El Misterio de las Variaciones de la foF2: Revisión del Fenómeno.

Preámbulo

Las observaciones desarrolladas en el trabajo “Bitácora de la Tormenta Solar más Importante de los Ultimos 5 Años” (https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/08/04/bitacora-de-la-tormenta-solar-mas-importante-de-los-ultimos-5-anos/) indicaban importantes conclusiones sobre los efectos de la reconexión interplanetaria como precursora de eventos sísmicos. El modelo solar-sísmico volvía a ser ampliamente corroborado por la repentina actividad registrada durante y después del arrivo de la gran eyección de masa coronal que arrivó a la Tierra el día 4 y 5 de Agosto.  Sin embargo, las revisiones de la sismicidad <6 acaecida ese día fueron categóricas: En la mayoría de los casos analizados, éstos estuvieron asociados con repentinas fluctuaciones de la frecuencia de absorción foF2. El presente estudio presenta una revisión inédita de esta fenomenología, para definir un esquema de análisis y monitoreo para su posterior integración al modelo predictivo.

Definición de una metodología de análisis de la foF2

Con el propósito de confiabilizar el análisis del comportamiento de la frecuencia foF2, se propone el mecanismo de monitoreo propuesto por E.V. Liperovskaya y equipo  (2009). En su trabajo “Day-time variations of foF2 connected to strong earthquakes” (http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/9/53/2009/nhess-9-53-2009.pdf) los autores proponen definir algunos parámetros que han de proporcionar valores de foF2 que reflejan con gran fidelidad el comportamiento de la misma antes, durante, y después de eventos sísmicos importantes. El modelo define un valor normalizado de la frecuencia foF2 independizado de los factores que han de afectarlo, tal como la condición estacional del año y la variación durante las horas del día. 

Condiciones para la aplicación del Sistema de Monitoreo

Las condiciones que Liperovskaya define para el estudio son las siguientes:

– La información de la estación de monitoreo es aplicable solamente al radio de 500 km

– La profundidad de los epicentros no  deben ser mayores a 70 kms

– Días cuya sumatoria de valores k-index sea mayor a 30

– Días con un número de Wolf (manchas solares) sea menor a 100

Junto con ésto, la normalización de los valores de foF2 debe integrar condicionantes horarias y estacionales. Para éllo, se propone la utilización de los valores de foF2 registrados entre las 11:00 y 16:00 horas del día, debido a que en este lapso los valores  de la frecuencia son más estables.  Por otro lado, para definir la normalización estacional se propone el registro los valores los 15 días intermedios del ciclo rotacional solar (que dura 27 días).  Así, podemos obtener un valor diferencia, entre los valores de foF2 diarios y un valor promedio de los 15 días de observación. Matemáticamente:

Ecc 1

Para este análisis, los días con valores mayores a 2 Mhz deben ser descartados.

Finalmente, el valor normalizado “F” es obtenido entre el cuociente del valor promedio obtenido de la Ecc 1, y su valor cuadrado. Matemáticamente:

Ecc 2

Análisis gráfico

Finalmente los datos son integrados en una gráfica y superpuestos con la cuenta sísmica para un periodo de 30 días definido (-15…. 15), tal como muestra el siguiente plot:

Superposición de los valores F y la cuenta sísmica estudiada por Liperovskaya

Los autores del estudio también proporcionan el análisis para periodos de -7… 7 días. Los resultados no varían al primer caso. Además, señalan que los valores de la frecuencia obtenidos por las estaciones podrían ser desplazados hasta en 200 kms por los vientos neutrales, que azotan la parte baja de la ionosfera. El estudio considera todos los sismos iguales o mayores a 5.5 Mw.

Conclusiones y Reflexiones finales

En base a los resultados del modelo propuesto por Liperovskaya, es preciso rescatar importantes conclusiones. Primeramente, es necesario indicar que las condiciones reafirmarían las sospechas de la relación entre anomalías geomagnéticas y sísmicas (Σ k-index>30) y del aumento sísmico en mínimos solares (Wolf<100). El análisis expuesto en el estudio identifica una importante relación entre las fluctuaciones importantes de la foF2 y la ocurrencia de sismos.

Liperovskaya concluye que los valores de “F” se incrementan 3 a 6 días antes de un terremoto y luego decae uno o dos días, o incluso horas antes del shock.

En el trabajo “On variations of the foF2 and F-Spread before strong earthquakes in Japan ” Liperovskaya indica que el shock suele ocurrir cuando la frecuencia cae al mínimo. El análisis enfocado a eventos menores a 5.5Mw, la dinámica es la misma, pero la escala de tiempo de observación es distinta, utilizando generalmente “-7….+7”. La explicación del autor sobre este misterioso comportamiento de la foF2 es que la ionosfera parece ser estimulada por partículas neutrales que han de ser emitidas desde la zona del epicentro, debido a pulsos acústicos. Otra explicación más acorde con el estudio solar-sísmico refiere a la variación del campo eléctrico que ha de generar un calentamiento ionosférico. El campo eléctrico podría ser perturbado por las anomalías magnéticas producidas por los chorros de plasma provenientes del sol (Kouris, 2004). De esta forma, esta idea no trasgredería la idea presentada en el estudio ofrecida por este blog. Obviamente, es necesario generar la integración del modelo Liperovskaya al paquete de monitoreo utilizada por el Club que permita finalmente no sólo explicar el comportamiento de la foF2, sino que corroborar mediante este método otras herramientas de monitoreo utilizadas, tales como los magnetógrafos, información tidal, CME-tracking y otras.

Referencias y Lectura Recomendada

Interpretation of a Statistical Analysis of Variations in the foF2 Critical Frequency before Earthquakes Based on Data from Chung-Li Ionospheric Station (Taiwan) (http://www.ss.ncu.edu.tw/~jyliu/paper/2004051.pdf)

TEC and foF2 variations: Preliminary Results (http://www.earth-prints.org/bitstream/2122/834/1/03Kouris.pdf)

On variations of the foF2 and F-Spread before strong earthquakes in Japan (http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/33/09/14/PDF/nhess-6-735-2006.pdf)