Σχεδίαση, εγκατάσταση και πειραματική λειτουργία σταθμού ανίχνευσης προσεισμικών ηλεκτρομαγνητικών διαταραχών

Μαλκότσης, Φιλοποίμην

Design, installation and experimental operation of a station for the detection of presmeismic electromagnetic disturbances

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Μαλκότσης, Φιλοποίμην

Date

2022-10-19

Advisor

Potirakis, Stelios

MScThesis_Malkotsis_17_10_22 v2_signed.pdf (6.967Mb)

Keywords

Προσεισμικά ηλεκτρομαγνητικά σήματα ; Δέκτες πολύ χαμηλών συχνοτήτων ; Θραπτο-ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές ; Δέκτες VLF/LF ; Κατώτερη ιονόσφαιρα ; Ακραία φαινόμενα ; Σεισμοί ; Γεωμαγνητικές καταιγίδες ; Ηλιακές εκλάμψεις ; ELSEM-Net

Abstract

Ο σεισμός είναι φυσικό, πολλές φορές καταστροφικό, φαινόμενο. Δεν μπορεί να αποφευχθεί. Μπορεί να καταγραφεί από δίκτυα σεισμογράφων, και μετά από ανάλυση, υπολογίζεται το βάθος, το επίκεντρο (και το υπόκεντρο) και το μέγεθος του σεισμού. Σημαντικό ερώτημα που βασανίζει από νωρίς την ανθρωπότητα είναι το αν οι σεισμοί μπορούν να προβλεφθούν. Κατά το πέρασμα των χρόνων, το ερώτημα της πρόβλεψης σεισμών άρχισε να προσελκύει το επιστημονικό ενδιαφέρον. Πολλοί επιστήμονες από διάφορες χώρες έχουν προτείνει και χρησιμοποιήσει διάφορες μεθόδους για να το επιτύχουν. Επιτυχία σημαίνει να προσδιοριστεί το μέγεθος, το επίκεντρο (ή καλύτερα το υπόκεντρο) και ο χρόνος εμφάνισης του επικείμενου σεισμού, με πρακτικά αξιοποιήσιμη ακρίβεια. Εάν η πρόβλεψη αναφέρεται στις επόμενες ημέρες, εβδομάδες ή μήνες, μιλάμε για βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη σεισμού. Εάν η πρόβλεψη είναι για τα επόμενα 5−10 χρόνια, είναι μια μεσοπρόθεσμη πρόβλεψη, ενώ για μερικές δεκαετίες αναφερόμαστε στη μακροπρόθεσμη πρόβλεψη. Υπάρχει και η άμεση πρόβλεψη, που αναφέρεται από λεπτά έως ημέρα, μέχρι την πραγματοποίηση του σεισμού. Η κάθε μεθοδολογία ειδικεύεται σε κάποια από τις προηγούμενες χρονικές περιόδους. Σε κάθε μία από αυτές, μετριέται μέρος της ενέργειας που απελευθερώνεται από το έδαφος σε διάφορες μορφές, πριν την πραγματοποίησή του σεισμού, με αποτέλεσμα την εμφάνιση πλήθους πρωτογενών και δευτερογενών προδρόμων φαινομένων. Η παρούσα εργασία εστιάζει στην ανίχνευση πρόδρομων ηλεκτρομαγνητικών σημάτων. Να τονιστεί η απουσία ενιαίου πρωτοκόλλου για την κάθε μεθοδολογία, καθιστώντας έτσι δύσκολη την σύγκριση των αποτελεσμάτων των ερευνών. Να σημειωθεί τέλος ότι η μελέτη πρόδρομων του σεισμού σημάτων, πόσο μάλλον η πρόβλεψη σεισμών, θεωρείται ακόμη αμφιλεγόμενο αντικείμενο που κατά περιόδους έχει οδηγήσει σε έντονες συγκρούσεις μεταξύ επιστημόνων. Η προετοιμασία ενός ισχυρού σεισμού είναι μια πολύπλοκη διεργασία στην οποία δεν έχουμε ούτε τρόπο άμεσης παρατήρησης ούτε ελέγχου και επομένως δεν έχουμε κατανοήσει ακόμη πλήρως. Επομένως, η έρευνα που σχετίζεται με τη μελέτη των προσεισμικών σημάτων/φαινομένων συμβάλλει πρωτίστως στην καλύτερη κατανόηση αυτής της πολύπλοκης διαδικασίας. Το αντικείμενο της έρευνας είναι η κατασκευή συστήματος, που να είναι σε θέση να λαμβάνει, επεξεργάζεται, αποθηκεύει προσεισμικές ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές και να συνδέεται σε ένα ευρύτερο δίκτυο σταθμών λήψης αντίστοιχων σημάτων.

Abstract

Earthquake is a natural, often destructive, phenomenon. It cannot be avoided. It can be recorded by seismographic networks, and after analysis, the depth, epicenter (and hypocenter), and magnitude of the earthquake are calculated. An important question that torments humanity early on, is whether earthquakes can be predicted. Over the years, the question of earthquake prediction began to attract scientific interest. Many scientists from different countries have suggested and used various methods to achieve this. Success means determining the magnitude, epicenter (or better the hypocenter), and timing of the outbreak of the impending earthquake. If the forecast refers to the next days, weeks, or months, we are talking about a short-term earthquake forecast. If the forecast is for the next 5−10 years, it is a medium-term forecast, while for a few decades we are referring to the long-term forecast. There is also the immediate forecast, which is reported from minutes today until the earthquake takes place. Each methodology specializes in one of the previous periods. In each of them, part of the energy released from the ground is measured in various forms, before the earthquake takes place, resulting in the appearance of numerous primary and secondary precursor phenomena. This paper focuses on the detection of precursor electromagnetic signals. To stress the absence of a uniform protocol for each methodology, thus making it difficult to compare the results of the surveys. Finally, it should be noted that the study of precursors of earthquake signals, let alone the prediction of earthquakes, is still considered a controversial object that at times has led to intense conflicts between scientists. The preparation of a strong earthquake is a complex process in which we have neither a way of direct observation nor control and therefore we have not yet fully understood it. Therefore, the research related to the study of pre-seismic signals/phenomena primarily contributes to a better understanding of this complex process. This research concerns the construction of a system that is able to receive, process, store pre-seismic electromagnetic disturbances