Predicción Sísmica a Corto Plazo: Variaciones de la ULF Geomagnética

Las Variaciones de las ULF y la Predicción Sísmica: Una Realidad

En la senda de la descripción de las herramientas para la predicción sísmica, en esta ocasión describiremos uno de los sistemas de observación de mayor credibilidad utilizados por los astrónomos, meteorólogos, y geólogos para la detección de eventualidades sísmicas: La Variación de las ULF Geomagnéticas. El siguiente artículo, tiene sus fundamentos en los estudios realizados por el profesor Masashi Hayakawa, de la Universidad de Electro-Communicaciones de Japón.

Emisiones de Ultra Baja Frecuencia de Carácter Natural

Poco después de la Primera Guerra Mundial, las primeras investigaciones sobre transmisiones de baja frecuencia (LF), determinaron un efecto de harmonía entre la señal enviada y un «ruido» de fondo, cuyo origen parecía desconocido. La aislación de señales y el análisis exhaustivo del comportamiento pseudo-eléctrico de estas ondas descubiertas, permitieron determinar que su origen provenía de la magnetósfera terrestre, en una amplia gama de frecuencias bajas, de alrededor de los 0.01 -10 Hz. El seguimiento posterior de estas ondas mostraba que eran la mayor parte del tiempo eran estables, pero que en ciertas ocasiones presentaban grandes variaciones, que parecían coincidir con alteraciones ionosféricas asociadas a la actividad solar. Aun más: Un análisis estadístico posterior indicaba una interesante correlación entre los días con gran variación de la ULF y los días sísmicos. Esto motivó a una gran cantidad de científicos alrededor del mundo al monitoreo de las condiciones ULF de la magnetósfera. Una teoría menos aceptada es la que argumenta que las variaciones de la ULF podrían provenir desde el hipocentro donde ocurrirá el inminente sismo. En este estudio, abordaremos la primera tesis, por ser la más ámpliamente difundida en el campo de la astronomía.

Características de las frecuencias sismogénicas

El análisis estadístico de los sismos cuya relación con variaciones de la ULF ha sido comprobada, infieren ciertos patrones repetitivos de las frecuencias asociadas. Algunas de estas características comunes son:

Las variaciones detectadas en los magnetogramas indican un inminente sismo en el radio de 70-80 kms para magnitud 6.0, y 100 kms para eventos con magnitud 7.0

Las emisiones ULF para sismos >6.0 parecen exhibir un evolución temporal típica;  Existe un peak un mes o algunas semanas antes del evento, seguido de un periodo de calma, para luego incrementarse significativamente un par de días antes del temblor.

La amplitud de estas emisiones ULF puede variar desde 0.1 nT hasta algunas unidades de nT, algunas horas previas al evento sísmico.

Todas estas observaciones son aplicables a fenómenos sísmicos en el fondo marino. Las razones y el mecanismo aún son desconocidas.

Interpretación del Comportamiento de las Frecuencias Sismogénicas

De acuerdo a las investigaciones del Dr. V.S Ismaguilov, del prestigioso instituto ruso IZMIRAN, las variaciones del MCR (Magnetic Component Ratio) es el índice trascendental en la predícción sísmica. el MCR, designado por la letra R es igual al cuociente entre la componente magnética vertical (Bz) y la componente horzontal (By).  Rememorando el esquema del campo magnético tenemos:

Vectores del Campo Geomagnético

Observando el diagrama, obtenemos que R=Bz/By. Es lógico ver que el MCR es inferior a cero cuando la componente Bz es negativa (sur). Esto indica un debilitamiento del campo magnético terrestre, y permeabilidad a la reconexión interplanetaria, propuesta por Dungey (1961).

Utilización Empírica del Modelo ULF sismogénico

Para comprobar la eficacia de este modelo, realizaremos la observación sobre algún evento sísmico cuyas características sean aproximadamente similares a los patrones expuestos anteriormente. Realizaremos la observación del sismo 7.9Mw ocurrido en la Falla de Denali (03/11/2002):

Magnitude 7.9 near Denali National Park, AK

Sunday, November 3, 2002 at 22:12:41 (UTC)

Magnitude 7.9 Time Sunday, November 3, 2002 at 22:12:41 (UTC) Distance from 66 km (41 miles) ESE (102 degrees) of Denali Natl. Park, AK 70 km (43 miles) ENE (77 degrees) of Cantwell, AK 93 km (58 miles) ESE (122 degrees) of Healy, AK 283 km (176 miles) NNE (23 degrees) of Anchorage, AK Coordinates 63 deg. 31.2 min. N (63.520N) 147 deg. 31.8 min. W (147.530W) Depth 5.0 km (3.1 miles)

El epicentro de este evento se encuentra a 173.5 kms de la estación de monitoreo magnetosférica HAARP, en Gakona, Alaska:

Coordenada Sismo: 63.520N, -147.530W

Coordenada Estación: 62.395599N, -145.150833W

Distance:	173.5km
Initial bearing:	317°09′52″
Final bearing:	315°02′43″
Midpoint:	62°57′46″N, 146°19′03″W

Distancia Sismo 7.9 Falla Denali y la estación HAARP - Gakona

Una forma artesanal de obtener las distancias cartográficas en base a la posición cartesiana es utilizando el modelo de Harvesine:

R = earth’s radius (mean radius = 6,371km)
Δlat = lat₂− lat₁
Δlong = long₂− long₁
a = sin²(Δlat/2) + cos(lat₁).cos(lat₂).sin²(Δlong/2)
c = 2.atan2(√a, √(1−a))
d = R.c

*Angulos en radianes

El magnetómetro de inducción de HAARP-Gakona, para el día del evento presentaba el aspecto que se muestra a continuación:

Como puede apreciarse, hay algunas variaciones que permitían inferir la hipótesis de las variaciones ULF previa a eventos sísmicos.

Para evaluar el MCR, se puede obtener un valor de Bz y By dado un rango de frecuencia. Un ejemplo es el trend que se muestra a continuación:

Variación de la ULF para el evento sísmico de Mochikoshi el 1 de Julio de 2000

En el gráfico es claramente visible que el trend F1 decrece abruptamente unos instantes antes del terremoto (30 junio 2000). La curva F2 no tiene grandes variaciones.

Conclusiones y Discusión Final

Los estudios de V.S Ismaguilov, corroborados por Hayawaka infieren una relación COMPROBADA entre las variaciones de la ULF magnetosférica y eventos sísmicos significativos. Esto puede ser observado teniendo algunos parámetros necesarios, como la gráfica de magnetograma más cerca al epicentro. Desafortunadamente, muchos de estos equipos están bajo juridicción privada y no hay acceso al público. Si esto fuese así, la red de monitoreo y predicción sísmica podría ser lo suficientemente eficiente como para poder realizar el seguimiento de cualquier anomalía magnetosférica asociada a sismogénesis. Idealmente se requeriría la información númerica de los vectores By y Bz para la confección de los gráficos requeridos. la sonda ACE provee estos datos en tiempo real, pero desafortunadamente se prescinde de los rangos de frecuencia para los valores. Por ahora, el método gráfico parece ser una solución simple pero eficiente. Si la corroboración de la teoría ULF-sismos posee la certeza suficiente es inminente entonces, su integración al modelo global de predicción solar, como un factor clave para la predicción a corto plazo.

Referencias

http://www.mdpi.org/sensors/papers/s7071108.pdf

http://www.nonlin-processes-geophys.net/12/157/2005/npg-12-157-2005.pdf

http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/4/679/2004/nhess-4-679-2004.pdf

http://tao.cgu.org.tw/pdf/v153p329.pdf

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