e per la ricerca dei precursori sismici
di Mauro Mariotti
22 Novembre 2002
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e per la ricerca dei precursori sismici di Mauro Mariotti |
22 Novembre 2002 |
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Fonosismologia
Il
sistema
I
rumori artificiali
Un
sisma locale
Un
precursore "a carica di condensatore"
Un
precursore "a impulsi"
Potenziali
precursori a bassissima frequenza
Sequenza sismica della crisi Molisana dell'Ottobre-Novembre 2002
Siti di interesse
Ultimi sviluppi
Ricerche effettuate
recentemente nel web
I dati relativi alla crisi sismica
del Molise dell'Ottobere e Novembre 2002 sono ancora in analisi.
Non abbiamo rilevato alcun precursore
degno di nota. Pubblichiamo tuttavia alcuni spettrogrammi e i relativi
files wav lunghi circa 50 minuti ciascuno per dare un'idea di cosa si può
ascoltare usando la tecnica dell'accelerazione audio dei sismogramimi.
Data l'intensità del movimento
del suolo i sismometri sono andati spesso in saturazione distorcendo la
qualità del segnale ma l'idea della potenza del terremoto viene
trasmessa in modo inequivocabile.
Spettrogramma del 31-10-2002 ore
11.00 UTC circa
La prima traccia è la scossa
di magnitudo 5.6 sulla scala Richter.
Potete ascoltare il relativo file
WAV cliccando qui.
Spettrogramma del 01-11-2002 ore
16.00 UTC circa
La prima traccia è la scossa
di magnitudo 5.5 sulla scala Richter.
Potete ascoltare il relativo file
WAV cliccando qui.
Spettrogramma del 10-11-2002 ore
12.00 UTC circa
La prima traccia è la scossa
di magnitudo 3.7 sulla scala Richter.
Potete ascoltare il relativo file
WAV cliccando qui.
Le informazioni contenute in questa pagina sono una integrazione multimediale all'articolo in oggetto e vengono costantemente aggiornate man mano che si identificano altri segnali potenzialmente candidati a diventare "precursori sismici".
Il sistema
L'approccio si basa sulla metodologia
dell'accelerazione di segnali sismici registrati in forma digitale fino
alla soglia di intelleggibilità uditiva. Si usano per questo i file
WAV.
I segnali sismici sono dell'ordine
di qualche Hz (oscillazioni al secondo) e pertanto al di sotto della soglia
di percezione dell'orecchio umano che arriva a percepire i toni "bassi"
fino ad un minimo di 30-50 Hz. Alcuni segnali subsonici sono percepiti
per esempio da alcuni animali come cani gatti e galline, animali da cortile
che spesso si agitano nei primi istanti che precedono l'arrivo di un sisma.
Non si conosce ancora se questi segnali possano essere di origine meccanica
(percepiti attraverso il contatto delle zampe con il suolo) o di origine
elettromagnetica (percepiti a livello di qualche organo sensibile alle
emissioni RF) sta di fatto che per sopperire al deficit uditivo e sensitivo
dell'uomo si può usare il metodo dell'accelerazione dei segnali
per "isolare" eventuali precursori con una analisi retrospettiva.
I rumori artificiali
Usando questo metodo si può
esaminare il rumore presente al suolo in una vasta area.
Si potrebbe supporre anche l'utilizzo
del sistema per una indagine sanitaria sull'impatto delle frequenze subsoniche
sull'organismo.
Nel file che segue sono facilmente
distinguibili i mezzi pesanti in transito. Dalla durata dei segnali e dalla
collocazione del sensore si è poututo stabilire che il segnale di
un autotreno carico è percepibile ad almeno 1.5 km di distanza dalla
posizione del sensore.
L'accelerazione del file è
di 500 volte la velocità originaria. Ad un ascoltatore attento non
passerà inosservato l'effetto doppler subsonico.
Download Rumore di mezzi pesanti.
Un sisma locale
Il file che segue riguarda un evento
sismico occorso il 10 Ottobre 1999 pari ad una magnitudo locale di 4.8
Richter a circa 100Km dalla stazione di rilevamento.
Non sono stati identificati precursori.
Download Evento di Rieti del 10 Ottobre 1999 ML4.8.
Un precursore "a carica di condensatore"
Questo precursore chiamato "a carica
di condensatore" evidenzia una frequenza che appare dalla parte bassa della
finestra di udibilità e sensibilità del sensore aumentando
con un andamento parabolico, alla sommità della parabola proprio
in coincidenza con l'arrivo della frequenza a circa 1 Hz si ha un sisma.
Il segnale scompare con il terremoto.
Non è ben udibile, con l'ausilio di un analizzatore di spettro diventa
estremamente evidente.
L'evento è relativo ad un
sisma di magnitudo 4.8 in località Valfabbrica.
Il segnale precorre il sisma di
circa 2 ore.
Download Il sisma di Valfabbrica del 22 Giugno 2000
Nella figura la linea orizzontale
più chiara rappresenta la frequenza di risonanza del sensore che
è di circa 1 Hz. La traccia rossa e gialla in verticale rappresenta
il sisma, che essendo molto vicino alla stazione di rilevamento ha saturato
il segnale, l'analisi spettrale interpreta così emissioni di energia
su tutte le frequenze del grafico tra gli zero e i 10 Hz circa. Quello
che interessa è il debole segnale che è assente alla estrema
sinistra del grafico e appare iniziando verso circa 0.5Hz il segnale va
a crescere in frequenze fino a convergere verso il punto in cui poi troviamo
il segnale dell'evento sismico.
Che sia un segnale avvertibile dagli
animali o in forma meccanica o elettromagnetica questo è ancora
oggetto di studio.
Un precursore "a impulsi"
Questo precursore, che potremmo
chiamare "ad impulsi" nel senso che è costituito da dei "tremori"
cadenzati, si è verificato sia prima del sisma che subito dopo.
Il segnale è ben udibile
anche se a causa dell'accelerazione il file è di breve durata, con
successivi riascolti si può identificare bene e ancor meglio usando
l'analizzatore di spettro audio.
Il segnale precorre il sisma di
circa 30 minuti.
Download Il sisma di Badia Tebalda del 29 Aprile 2001
Il segnale precursore qui rappresentato
è di natura diversa. Probabilmente per la diversa natura sismogenetica.
Anche qui troviamo una preponderanza di segnale nell'ordine di frequenze
intorno alla frequenza di risonanza del sensore che qui è un po'
più elevata e cioè di circa 1.4 Hz. Il sisma è evidenziato
dalla banda gialla verticale sulla parte destra della figura. Proprio pochi
minuti prima del sisma troviamo una serie di impulsi emessi su parecchie
frequenze ma non su tutte e ne troviamo 6 prima del sisma e 2 o forse 3
dopo il sisma.
La cadenza di questi impulsi nonchè
la assoluta atipicità (mai osservati prima) ne fanno un particolare
soggetto di studio.
Sono ben conosciuti gli impulsi
generati dai disturbi civili intorno ai sensori (passi di persone, auto
di passaggio eccetera) ma questi non producono segnali di questo genere.
I disturbi di piccola entità in estrema prossimità dei sensori
producono di solito dei "bump" simili al colpetto di un dito su un microfono
amplificato questo, se lo ascolterete, assomiglia ad un effetto mitraglia,
una emissione su più frequenze in modo ritmico.
Potenziali precursori a bassissima
frequenza per i telesismi
La presenza di segnali prima e dopo
il sisma troverebbe conferma dagli studi fatti dal gruppo di ricerca sulle
ELF (Extreme Low Frequency) http://www.elfrad.com.
Ciò potrebbe non essere strano, in definitiva un sisma potrebbe
essere solo un evento culminante di una serie di concause coinvolgenti
alcuni meccanismi forse ancora sconosciuti perduranti non solo per mesi
e anni prima di un sisma ma anche per un successivo periodo di tempo. Il
gruppo ELFRAD che si occupa espressamente di anomalie elettromagnetiche
a bassissima frequenza riconosce che segnali precursori sono presenti prima
e dopo un sisma.
Un esempio di questi potrebbe essere il segnale captato in occasione del devastante terremoto di Taiwan nel Settembre del 1999
Download
Taiwan 20 Settembre 1999
Sono tre file TAIW1.WAV x 4000 la
velocità originale, TAIW2 x 8000 e TAIW3 x 16000 sul quale è
nettamente avvertibile il precursore col suono simile ad un jet che inizia
subito qualche istante dopo l'inizio della riproduzione audio.
Download
Turchia del 10 Dicembre 1999
Un singolo file a velocità
x 8000. La qualità dei dati digitali non sono eccezionali ma è
avvertibile anche qui il segnale precursore.
La figura che segue si riferisce al sisma di Taiwan del 20 Settembre 1999.
La figura rappresenta lo spettro di segnali registrati nel giorno 20 e 21 Settembre 1999, le aree nere indicano assenza di segnale quelle colorate dal blu al giallo indicano segnale in intensità crescente. Le linee verdi sono state tracciate a mano per evidenziare l'andamento del segnale precursore. Il segnale sembra avere uno strascico anche dopo il sisma e non sembra appartenere alla risonanza della crosta dopo l'evento ma sembra essere correlato all'evento stesso.
Questa figura illustra l'andamento di intensità delle frequenze comprese tra 0.23 e 0.27 Hz registrate nelle 46 ore precedenti il sisma di Taiwan Ms6.75 del 20 Settembre 1999 ore 17:47 GMT e le successive 68 ore. Il sisma è avvenuto nel momento in cui il grafico traccia l'ora 340 la scala Y non è esprimibile in una unità di misura ma indica in modo scalare l'intensità del segnale.
Recentemente abbiamo costatato pochi
altri casi che attivano segnali come quelli descritti sopra. Non sappiamo
dare una spiegazione nemmeno teorica su questo fenomeno. Rimane il fatto
che questo è un segnale che riteniamo sia da tenere sotto osservazione
per creare una casistica adeguata. Probabilmente segnali simili vengono
attivati anche da fattori diversi che non hanno a che fare con eventi sismici
o meglio, non direttamente.
Sono stati osservati questi segnali
anche in occasione di perturbazioni atmosferiche. Allo stesso tempo durante
perturbazioni atmosferiche non sono state osservate variazioni spettrali
significative. Questo avvalora l'ipotesi di una relazione tra le variazioni
di tensione crostale e diversificazione della risposta in frequenza di
aree geologicamente attive.
Conclusioni
Al momento non si può certo
affermare di avere "scoperto" un precursore stabile e ripetitivo. Si è
però entusiasti che il tipo di approccio "fonosismologico" abbia
avuto successo. L'identificazione di pattern subacustici usando le tecniche
di accelerazione digitale analizzati da un orecchio "esperto" potrebbe
dare risultati sorprendenti se eseguito nell'ambito di una sperimentazione
mirata (su siti geologicamente attivi) con strumentazione più adeguata
e/o progettata appositamente.
Earthquake
forecast with Acoustic Emission
http://www.deci.com/poe.htm
Precursori
ELF prima e dopo gli eventi sismici
http://www.elfrad.com
RadioGeofonia
(Progetto GAIA) di Adriano Nardi
http://space.tin.it/scienza/adnardi
Spectrogram
by Richard Horne
http://www.monumental.com/rshorne/gram.html
Ultimi sviluppi
Recentemente abbiamo trovato in
internet, altre ricerche compiute da altri ricercatori riguardo alla "audificazione"
dei segnali sismici. Il termine è diverso ma il concetto è
lo stesso espresso in queste pagine. Non avevamo avuto il piacere di leggere
questi lavori prima se non da poche settimane, poi effettuando ricerche
con le parole chiave "seismic" e "audification" abbiamo trovato altri links
che si riferiscono a lavori compiuti dal 1995 ad oggi. Siamo fermamente
convinti che questa sia una strada produttiva per la ricerca di precursori
attendibili. Sembra improbabile che tutti i terremoti rilascino effetti
meccanici "precursori", traducibili in segnali traslabili sullo spettro
acustico, ma se anche una minima percentuale di terremoti potesse essere
identificata a priori contribuendo alla limitazione dei danni, questo sara
sempre e comunque vantaggioso. Si è altresì convinti che
lo studio fonosismologico della genesi sismica potrà contribuire
a completare la conoscenza sia delle zone sismogenetiche conosciute che
delle ignote.
Ricerche effettuate recentemente
nel WEB
Recentemente ho costatato che su
internet ci sono lavori pubblicati riguardo a questo tipo di ricerca. Non
erano saltati fuori fino a che non si è provato a dare come parola
chiave "audification".
Sono molto interessanti...
http://geology.heroy.smu.edu/~hayward/
http://www.techfak.uni-bielefeld.de/ags/ni/projects/datamining/datason/datason_e.html
http://computing.unn.ac.uk/staff/cgpv1/caitlin/Downloadables/Thesis/Chapter%202.pdf
http://www.acoustics.hut.fi/icad2001/proceedings/papers/dombois.pdf
http://www.icad.org/websiteV2.0/Conferences/ICAD97/Valenzuela.pdf
http://www.nada.kth.se/~fredrikw/lic/Licentiate_thesis.pdf
Cos'è il rumore in sottofondo
alla pagina iniziale?
Il segnale sonoro è relativo
al sisma di magnitudo 8.3 della scala Richter, Camana, Peru, nel 2001.
Il suono è ricavato attraverso
l'accelerazione del segnale sismico registrato in digitale (segnale subsonico)
fino a traslarlo nella gamma dei suoni udibili.
La registrazione è avvenuta
dall'italia. Se si ascolta attentamente si può avvertire il suono
riprodursi distintamente tre volte. Le onde sismiche hanno percorso la
superficie terrestre facendo suonare il pianeta come un gigantesco gong...
