Lo studio dei precursori sismici elettromagnetici e anomalie biologiche: il contributo italiano all’assemblea delle geoscienze di Vienna

MeteoWeb
Dott. Valentino Straser, intervenuto durante la sezione orale del gruppo, illustra i suoi recenti studi e risultati

Un settore, specifico e poco conosciuto, nell’ambito della sismologia, è lo studio, ricerca dei precursori sismici elettromagnetici e anomalie biologiche. Ma di che cosa si tratta ?  Conosciamo meglio le specifiche tematiche trattate, riportando nota didattica della sezione ripresa dal portale EGU 2013 e in fase successiva, riportando i riassunti delle ricerche presentate dai ricercatori alla manifestazione.
La previsioni affidabili,  nel breve termine, dei terremoti, con un preavviso di alcune ore o giorni, non sono attualmente possibile per motivi tecnici. Negli ultimi anni, grandi sforzi sono stati fatti per studiare e comprendere i segnali precursori del terremoto e stabilire una solida scienza sulla previsione dei terremoti, su solide basi scientifiche. Inoltre, il comportamento animale insolito, e altre anomalie biologiche, come i fenomeni precursori prima dei terremoti, sono stati precedentemente riportati ma ancora creano problemi di monitoraggio e affidabilità. Di recente, gli innovativi progressi della fisica dello stato solido, in combinazione con altri approcci, come la tecnologia satellitare e i metodi radio, anomalie elettromagnetiche, oltre ad alcune osservazioni fortuite di cambiamenti biologici pre-sismici, hanno consentito una maggiore comprensione di come alcuni di questi dinamiche fisiche e bio-anomalie possono avvenire. La sessione comprende, l’interazione e il meccanismo di feedback tra l’ambiente abiotico e biotico che precede i terremoti potenzialmente distruttivi, al fine di migliorare lo stato dei precursori dei terremoti e delle ricerche di biologia e di incoraggiare i metodi di previsione alternativi.
In breve, il comune e finale obiettivo, che inseguono gli studiosi di questa delicata branchia della sismologia, è quello di raggiungere, in sinergia e attraverso un continuo scambio di informazioni scientifiche e ricerche nel settore,  un multi processo di valutazione del rischio sismico, attraverso l’analisi dei vari indicatori elettromagnetici e non.
Infatti, si spera e si crede, che in futuro non molto lontano, si possano fornire sensibili e importanti dati, ai centri ufficiali nazionali per una valutazione precisa, locale e temporale, del rischio sismico.
Ritornando sulla manifestazione mondiale delle geoscienze, riunione europea, tenutasi a Vienna dal 7 al 12 Aprile abbiamo avuto, la partecipazione in forma orale e con presentazione di un poster, da parte del Dott. Valentino Straser e viceversa, con pubblicazioni in solo formato poster, da parte di Daniele Cataldi e Gabriele Cataldi, del gruppo LTPA Observer project di Roma e di Michele Casati.
Di seguito sono riportati i riassunti e alcune immagini dei lavori presentati alla manifestazione.

Variazioni del fondo geomagnetico e gravitazionale associati ai due forti terremoti della Pianura Padana (Italy) nella sequenza del Maggio 2012

Valentino Straser ; International Earthquake and Volcano Prediction Center, Orlando -Florida (USA)

Un altro lavoro in formato poster presentato dal Dott. Straser

ABSTRACT – Il risveglio dell’attività sismica nella Pianura Padana Emiliana (Italia) ha fatto registrare, in cinque mesi e  mezzo, 2492 terremoti: 2270 di Ml<3, 189 con magnitudo compresa fra 3.0 <= Ml <4.0, 27 con 4.0<= Ml <5.0, e 7 Ml fra 5 e 6. La scossa principale è stata registrata nella notte del 20 maggio 2012, alle ore  04:03:52 ora italiana (02:03:52 UTC) con epicentro a Finale Emilia, a una profondità di 6.3 Km, dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). La lunga sequenza di scosse telluriche si è verificata nello stesso distretto sismico, nelle zone comprese fra le province di Modena, Ferrara, Mantova, Reggio Emilia, Bologna e Rovigo.
Oltre alle devastazioni e ai danni provocati agli edifici civili, industriali e al patrimonio storico, i terremoti hanno causato un totale di 27 vittime. In coincidenza delle due scosse più forti, registrate, rispettivamente, il 20 e il 29 maggio 2012, come per altre,  sono state notate variazioni del fondo geomagnetico, rilevato dalla stazione LTPA di Roma (Italia). Il fondo geomagnetico e le sue variazioni è stato associato alla comparsa di radio-anomalie, nella frequenza compresa fra 0.1 e 3.0 Hz, e variazioni gravimetriche, misurate a circa 60 chilometri dall’epicentro. Le accelerazioni di picco, rilevate in corrispondenza delle scosse più forti, il 20 e 29 maggio 2012, sono state rispettivamente di 0,31 g e di 0,29 g.
La comparsa delle radio-anomalie ha coinciso, dal punto di vista temporale, con le variazioni gravimetriche nell’intorno delle zone epicentrali, queste ultime evidenti in coincidenza della scossa principale, con variazioni medie di circa 30 µGal. In questo studio, sia la comparsa delle radio-anomalie che le variazioni gravitazionali registrate prima di forti terremoti, sono state messe in relazione con le dinamiche della faglia e la progressiva riduzione della granulometria nel cuore della frattura, sino al momento della dislocazione. L’intensa frizione nella faglia e gli attriti prodotti prima della scossa, si ipotizza siano proporzionali al numero di radio-anomalie misurate.

Variazioni dell’attività geomagnetica terrestre correlate all’attività sismica globale M6+

http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-2617.pdf

Gabriele Cataldi ; Daniele Cataldi Radio Emissions Project, Rome (Italy)

Il poster presentato dal gruppo LTPA Observer Project di Roma

ABSTRACT – Dalla superficie del Sole, a seguito di un brillamento solare (Solar flare), viene espulsa della massa coronale (CME o Coronal Mass Ejection) che può essere osservata dalla Terra attraverso un coronografo in luce bianca. Questo materiale espulso può essere paragonato a una nube carica elettricamente (plasma) composta principalmente da elettroni, protoni e altre piccole quantità di elementi più pesanti come: elio, ossigeno e ferro che si allontanano in senso radiale dal Sole seguendo le linee del campo magnetico solare e spingendosi all’interno dello spazio interplanetario. Alcune volte il CME riesce a raggiungere la Terra determinando importanti perturbazioni della sua magnetosfera: comprimendola nella regione illuminata dal Sole ed espandendola nella regione non illuminata. Questa interazione crea vaste perturbazioni del campo geomagnetico terrestre che possono essere rilevate attraverso un ricevitore radio sintonizzato nella banda ELF (Extreme Low Frequency 0-30 Hz). Il Radio Emissions Project (progetto di ricerca scientifica fondato nel Febbraio 2009 da Gabriele Cataldi e Daniele Cataldi), analizzando la variazione del campo geomagnetico terrestre attraverso un magnetometro a induzione sintonizzato ad una frequenza compresa tra 0.001 e 5 Hz (larghezza di banda nella quale è possibile osservare le pulsazioni geomagnetiche) è riuscito a rilevare l’esistenza di una stretta correlazione tra questa variazione e l’attività sismica globale M6+. Durante l’arrivo del CME sulla Terra, nel campo geomagnetico terrestre si generano delle intense e repentine emissioni che hanno una larghezza di banda compresa tra 0 e 15 Hz, una durata media di 2-8 ore, e che precedono di 0-12 ore i terremoti M6+. Tra il 1 Gennaio 2012 e il 31 Dicembre 2012, tutti gli eventi sismici M6+ registrati su scala globale sono stati preceduti da questo tipo di segnali che, proprio per le loro caratteristiche, sono stati chiamati “Precursori Sismici Geomagnetici” (P.S.G.).
La caratteristica principale dei Precursori Sismici Geomagnetici è rappresentata dallo stretto legame che hanno con l’attività solare. Infatti, trattandosi di emissioni geomagnetiche, la loro modulazione temporale varia in funzione dell’attività solare: incremento della densità dei protoni e degli elettroni che compongono il vento solare; aumento dell’emissione elettromagnetica polare terrestre, riduzione della distanza di stallo della magnetopausa terrestre, intensa e repentina variazione del campo magnetico interplanetario (IMF). L’inizio della perturbazione geomagnetica che precede i terremoti è innescata da un incremento della densità protonica ed elettronica del vento solare che è possibile monitorare attraverso i dati inviati a terra dal satellite artificiale ACE (Advanced Composition Explorer) attualmente operativo in un’orbita di Lissajous vicina al punto di Lagrange L1 (fra il Sole e la Terra, alla distanza di circa 1,5 milioni di km dalla Terra).

Possibile relazione fra le variazioni del IMF, i Terremoti M7+ e l’indice VEI, nella transizione tra il minimo solare del ciclo 23 e l’ascesa del ciclo solare 24

http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-1405.pdf
(Di Michele Casati)

La ricerca sviluppata da MIchele Casati evidenzia una stretta relazione fra i grandi eventi geofisici globali, registrati negli ultimi tre anni e l'uscita dal profondo minimo solare del ciclo SC23.

ABSTRACT – Numerose carte scientifiche sembrano suggerire una possibile influenza dell’attività solare sulle dinamiche geologiche (Ipotesi trigger degli eventi sismici o vulcanici) sulla Terra.  Nel seguente studio sono stati presi in considerazione, su scala globale, tutti gli eventi sismici con magnitudo pari o superiore alla 7, dal Gennaio 2010, che corrisponde alla comparsa delle prime macchie solari del ciclo solare SC24, a Novembre 2012. I dati sono stati successivamente confrontati con il plot che rappresenta le variazioni del campo magnetico interplanetario (IMF). Questa seconda traccia è il risultato di una media mobile pari a 27  (rotazione solare di Bartel) partendo dai valori giornalieri del campo, rilevati dal magnetometro a bordo della sonda Advanced composition explorer (ACE). L’analisi rileva un primo importante cambiamento nel Febbraio del 2010,  quando l’IMF passa da 4,5nT a 5,8nT circa. Una seconda identica variazione significativa la troviamo nel Febbraio del 2011, con l’IMF che passa da 4,5nT a 5,8nT circa. Nel marzo del 2012 abbiamo, viceversa, una terza importante variazione dell’IMF, quest’ ultima dinamica registra una variazione da 5,6nT a 6,8nT circa.
Rileviamo che i tre eventi sismici più importanti di questi ultimi tre anni ( M8,8 in Cile del 27/02/2010; M9 in Giappone del 11/03/2011 e M8,6 del 11/04/2012 a Sumatra) si sono verificati proprio in contemporanea o in leggero posticipo al raggiungimento dei picchi (Bmax) di incremento del campo magnetico dell’eliosfera “fronte Terra”.
L’analisi suggerisce, inoltre, ulteriori coincidenze fra terremoti con M>7 e il raggiungimento del picco (valore massimo del’IMF), registrati in altre variazioni del campo in quest’ultimi tre anni. Come, ad esempio, nel terremoto di M7.5 in India del 12/06/2010, quando l’IMF era passato da 4,5nT a 5,2nT, oppure nel terremoto a Sumatra del 25/10/2010, quando l’IMF passò da 4,4nT a 5,1nT. La variazione dell’IMF, registrata nel mese di maggio 2011, da 4,7nT a 5,9nT, si relaziona ad esempio, non solo con il terremoto di M7.6 a Kermadec (07/06/2011), ma anche con le eruzioni vulcaniche del Puyenne Cordon Caulle in Cile (05/06/2011) VEI4, del Grimsvotn in Islanda (21/05/2011) e del Nabro in Eritrea (12/06/2010). Le altre due eruzioni più significative degli ultimi tre anni sono quella dell’Eyjafjallajokull (VEI4) in Islanda del 20/03/2010 e del Merapi (VEI4) in Indonesia del 25/10/2010. Manifestazioni che sono anch’esse da collegare ad ulteriori variazioni dell’IMF, del Febbraio 2010 e Ottobre 2010. L’elaborazione grafica in questo studio mostra, tuttavia, ulteriori relazioni fra le variazioni del campo magnetico planetario e gli eventi sismici M7+.
Si conclude che questa ricerca conferma ulteriormente che durante l’uscita dai periodi di bassa attività, nel lungo periodo – minimi solari, e la contemporanea oscillazione veloce, nel breve periodo, ed impulsiva dell’attività elettromagnetica, la ripresa dell’attività EM della Sole può innescare eventi geofisici significativi nei termini di rilascio energetico riguardo la magnitudo o l’indice VEI.