Michele Casati & Valentino Straser : Relazione fra i grandi eventi geofisici e l’indice planetario magnetico Ap, dal 1844 ad oggi

EGU 2016 si avvicina …. quale migliore occasione quindi per pubblicare lo studio che avevo portato all’assemblea europea delle geoscienze di Vienna il passato anno. Era finito nel dimenticatoio di Nia.

😀

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Session : EMRP2.1 Open session on Geomagnetism

Convener: Angelo De Santis Co-Convener: Mioara Mandea

All contributions that do not fall in the other sessions on Earth’s magnetic field studies can be submitted/presented in this session. In particular, we solicit contributions on theory and simulations, instrumentation, laboratory experiments and field measurements, data analysis and interpretation, as well as inversion and modelling techniques.

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Geophysical Research Abstracts
Vol. 17, EGU2015-2501-2, 2015
EGU General Assembly 2015
© Author(s) 2015. CC Attribution 3.0 License.

Riassunto

In questo studio, per la prima volta, abbiamo comparato la ricostruzione dell’indice annuale magnetico Ap dal 1844 ai nostri giorni [Svalgaard,2014], con : 16 grandi eruzioni vulcaniche di indice VEI5+, riprese dall’istituto Smithsonian (Global Volcanism Program), 3 set di dati riguardanti gli aerosol vulcanici [Ammann et.al, 2003][Gao; Chaochao; Alan Robock; Caspar Ammann,2008][Traufetter et.al,2004] e gli 8 maggiori eventi sismici di magnitudo compresa fra 8,7<M<9,5, occorsi dal 1900 ai nostri giorni. Rileviamo che, i passati 24 grandi eventi geofisici, si sono verificati in prossimità di due specifiche soglie o limiti dell’annuale indice planetario Ap, e cioè nella fase di caduta dell’indice planetario Ap, al di sotto del valore annuale di 7 oppure, nella fase di superamento del valore annuale di 22. All’interno di 35 anni, dei 169 anni presi in esame, sono state identificate un totale di 14 transizioni (8 nei minimi solari e 6 nei massimi), o finestre temporali (della durata di circa 2 anni e mezzo), che contengono 18 dei 24 grandi eventi geofisici storici, avvenuti dal 1844 ad oggi. Dall’analisi dei dati, emerge un chiaro collegamento fra le dinamiche EM registrate nei grandi minimi solari storici (Maunder; Dalton o minimo solare 1880-1920), i grandi massimi storici (cicli solari 19,21 & 22) e l’energia rilasciata durante il grande evento geofisico [Casati,2014]. Il processo fisico di interazione solare-terrestre, evidenzia, inoltre, una profonda ed intrinseca relazione fra le dinamiche elettromagnetiche (EM) interne al sistema solare e l’occorrenza temporale di grandi eventi geofisici. I riferimenti scientifici in letteratura, a supporto del presente lavoro, sono numerosi: dalle evidenze empiriche, che ritroviamo da fine Ottocento – inizio Novecento, per arrivare fino ai nostri giorni [Casey,2010][Charvátová,2010] [Choi,2010],[Duma;Vilardo,1998] [Khachikyan et al,2014], [Kolvankar,2008], [Kovalyov,2014], [Mazzarella;Palumbo,1989], [Stothers,1989], [Střeštik,2003], [Sytinsky,1987,1998,1989].

Risultati e discussioni

Le 14 transizioni, individuate in questo studio (della durata di circa due anni mezzo) ricoprono un periodo totale di 35 anni, dei 169 presi in esame. Le 14 transizioni si sono verificate nel minimo/massimo del ciclo solare o nelle ristrette vicinanze (ascesa o discesa). (grafico A)

Chart AGrafico “A” 1844 – 2014 – Le 14 transizioni (otto nei minimi solari e sei nei massimi solari) con un periodo di circa due anni e mezzo –

I cicli solari coinvolti, sono :

Minimi solari e massimi solari (grafico B) :

• quattro minimi solari : SC9-SC10; SC15-SC16; SC19-SC20; SC23-SC24
• quattro massimi solari : SC11; SC16; SC18; SC23

Chart BGrafico “B” – Quattro minimi solari e quattro massimi solari –

Profondi minimi solari e grandi massimi solari (grafico C) :

• quattro profondi minimi solari storici occorsi, fra il 1880 e il 1920. Cicli solari dal SC12 a SC15
• due grandi massimi storici bicentenari, cicli solari SC21 (1976-1986) & SC22 (1986-1996)

Chart CGrafico “C” – Profondi minimi solari e grandi massimi solari –

All’interno dei restanti 134 anni (settori di colore giallo – grafico A), con indice planetario compreso fra 7<Ap<22, troviamo i residui sei eventi geofisici (in blu, tabella A) che occorrono durante moderate oscillazioni dell’attività solare. Fasi caratterizzate da moderate fluttuazioni dell’indice planetario (deboli variazioni EM del campo magnetico interplanetario, in intensità e rapidità del transitorio).
Quattro dei sei grandi eventi geofisici, fra cui, la grande eruzione del Krakatoa dell’agosto del 1883 e tre grandi eventi geofisici, anche se sono al di fuori delle 14 transizioni di due anni e mezzo (grafico A), si trovano all’interno del conosciuto periodo storico, 1880-1920, dalla estrema bassa attività solare , il minimo di Gleissberg. Quaranta anni di debole ed irregolare attività EM, mostrata ad esempio, nel registro del conteggio delle macchie solari del ciclo SC14, 1902-1913 (grafico D).

Table A

Tabella A – Da sinistra a destra, elenco dei maggiori 24 eventi geofisici occorsi dal 1844 ad oggi, data evento geofisico “tge”, indice di esplosione vulcanica o magnitudo, fase del ciclo solare (ascesa,discesa, massimo, minimo), soglia massima (Ap>22) o minima (Ap<7) dell’indice Ap, data annuale indice planetario Ap “tap” utilizzata per comparazione con data evento geofisico e differenza temporale (anni di ritardo o anticipo) (tge)-(tap).

Chart DGrafico D” – Il ciclo solare SC14 è iniziato nel febbraio 1902 con un smoothed sunspot number di 2.7 e si è conclusa nel mese dell’agosto 1913

Noi ipotizziamo che :

  1. atipici fenomeni elettrici impulsivi (interazioni EM solari-terrestri) nei minimi solari, con grande energia rilasciata durante l’evento geofisico. Dinamiche non ancora comprese a pieno da un punto di vista fisico (ipotesi del circuito elettrico globale),
  2. il cambiamento, nella genesi dei grandi eventi geofisici (occorsi fra il 1970 e il 1995, cicli solari 21 e 22, con indice planetario Ap annuale > 22), sia da collegare alla maggiore attività solare. Attività solare, che non presentava delle caratteristiche elettromagnetiche così elevati da più di 200 anni [Steinhilber; Abreu; Beer; McCracken 2010] o addirittura da 3000 anni [Usoskin,2014]

La traccia significativa, dei tre principali set di dati riguardanti gli aerosol vulcanici, di colore nero e riportata in tutti grafici, convalida ulteriormente l’osservazioni riportate in precedenza.

Conclusioni

Quindi, considerato che :

  1. l’attività solare è tornata su bassi valori di fine 18° secolo – inizio 19° secolo, in termini di attività magnetica (indice Ap),
  2. il probabile ingresso, in un lungo e profondo minimo solare, durante la transizione verso il prossimo ciclo solare SC25. Ipotesi formulata,da molti fisici solari: [Ahluwalia,2013][Goelzer;Smith;Schwadron;McCracken,2013][Livingston;Penn;Svalgaard,2012][Steinhilber;Beer,2013],
  3. l’agenzia spaziale europea ha recentemente confermato la tendenza generale all’indebolimento del campo magnetico terrestre.[European Space Agency, Third Swarm Science Meeting’ in Copenhagen, Denmark.,2014,
  4. l’ipotesi di una possibile ed imminente inversione geomagnetica o escursione nel prossimo futuro (2034 ± 3 anni) [A.De Santis,2013],
  5. la possibile relazione fra le grandi eruzioni vulcaniche, il generale incremento del vulcanismo, l’indebolimento del campo magnetico, la geomagnetica escursioni o inversioni magnetiche. [Kennett;Watkins,1970][Schnepp;Hradetzky,1994][Cassidy,2006][Nowaczyk,2012],

noi riteniamo possibile che una intensa oscillazione EM dell’eliosfera (destabilizzazione della magnetosfera terrestre negli anni di minima solare o nei primi anni della rampa di salita del ciclo solare), possa innescare un grande evento geofisico (ad esempio una grande eruzione vulcanica di indice VEI5+) durante la transizione verso il prossimo ciclo solare SC25 e/o successivo SC26. Grande evento geofisico, che non sarebbe del tutto inaspettato, come affermato nelle conclusioni di in un nostro precedentemente studio [Casati; Straser,EGU2013].

 

Riferimenti

Ahluwalia H.S., An empirical approach to predicting the key parameters for a sunspot number cycle University of New Mexico, Department of Physics & Astronomy, MSC07 4220, Albuquerque, NM 87131, USA doi:10.1016/j.asr.2013.11.044

Ammann, C.M., G.A. Meehl, W.M. Washington, and C. S. Zender, 2003 ; A monthly and latitudinally varying volcanic   forcing dataset in simulations of 20th century climate, Geophysical Research Letters, Vol. 30, No. 12, 1657 June 2003) doi:10.1029/2003GL016875

Casati M., Significant statistically relationship between the great volcanic eruptions and the count of sunspots from 1610 to the present, EGU General Assembly 2014, 27April – 02May, in Vienna, Austria id. EGU2014-1385-2

Casati M.,Straser V.,Possible relationship between changes in IMF, M7+ earthquakes and VEI index, during the transition between the solar minimum cycle 23 and the rise of solar cycle 24, EGU General Assembly 2013,7April -12 April, in Vienna, Austria id. EGU2013-1405

Casey John L. – 2010 ; Correlation of Solar Activity Minimums and Large Magnitude Geophysical Events

Cassidy, J. (2006),Geomagnetic excursion captured by multiple volcanoes in a monogenetic field,Geophys. Res. Lett.,33, L21310, doi:10.1029/2006GL027284 Charvátová I. Long-term relations between the solar inertial motion (SIM) and solar, geomagnetic, volcanic activities and climate : AGU Foz do Iguaçu Brazil 2010

Choi, D.R. and Maslov, L., 2010. Earthquakes and solar activity cycles. NCGT Newsletter, no. 57, p. 85-97

De Santis, A., Qamili, E., and Wu, L.: Toward a possible next geomagnetic transition?, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 13, 3395-3403, doi:10.5194/nhess-13-3395-2013, 2013

Duma G. and G. Vilardo (1998), Seismicity cycles in the Mt.Vesuvius area and their relation to solar flux and the variations of the Earth’s magnetic field. Phys. Chem. Earth, 23 (9-10), 927-931. doi:10.1016/S0079-1946(98)00121-9

Gao, Chaochao, Alan Robock, and Caspar Ammann, 2008:  Volcanic forcing of climate over the past 1500 years: An improved ice-core-based index for climate models.  J. Geophys. Res., 113, D23111, doi:10.1029/2008JD010239

Goelzer, Smith, Schwadron, McCracken An analysis of heliospheric magnetic field flux based on sunspot number from 1749 to today and prediction for the coming solar minimum Journal of geophysical research: space physics, vol. 118, 7525–7531, doi:10.1002/2013ja019404, 2013

Kennett JP, Watkins ND, Geomagnetic polarity change, volcanic maxima and faunal extinction in the South Pacific, Nature 227, 930 – 934 (29 August 1970); doi:10.1038/227930a0

Khachikyan G, Nikolay Breusov N., Zhantayev., On dependence of seismic activity on the 11 year variations in solar activity and/or cosmic rays European Geosciences Union, EGU General Assembly 2014, 27April – 02May, in Vienna, Austria id. EGU2014-5253

Kolvankar, V.G., 2008. Sun induced semi-diurnal stresses on Earth’s surface, which trigger earthquakes and volcanic eruptions. NCGT Newsletter, no. 47, p. 12-23

Kovalyov M., Kovalyov S., 2014 – On the relationship between cosmic rays, solar activity and powerful earthquakes arXiv:1403.5728

Livingston, W., Penn, M. J.,Svalgaard, L. Decreasing Sunspot Magnetic Fields Explain Unique 10.7 cm Radio Flux The Astrophysical Journal Letters, Volume 757, Issue 1, article id. L8, 4 pp. (2012) doi:10.1088/2041-8205/757/1/L8

Mazzarella, A.; Palumbo, A. Does the solar cycle modulate seismic and volcanic activity? J. Volcanol. Geotherm. Res., 1989, Vol. 39, No. 1, p. 89 – 93 doi :10.1016/0377-0273(89)90023-1

Nowaczyk, N., Arz, H. W., Frank, U., Kind, J., Plessen, B. (2012): Dynamics of the Laschamp geomagnetic excursion from Black Sea sediments. Earth and Planetary Science Letters, 351-352, p. 54 -69. doi: http://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.06.050

Traufetter, F., H. Oerter, H. Fischer, R. Weller, and H. Miller. 2004. Spatio-temporal variability in volcanic sulphate deposition over the past 2 kyr in snow pits and firn cores from Amundsenisen, Antarctica.Journal of Glaciology, Vol. 50, No. 168, pp. 137-146, January 2004 doi:10.3189/172756504781830222

Schnepp, E., and H. Hradetzky (1994), Combined paleointensity and 40Ar/39Ar age spectrum data from volcanic rocks of the West Eifel field (Germany): Evidence for an early Brunhes geomagnetic excursion, J. Geophys. Res., 99(B5), 9061–9076, doi:10.1029/93JB03365

Stothers Richard B. Volcanic eruptions and solar activity Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978–2012) Volume 94, Issue B12, pages 17371–17381, 10 December 1989 doi: 10.1029/JB094iB12p17371

Steinhilber F., J. Beer, Prediction of solar activity for the next 500 years Journal of Geophysical Research: Space Physics Volume 118, Issue 5, pages 1861–1867, May 2013 doi:10.1002/jgra.50210

Steinhilber F., J. A. Abreu, J. Beer, and K. G. McCracken (2010), Interplanetary magnetic field during the past 9300 years inferred from cosmogenic radionuclides, J. Geophys. Res., 115(A1), A01104, doi:10.1029/2009JA014193

Střeštik, J. Possible correlation between solar and volcanic activity in a long-term scale Solar variability as an input to the Earth’s environment. International Solar Cycle Studies (ISCS) Symposium, 23 – 28 June 2003, Tatranská Lomnica, Slovak Republic. Ed.: A. Wilson. ESA SP-535,Noordwijk: ESA Publications Division, ISBN 92-9092-845-X, 2003, p. 393 – 396

Svalgaard L, Stanford University – Reconstructed Ap-Index yearly averages, 2014 http://www.leif.org/research/

Usoskin, I.G., Hulot, G., Gallet, Y., Roth, R., Licht, A., Joos, F., Kovaltsov, G.A., Thebault, E. and Khokhlov, A. 2014. Evidence for distinct modes of solar activity. Astronomy and Astrophysics 562: L10, doi: 10.1051/0004-6361/201423391

Sytinsky A.D. Connection of seismicity of the Earth with solar activity and atmospheric processes. Leningrad.: Hydrometeoizdat, 1987, p.99

Sytinsky, A.D. On the relation between earthquakes and solar activity. Fizika Zemli 2,1989 13–30

 

 Fonte : http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2015/EGU2015-2501-2.pdf

 

Michele

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4 pensieri su “Michele Casati & Valentino Straser : Relazione fra i grandi eventi geofisici e l’indice planetario magnetico Ap, dal 1844 ad oggi

  1. Michele, é possibile indicare in anticipo quali siano (al momento) i vulcani maggiormente a rischio di una eruzione VEI5 o superiore durante uno dei due prossimi minimi? Naturalmente immagino siano molti più di uno……

      (Quote)  (Reply)

  2. FabioDue:
    Michele, é possibile indicare in anticipo quali siano (al momento) i vulcani maggiormente a rischio di una eruzione VEI5 o superiore durante uno dei due prossimi minimi? Naturalmente immagino siano molti più di uno……

    No fabio, se ti devo lasciare con quale dato ti posso indicativamente dire che sul nostro pianeta ci sono circa 1500 vulcani che hanno mostrato segnali d’attività negli ultimi 10000 anni.

    http://www.volcanodiscovery.com/volcanoes/faq/how_many_volcanoes.html

    Io cmq prendo sempre come esempio il Nabro (con la sua recente VEI4 del 2011) entrato in eruzione proprio poco dopo l’uscita del minimo solare tra il ciclo SC23-24.

    http://volcano.si.edu/volcano.cfm?vn=221101

    Perchè lo prendo come esempio ?
    Semplice … le passate eruzioni del Nabro sono sconosciute !

    Questo è un semplice esempio che dimostra che sappiamo poco è nulla dei 1500 vulcani + XXXX.. vulcani restanti.
    In questi anni sono uscite anche diverse carte che mettono in chiara luce detta questione.. senza poi entrare nel merito delle tempistiche prima del botto.. 24h. se non meno..

    Io mi preoccuperei più dei dormienti e/o quelli sconosciuti… e non dello Yellowstone o del Marsili per dire… tanto osannati in quest’ultimi anni.

      (Quote)  (Reply)

  3. Michele,

    Grazie per la risposta, comunque chiara ed esauriente, anche se non rassicurante.
    Messa così, mi preoccuperei anche dei Colli Albani e, molto, dei Campi Flegrei.
    Inoltre, secondo I geologi, entro I prossimi 20-25 anni è pressochè certa un’eruzione a Santorini, anche se non di tipo esplosivo.

      (Quote)  (Reply)

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