Ανάλυση χρονοσειρών ηλεκτρομαγνητικών μετρήσεων δικτύου επίγειων σταθμών για την ανίχνευση υπογραφών καταστροφικών γεωφυσικών φαινομένων

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται αναφορά σε όλο το εύρος της εκπόνησης της έρευνας, καθ’όλη τη διάρκεια της φοίτησης στο πρόγραμμα μεταπτυχιακών σπουδών Ηλεκτρικές και Ηλεκτρονικές Επιστήμες μέσω Έρευνας στο ερευνητικό αντικείμενο «Ανάλυση Χρονοσειρών ηλεκτρομαγνητικών μετρήσεων δικτύου επίγειων σταθμών για την ανίχνευση υπογραφών καταστροφικών γεωφυσικών φαινομένων». Η εργασία αυτή επικεντρώνεται στη διερεύνηση της δυνατότητας παρατήρησης προσεισμικών διεργασιών ως υπογραφές σε ηλεκτρομαγνητικά σήματα δικτύων επίγειων σταθμών, με την εφαρμογή στατιστικών μεθόδων ανάλυσης χρονοσειρών σε καταγραφές μεγάλης διάρκειας. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν δεδομένα υποϊονοσφαιρικής διάδοσης VLF/LF που παρουσιάζουν σημαντικό ενδιαφέρον καθώς διαταραχές σε αυτά ενδέχεται να σχετίζονται με διεργασίες που συμβαίνουν στη λιθόσφαιρα. Τα δεδομένα καταγράφηκαν από 8 δέκτες-σταθμούς του Ιαπωνικού δικτύου VLF/LF, για χρονικό διάστημα ~3 ετών μεταξύ του 2014 και του 2017. Η ανάλυση αυτών των δεδομένων έγινε με τη μέθοδο των κρισίμων διακυμάνσεων (Method of Critical Fluctuations, MCF). Συγκεκριμένα αναλύθηκαν τμήματα των χρονοσειρών πλάτους λήψης που αντιστοιχούν σε χρονικά διαστήματα πριν απο καθέναν από τους κύριους σεισμούς με μέγεθος MW ≥ 5.5 που το επίκεντρο τους βρισκόταν εντός της 5ης ζώνης Fresnel τουλάχιστον μίας υποϊονοσφαιρικής ζεύξης συγκεριμένου πομπού της Ιαπωνίας με καθέναν από τους διαθέσιμους 8 δέκτες. Οι αναλύσεις, αποκάλυψαν κρίσιμη δυναμική στην χαμηλότερη ιονόσφαιρα πριν την εμφάνιση των σεισμικών αυτών γεγονότων σε τουλάχιστον μία ή περισσότερες υποϊονοσφαιρικές ζεύξεις, όπου ήταν δυνατόν να εφαρμοστεί η MCF. Στην μελέτη αυτή συμπεριλαμβάνονται επίσης και άλλα ακραία φαινόμενα, τοπικά ή παγκόσμια, τα οποία συνέβησαν σε κοντινή χρονική περίοδο με τους σεισμούς, όπως μαγνητικές καταιγίδες, ηλιακές εκλάμψεις και ηφαίστεια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέθοδος ανάλυσης χρονοσειρών MCF ανιχνεύει κρίσιμη δυναμική πριν από όλα τα σεισμικά γεγονότα καθώς και πριν από κάθε άλλο ακραίο φαινόμενο.