevazioni da satellite di IR (Saraf and Choudhury, 2005), Geoeruzioni e Vapour Clouds (Shou, 2007 /2011), Fenomeni luminosi in atmosfera (Straser, 2007), Anomalie termiche (Leybourne et al., 2006), Energia di transmigrazione (Blot and Choi, 2007; Choi, 2010 emissione di gas radon (Chyi et al., 2005; Singh et al., 2010).  Strumentalmente, la radio anomalia si manifesta sul monitor come una piccola linea orizzontale colorata a seconda dell’intensità magnetica, nel range delle bassissime frequenze e associata a un rumore di fondo, come si può notare e riportato nello spettrogramma indicato in figura (Figura n°2). Per analizzare gli spettrogrammi delle radio anomalie ci si serve anche di una scala colorimetrica che serve per stimare il valore del campo magnetico ad esso associato (Straser, 2011).

Una radio anomalia si può definire come una emissione radio sconosciuta che non ha caratteristiche (per durata, estensione, intensità, ecc.) compatibili con:

  • La classificazione IAGA (International Association of Geomagnetism and Aeronomy) delle pulsazioni geomagnetiche;
  • Le Emissioni di tipo antropico
  • Le Emissioni naturali conosciute (Wistler, Chorus, emissioni di fulmini, elettrofonia meteorica, plasmi, ecc.).

Le emissioni radio associate ai precursori sismici non sono ancora conosciute e per questa ragione non ancora classificate.

Figura 1. Mappa. Il cerchio blu indica il Progetto LPTA di monitoraggio della zona, vicino a Roma – Italia, 41 ° 41’4 0,27 ” N, 12 ° 38’33 0,60 “E

La maggior parte delle anomalie radio si osservano al di sotto dei 32 Hz  e generalmente tra 0,1 e 20 Hz.

Le uniche emissioni conosciute nella banda ELF e SLF sono di tipo magnetosferico e alfvénico. Esattamente, tra 0,1 e 10 Hz, è possibile osservare emissioni legate alla cavità Alfvénica, e questo tipo di emissioni cadono all’interno del range di frequenze dove compaiono anche le radio interferenze.

Le frequenze dei Precursori Sismici Elettromagnetici (PSE), in cui rientrano anche le radio anomalie, hanno una larghezza di banda molto vasta. Quando ci si trova sull’epicentro del sisma si osserva un’emissione che ha una larghezza di banda molto ampia da 0,001 Hz sino a centinaia di MHz. Man mano che ci si allontana, però, le emissioni con frequenza più elevata si affievoliscono sino a scomparire mentre rimangono visibili sono le emissioni ELF 0,001-3 Hz. Questo fenomeno è legato all’attenuazione dei materiali che incontra l’emittente naturale. Per questo tipo di indagine è possibile ascoltare solo le emissioni inferiori ai 1000 Hz poiché queste hanno un’attenuazione praticamente nulla, quindi permeano decine di migliaia di km di roccia senza ridursi.

Il rumore di fondo osservabile tra 0 e 20 Hz (Figura n°2a) è rappresentato sia da emissioni naturali che da emissioni antropiche. Le emissioni antropiche sono identificate dal rumore elettromagnetico generato dagli elettrodotti che alimentano le linee ad alta tensione dei treni che hanno una frequenza di 16 Hz con le relative armoniche (non sempre visibili) a 8 Hz e a 32 Hz. Al di sotto di questa frequenza viene di rado segnalata anche una emittente a 3 Hz generata sempre dai treni, ma non vi sono riscontri oggettivi.

 

Figura 2. L’anomalia radio può essere vista sul lato sinistro dello spettrogramma, indicata con la sigla ESP (ESP – Precursore Elettromagnetica sismico) e una freccia bianca. La perturbazione appare nella gamma di frequenze basse e si distingue dalle altre per la sua forma allungata orizzontale. Lo spettrogramma indica anche i sismi associati con anomalie radio, indicati dalle frecce verdi (per gentile concessione di Gabriele Cataldi).

 

Figura 2a. Aumento del rumore di fondo evidenziato a sinistra dello spettrogramma, e indicato con sfondo rosso (per gentile concessione di Gabriele Cataldi).

Oltre a questa emittente di tipologia antropica non vi sono più altre emissioni della stessa natura, se non delle armoniche di risonanza della rete domestica di 50 Hz. Tali armoniche, però, sono ben riconoscibili poiché, proprio perché si tratta di armoniche, presentano delle emissioni “sorelle” speculari alla stessa distanza, a partire dai 50 Hz. A parte questi segnali il restante rumore di fondo è generato da emittenti naturali. Per “emittenti naturali” si intendono: Sole (vento solare che produce le pulsazioni geomagnetiche, interagendo con la magnetosfera), fenomeni elettrici dell’atmosfera (fulmini e tempeste), emissioni di risonanza longitudinale e trasversale della cavità terra – ionosfera (tra cui la risonanza di Schumann), emissioni della cavità di risonanza terra – magnetosfera e della cavità alfvénica (onde magnetoidrodinamiche, risonanza magnetosferica), emissioni naturali pre-sismiche.

I PSE, inoltre, possono essere osservati in ogni punto sulla superficie terrestre per frequenze comprese tra 0,1 e 5 Hz, ossia la stessa frequenza in cui si osservano anche le pulsazioni geomagnetiche di tipo PC1. Per questo motivo si osservano PSE all’interno della radiazione prodotta dalla cavità terra-magnetosfera. Inoltre, questa cavità può subire delle alterazioni derivate dall’irradiazione di emittenti naturali quali sono i PSE e generare delle modificazioni dell’intensità delle pulsazioni geomagnetiche.

I PSE e le Pulsazioni Geomagnetiche, tuttavia, non sono la stessa cosa e non vanno confusi. Entrambe si rilevano nella medesima banda di frequenze poiché: le pulsazioni geomagnetiche sono il risultato dell’interazione dell’attività solare sulla magnetosfera e tali interazioni generano emissioni che hanno una frequenza molto bassa. I PSE sono emissioni che possono avere un ampissimo spettro, ma solo le emissioni che cadono sotto i 5 Hz hanno un’intensità così elevata ed una frequenza tale da poter permeare il corpo planetario per essere osservate ovunque. Inoltre, alcune di queste emissioni possono creare perturbazioni della cavità alfvénica e generare delle alterazioni delle pulsazioni geomagnetiche, che possono essere altresì osservate con le antenne a bobina.

Dal punto di vista cronologico, i primi strumenti impiegati per la ricezione dei PSE sono stati dei ricevitori che utilizzavano diversi tipi di antenne contemporaneamente poiché non si conosceva l’esatta lunghezza d’onda di questi tipo di segnali, per cui era indispensabile utilizzare antenne diverse per coprire un vasto range di frequenze.
Attualmente si utilizzano ricevitori radio sintonizzati nella banda VLF, SLF, ELF e ULF. Le antenne utilizzate sono di tipo Loop, o di tipo a Bobina e, negli ultimi anni, sono utilizzati anche magnetometri Flux-Gate.

In questo studio, le radio anomalie sono state messe in relazione sia con i dati forniti da altre stazioni di rilevamento, situate anche a notevole distanza di Roma, sia con caratteristiche variazioni del tracciato dell’Interplanetary Magnetic Field, rilevato dai satelliti GOES 13 e 15 (http://www.swpc.noaa.gov/Data/goes.html ), i cui dati sono consultabili online 24 ore su 24.

Dall’esperienza basata sull’analisi dei dati a partire dal 2009, si è notato che poco prima di sismi di magnitudo M>6, il grafico IMF subisce una leggera deformazione, disegnando nel tracciato una “S” caratteristica, denominata in seguito, in questo lavoro, con la lettera greca “σ”, sigma.

La  figura  mostra la comparsa del “σ” durante il terremoto di Honshu il 31 marzo 2011 nel tracciato IMF, dove si nota la variazione caratteristica corrispondente a 2nT, un marker presente nella maggior parte dei casi studiati. (Figura n°3).

L’andamento del grafico IMF, in certi casi, offre interessanti analogie, veri e propri marker sismici, che anticipano forti terremoti, come si può notare, ad esempio, nella sequenza avvenuta dal 22 al 24 agosto 2011. (Figura n°4).

Figura 3. La figura mostra le tracce dal GOES 13 e 15 satelliti, che si distinguono per i loro rispettivi colori, blu e rosso. La linea verticale verde indica il verificarsi di un sisma, in questo caso a Honshu (Giappone) il 31 marzo 2011. I due grafici, corrispondenti al terremoto giapponese, sono sovrapposti insieme il loro valore elettromagnetico corrispondente di 2nT. Nella figura si può notare la comparsa della forma a “sigma” della curva e il terremoto.

Nei tre casi riportati in Figura n°4, si può notare la ricorrenza delle cuspidi indicate con la lettera “A” che si manifestano quando i valori del IMF sono minimi. Queste cuspidi sono seguite, nella fase ascendente del grafico da una uncinatura, evidenziata con la lettera “B” che, normalmente, precede di circa 5 ore la comparsa del “σ” pochi minuti prima della scossa principale.

Figura 4. La figura mostra la ripetitività delle forme particolari nella traccia in relazione al verificarsi di terremoti. Tra i valori minimi appaiono tre valori relativi, indicati rispettivamente dalle lettere A, A1 e A2. Nella fase ascendente, dopo circa 6 ore un’increspatura appare, indicato dalla lettera B, mentre la lettera C indica il sisma, in relazione alla forma sigma. Questo intervallo quest’ultimo ricorre circa 5 ore dopo la lettera B.

 

Sia le variazioni del IMF che le radio anomalie, come viene discusso in questo studio, possono essere associate fra di loro, dal momento che, normalmente, la radio anomalia precede, a scala temporale, la comparsa del “σ” nel grafico IMF, da qualche ora a pochi minuti prima del terremoto. A titolo esplicativo, si riporta l’esempio mostrato nel grafico di Figura n°5, dove in rosso è indicato il marker sismico, mentre in corrispondenza del “σ” l’accadimento del terremoto.

 

Figura 5. Il grafico mostra la relazione tra l’aspetto della anomalia radio e il verificarsi di due sismi, preceduti dalla forma sigma nella curva IMF.

 

Fine prima parte

 

Michele

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3 pensieri su “Anomalie radio e variazioni del campo magnetico interplanetario utilizzate come precursori sismici su scala globale – 1° parte –

  1. Daniele sicuramente si collegherà su Nia per leggere eventuali commenti.
    Innanzitutto i complimenti per lo stupendo lavoro che state portando avanti, con tutte le difficoltà che il settore dei “precursori sismici” si trova ad affrontare.
    Cattiva pubblicità e mal informazione…

    Secondo volevo ricordargli di porre particolare attenzione al 24-25 Novembre, quando ci troveremo in contemporaneo ingresso allineamento planetario Saturno-Venere-Terra e Luna piena (apogeo).
    Giorni da monitorare se il vento solare dovesse essere sotto i 400Km/s.

      (Quote)  (Reply)

  2. Adolfo Giurfa :

    Ma dove sarà?

    Oggi adolfo non abbiamo gli strumenti per poter indicare il luogo, ma ….
    unire lo studio dei precursori sismici alla geometria di posizionamento planetario + il monitoraggio di tutte le variazioni ELF…e gravitazionali.
    Creare una vera e propria rete di controllo per tutte quelle aree o regioni ad alto rischio sismico.

    http://daltonsminima.altervista.org/?p=19466

    Una rete di collegamenti UHF/VHF può essere usata per monitorare la forza dei vari fronti di tensione nelle regioni sismicamente attive, può dare un allarme per i terremoti imminenti. Una disposizione tipica è illustrata nelle figura 8.

    Più l’analisi satellitare come riportato dal prof.Dimitar Ouzounov
    Unire …
    http://www.gwu.edu/~spi/assets/docs/Ouzounov%20-%20Recent%20Research%20in%20Monitoring%20Earthquakes%20by%20using%20multisenssor%20satellite%20and%20ground%20data%20-%20a%20preliminary%20report.pdf

    Thermal infrared MODIS, AIRS LST, SST
    NOAA/AVHRR 15,16,17 OLR
    Surface heat flux NCAR-data center SLHF
    Total Electron Content GPS Dual frequencies
    Ionospheric variability DEMETER VLF/ELF, Te, Ne, Ni, Ti,
    Radon concentrations ground measurements Gamma
    Meteorological information MODIS,GOES, METEOSAT RGB, Cloud data

    Allora sarà possibile.

      (Quote)  (Reply)

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