Vinayak G. Kolvankar

Divisione sismologica, centro di ricerca di Bhabha, Trombay, Mumbai 400 085, India

Email: [email protected] Fax numbers : +9122 25505151, 25519613

Riassunto : Vari ricercatori sostengono che ci siano delle emissioni elettro-magnetiche prima dei terremoti o durante delle sequenze sismiche. In alcuni casi queste emissioni elettro-magnetiche sono state costantemente rilevate in determinate ore del giorno. Queste sono risultate di tipo diurno o semidiurno. Le emissioni elettro-magnetiche di tipo semidiurno, intervallate partendo dal mezzogiorno locale, sono state osservate in molti esempi prima di terremoti/eruzioni vulcaniche. Queste emissioni sono state osservate anche in una banda molto ampia di frequenze dalla VLF (frequenza molto bassa) alla gamma di microonde. Sono anche state osservate nei casi di terremoti/eruzioni vulcaniche  avvenute simultaneamente con queste emissioni elettro-magnetiche. Da questi studi, si può concludere che gli stress semi-diurni sulla terra e sulla luna sono principalmente causati dalla posizione del sole. Questa ricerca discute tutti questi esempi in dettaglio e un’applicazione per lo sviluppo di un monitoraggio attendibile dei precursori dei terremoti/eruzioni vulcaniche nelle aree ad alta sismicità.

 

1 – INTRODUZIONE

Molti ricercatori sostengono che vi siano emissioni elettro-magnetiche prima di terremoti ed eruzioni vulcaniche. Tra queste, il tipo semi-diurno (due volte al giorno) è comunemente osservato. Tuttavia, il tipo diurno (una volta al giorno) delle emissioni elettro-magnetiche è stato notato in pochi casi.

Entrambi i tipi di emissioni elettro-magnetiche sono stati osservati durante le operazioni di costruzione di una rete di radio-telemetria sismica (RTSN) che è stata commissionata a Bhatsa (20° 37 N, 73° 18 E), stato di Maharashtra, India, per studiare il bacino sismico indotto (RIS) della regione, operativo tra il 1989 – 1995 (Kolvankar et al., 1992). Interferenze nella RF (Radio Frequenza) nei campi radio utilizzati nella banda UHF (Ultra High Frequency) sono state riscontrate prima, durante e dopo le sequenze sismiche nella regione del Valsad.

Le emissioni elettro-magnetiche di tipo semi-diurno connesse a i terremoti ed alle eruzioni vulcaniche sono state osservate anche in molti altri casi. I sei più importanti esempi, inclusi quelli osservati a Bhatsa, connessi alle sequenze sismiche del Valsad (che hanno mostrato un modello diurno di emissioni elettro-magnetiche) sono brevemente descritti sotto:

 2  – ESEMPI DI EMISSIONI ELETTRO-MAGNETICHE DI TIPO SEMI-DIURNO COLLEGATI  A TERREMOTI ED ERUZIONI VULCANICHE

2.1 – Esempio 1: Emissioni RF diurne e semi-diurne collegate alle sequenze sismiche del Valsad osservate a Bhatsa.

 L’RTSN è stato realizzato a Bhatsa per monitorare il bacino sismico indotto della regione. Questa rete ha 10 stazione installate su una superficie di 500 Km quadrati. Ciascuna stazione ha un singolo sismografo verticale e il segnale analogico da questo sensore viene modulato (modulazione di frequenza) ed inviato alla stazione base tramite un collegamento individuale operante nel punto di frequenza nella banda UHF (461 – 462 MHz), sulla base di 24 ore. Alla stazione base, i dati di questa rete sono elaborati online e una porzione di circa 15 secondi che precede l’evento viene registrata su un supporto magnetico in formato digitale (Kolvankar et al., 1992). Lo schema della rete di Bhatsa è rappresentato nella figura 1. La rete ha registrato una sequenza di terremoti avvenuti nella regione del Valsad a 115 Km. a nord della rete. Circa 400 eventi di magnitudo compresa tra 1.4 e 5.0 sono stati registrati dal 25 Marzo 1991 al 30 Giugno 1991 con un evento massimo di magnitudo 5.0 il 30 Aprile 1991 (05:13:56 GMT).

Tre settimane prima dell’inizio della sequenza sismica,solo in alcuni momenti un intenso disturbo diurno si è verificato tra il 5 e l’11 Marzo 1991 (chiuso alle ore 00:00 GMT). L’intera rete è stata interrotta per alcuni minuti in cinque differenti occasioni. Un campione di disturbi RF di tipo diurno è visibile in figura 2. In queste figure sono illustrate, in parti separate, solo la parte di partenza del disturbo RF (alle 23:57:00 del 8 Marzo 1991) e la parte finale (alle 00:18:00 del 9 Marzo 1991). Come illustrato in queste figure la parte finale del disturbo RF è una replica perfetta della parte di partenza.

Figura 1. Pianta dell’RTSN di Bhatsa, India. L’ubicazione approssimativa dell’area della rete è indicata con un quadrato nero nella mappa adiacente

Figura 2. La parte di partenza (23:57:00 del giorno 67, 8 Marzo 1991) e la parte finale (00:18:00 del giorno 68, 9 Marzo 1991) del disturbo RF sono illustrati dai dati sismici multi-canale a bassa sensibilità, che normalmente dovrebbero fornire linee rette. La seconda parte è una replica perfetta della parte iniziale di questo disturbo RF. La stazione KHD ha un sensore tri-assiale e i dati analogici tri-componenti sono telemetrati utilizzando la tecnica dell’FDM (frequency division multiplexing).

La tavola 1 fornisce i dettagli del disturbo RF (tipo diurno) durante il periodo precedente alla sequenza sismica. E’ evidente da questa tavola che per 8 giorni consecutivi (tranne per il giorno 65) il disturbo RF si è praticamente chiuso alle ore 00 (GMT) nella maggior parte dei campi RF della rete. Dopo l’inizio della sequenza sismica (il 25 Marzo 1991) i disturbi RF di tipo semi-diurno si sono verificati per circa 3 settimane, solo in momenti precisi del giorno (04 e 12 ore GMT) poi finiti con il verificarsi dell’evento massimo il 30 Aprile 1991.

 

Tabella 1: Particolari del disturbo RF riscontrati dalla rete di Bhatsa prima dell’inizio della sequenza sismica del Valsad il 25 Marzo 1991. AJP, PAT, JRD, DAP sono le abbreviazioni di alcuni campi delle stazioni. I segnali dalle stazioni AJP e PAT sono anche monitorati in un registratore a tamburo elicoidale durante le 24 ore.

 

Figura 3: Immagine del disturbo RF per il periodo dal 1 Marzo (giorno 60) fino alla fine di Agosto 1991. In questa figura ciascuna linea verticale rappresenta un giorno ed è suddivisa ogni due ore. Per convenienza, le linee verticali sono rappresentate a giorni alterni (ogni due giorni). Le linee in grassetto indicano le attività RF e la loro lunghezza indica la durata. Per produrre una dimostrazione visibile, le linee più lunghe sono disegnate per disturbi di breve durata (nell’ordine di pochi secondi). La posizione delle due maggiori scosse premonitrici è rappresentata da 2 punti circolari e quella dell’evento maggiore con un punto quadrato. La tempistica del principale evento ed uno delle due scosse premonitrici corrispondono alle tempistiche delle emissioni elettro-magnetiche attorno alle ore 0400 (GMT). (La porzione del disturbo RF semi-diurno è indicata tramite un paio di linee punteggiate, mentre la porzione diurna è indicata tramite linee di quadretti). Le frecce indicano:

Freccia 1: Inizio del disturbo RF nei campi radio attorno alle ore 00 GMT;

Freccia 2: Inizio della sequenza sismica;

Freccia 3: Verificarsi delle maggiori scosse premonitrici, i disturbi RF si spostano attorno alle ore 04 e alle ore 12 GMT;

Freccia 4: Verificarsi della scossa maggiore di magnitudo 5.0. I disturbi RF cambiano modello;

Freccia 5 e 6: Disturbi RF associati ad alcune scosse premonitrici di magnitudo 2.5 / 3.5;

Freccia 7: Fine della sequenza sismica. Tuttavia i disturbi RF sono continuati nelle crosta per 2 mesi.

Dopo l’inizio della sequenza sismica, i disturbi RF osservati di durata più lunga si sono protratti oltre i 100 minuti e si sono limitati in un disturbo dei campi della telemetria delle stazioni situate solo nel Nord della regione. Solo i ricevitori con antenne puntate verso Nord sono state colpite da questi disturbi.

Tuttavia nei casi di disturbi RF avvenuti precedentemente alla sequenza sismica del Valsad, si è osservato che più collegamenti RF erano stati colpiti, incluse le stazioni in direzione Est e Ovest, indicando che devono essere stati molto più forti dei disturbi RF conosciuti quando le sequenze sismiche erano in atto.

La figura 3 fornisce un quadro d’insieme dei disturbi RF per il periodo dal 1 Marzo (giorno 60) fino alla fine di Agosto 1991. La didascalia di questa figura fornisce dettagli del complesso dei disturbi RF conosciuti tramite questa rete. I dettagli della sequenza sismica del Valsad sono forniti altrove (Kolvankar et al., 2001).

 

2.2 – Esempio 2: Eruzione vulcanica del Monte Mihara

Yoshino e Tomizawa (1989) hanno studiato le emissioni elettro-magnetiche a bassa frequenza (82 kHz) nei precursori dell’eruzione vulcanica del Monte Mihara durante il Novembre del 1986. Nei tremori vulcanici studiati all’Osservatorio di Oshima dal Luglio 1986 in avanti, però, non compare l’emissione anomala di impulsi sonori a 82 kHz fino a dopo il 20 Ottobre.

Diverse esplosioni ben distinte con emissioni sono state registrate dal 3 al 22 Novembre. I momenti delle esplosioni sono forniti nella tabella 2. Si può notare che le emissioni elettro-magnetiche sono limitate solo dalle ore 09 alle 11 e dalle ore 14 alle 16 (JST). Anche le tempistiche della prima eruzione nel cratere A (alle ore 17:25 del 15 Novembre 1986) e dell’eruzione simultanea nel cratere C (alle ore 16:21 del 21 Novembre 1986) corrispondono alle tempistiche delle emissioni elettro-magnetiche osservate.

Tabella 2: Le tempistiche delle emissioni elettro-magnetiche a bassa frequenza (82 kHz),  sono probabilmente i precursori dell’eruzione vulcanica del Monte Mihara durante il Novembre 1986.

GIORNO	ORARIO EMISSIONI EM	COMMENTI
3 Nov	14-16
4 Nov	09-11                16
8 Nov	11:30           14-16
10 Nov	09
11 Nov	11
14 Nov	11-16 continuato	Importante emissione il giorno prima della prima eruzione
15 Nov		Alle 17:25, prima eruzione. Nessuna emissione osservata. Fontane di lava (alte 200 metri) sono osservate al cratere A. I terremoti ed il tremore vulcanico continuano durante l’eruzione.
17 Nov	8-9               14-15	Sono riscontrate emissioni
19 Nov		Alle 23 JST eruzione cessata
21 Nov	10-12	Forte emissione, forti terremoti locali
21 Nov	10-12	Sono riscontrate emissioni
21 Nov		Alle 16:15, eruzioni simultanee nel cratere C. La lava cade sull’osservatorio distruggendo tutto l’equipaggiamento.

 

2.3 – Esempio 3: Grande terremoto cileno del 1960

La parte A della figura 4 mostra la posizione relativa alle postazioni di osservazione durante la registrazione degli effetti anomali del terremoto dell’Alaska (28/03/1964, Mb=8.3) e del terremoto cileno (22/05/1960, Mb=8.5). La parte B della stessa figura mostra le registrazioni dell’intensità dei segnali diurni compresi nella frequenza di 10 MHz nel cammmino della linea Washington-Huankayo, prima del disastroso terremoto in Cile. Questa fascia ha una pronunciata variazione nelle 24 ore nel modello dell’onda minimo nelle ore 14-21 UT (intervallo giornaliero) e massimo nelle ore 23-11 (intervallo notturno), principalmente causati dai cambiamenti della ionosfera con il segnale che gradualmente aumenta nelle ore 20-00 e decresce nelle ore 11-14. Due giorni e mezzo prima del principale terremoto, il segnale durante le notti del 19, 20 e 21 Maggio andò fuori scala (come si vede dalle intense fuoriuscite). Come si può vedere nella parte B della figura, un’ora prima della prima scossa premonitrice del 21 Maggio, il segnale tende a ritornare al livello base per poi tornare ancora fuori scala al momento del terremoto (Gokhberg et al., 1995).

Figura 4:

 La parte A mostra la posizione relativa alle postazioni di osservazione durante la registrazione degli effetti anomali del terremoto dell’Alaska del 28 Marzo 1964, M=8.3 e del terremoto cileno del 22 Maggio 1960, M=8.5.

La parte B mostra le registrazioni dell’intensità dei segnali diurni (16-22 Maggio 1960) ad una frequenza di 10 MHz nella zona Washington-Huankayo, prima del disastroso terremoto in Cile. (NEIC, USGS hanno rivisto la magnitudo rispettivamente in 9.2 e 9.5 per i terremoti dell’Alaska e del Cile).

La parte C mostra la posizione dei terremoti (come nella tabella 3) tramite punti di differenti forme.

(Le parti A e B del diagramma sopra sono riprodotte previa autorizzazione dal libro “EARTHQUAKE PREDICTION SEISMO-ELECTROMAGNETIC PHENOENA” di Gokhberg M.B., Morgounov, V.A. e Pokhotelov, O.A., dell’Istituto di Fisica Terrestre, Accademia delle Scienze Russa, Mosca, Russia).

Tabella 3: Il grande terremoto del Cile durante il Maggio 1960 (Gokhberg et al., 1995)

SR. NO	DATA	ORA UT	MAGNITUDO	COMMENTI
01 SIMBOLO QUADRATO	21/05/1960	10:02	7.2	SCOSSA PREMONITRICE
02 SIMBOLO  ROMBO	22/05/1960	10:32	7.3	SCOSSA PREMONITRICE
03 SIMBOLO   ESAGONO	22/05/1960	19:11	8.5	GRANDE TERREMOTO
04 SIMBOLO CERCHIO	23/05/1960	00:23	6.7	SCOSSA DI ASSESTAMENTO
05 SIMBOLO TRIANGOLO	23/05/1960	00:25	6.8	SCOSSA DI ASSESTAMENTO
06 SIMBOLO QUADRATO	25/05/1960	08:34	6.7	SCOSSA DI ASSESTAMENTO

Se si osserva minuziosamente questa forma di onda, anomalie similari si sono osservate tra le ore 8 e 12 e tra le ore 19 e 00 nella maggior parte di questi giorni (17-23 Maggio 1960). Queste anomalie sono raffigurate da due set di colonne verticali come illustrato nella parte C. Gli orari d’inizio delle scosse premonitrici, del grande terremoto e delle scosse di assestamento forniti nella tabella 3 corrispondono anche agli orari delle anomalie. La posizione dei sei terremoti è indicata tramite dei punti di diversa forma.

E’ evidente da questa tabella che i grossi stress accaduti costantemente in questi periodi, hanno causato queste anomalie ed innescato i sei terremoti di maggiore magnitudo.

 

Fine – 1° parte –

Traduzione di Simone Becuzzi