Terremotos y el sistema GPS: La ionosfera como

Nº 16 - Diciembre del 2003
Terremotos y el sistema GPS: La ionosfera como amplificadoras de ondas sísmicas
ESA
Las técnicas de teledetección remota desde satélite pueden se utilizadas para detectar terremotos terrestres,
incluyendo zonas deshabitas, áreas marinas, etc.
Un equipo del Instituto de Physique du Globe de Paris y del Instituto de Tecnología de California han usado los
datos del GPS, Global Positioning System, de la constelación de satélites para analizar las perturbaciones de la
ionosfera que se generaron después del terremoto de magnitud 7.9 que sacudió el pasado noviembre a Denali,
Alaska.
Sus trabajos han sido publicados en la revista científica Geophysical Research Letters y han sido soportados
por el proyecto de la ESA, Space Weather Applications Pilot Project.
Los terremotos generan ondas acústicas que modifican y perturban a la ionosfera. Estas perturbaciones ionosféricas acopladas a los
terremotos son usadas para detectarlos desde el espacio. Figura adaptada del trabajo de Calais & Minster [1995]. Fuente y crédito
ESA
La ionosfera es una región llena de partículas cargadas a una altura que oscila entre los 75 y 1000 km. Tiene
la notable capacidad de interferir a la propagación de las ondas de radio, y en particular a las señales de
navegación del sistema GPS de los satélites que lo soporta. Las fluctuaciones en la ionosfera pueden causar un
retraso en la señal, errores de navegación o en casos extremos de inutilizar durante horas los servicios de
radio localización.
Mientras que las interferencias es un problema para los usuarios de GPS, para otros es una fuente de
información. Los investigadores han estudiado el origen de tales fluctuaciones en tiempo real, que a fin de
cuenta están asociadas a las variaciones de la densidad de electrones.
El equipo franco americano han utilizado las señales del sistema GPS para medir la actividad geológica en
California pero han utilizado los datos para obtener una estructura tridimensional de la ionosfera con gran
detalle.
Imagen del frente de ondas en la ionosfera y su intersección de las señales entre los satélite del GPS para las estaciones de
California 26 y 29. El frente de ondas puede ser detectado por la medida del contenido total de electrons de las señales. Créditos:
ESAImagen del frente de onda en la ionosfera y su intersección de las señales entre os satélites del GPS 26 y 29 y las estaciones de
California. El frente de onda puede ser detectado midiendo el contenido total de electrones de las señales. Créditos: ESA
Cuando sucedió el terremoto de Denali, ocurrido el 3 de noviembre del 2002, el equipo tuvo la oportunidad de
usar estas técnicas e investigar otra propiedad de la ionosfera, su habilidad de trabajar con un amplificador
natural de ondas sísmicas que se mueven a través de la superficie terrestre.
Hay varios tipos de ondas sísmicas que se mueven en la tierra cuando un terremoto sucede, las de mayor
escala y otras menores que se llaman ondas de Rayleigh. Este tipo de ondas se propagan en el suelo hacia
arriba y abajo, de un lugar a otro, de la misma manera que las olas marinas lo hacen el océano.
Anteriores estudios han establecido que las ondas de Rayleigh pueden, a su vez, generar perturbaciones de
gran escala en la ionosfera. Un desplazamiento de un milímetro de pico a pico al nivel del suelo puede
provocar oscilaciones de mas de 100 m a una altitud de 150 km.
Usando las señales de seis satélites del sistema GPS visibles desde la superficie, pudieron estimar la amplitud
de la perturbación - alrededor de los 290-300 km de altura.
Las señales ionosféricas observadas tenían un parecido llamativo en sus formas con los modelos de
comportamiento sísmico. Esta técnica podría detectar terremotos en zonas sin detectores sísmicos, tales como
en las profundidades marinas.
"En el marco del proyecto Galileo planeamos desarrollar y mejorar estas técnicas” dijo Ducic. "Galileo doblará
el número de satélites y nos permitirá obtener mejores mapas de la ionosfera. Esperamos desarrollar en
Europa una densa red de estaciones Galileo/GPS para analizar continuamente estos fenómenos”.
La ESA, junto con el Ministerio francés de investigación y el CNES han decidido patrocinar un pre-proyecto
llamado SPECTRE - Service and Products for Ionosphere Electronic Content and Tropospheric Refractive, sobre
Europa desde GPS con objeto de desarrollar mapas de alta resolución de la ionosfera.
Estas investigaciones serán soportadas por el futuro microsatélite francés DEMETER (Detection of ElectroMagnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions) que será lanzado el 2004 y estudiará las señales
que volcanes, seísmos y las actividades humanas generan en la ionosfera. Estas actividades serán realizadas
también por el ESA en el marco del proyecto Space Weather Applications Pilot Project.
Fotomontaje del microsatélite DEMETER (Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions) que será
lanzado por la agencia especial francesa CNES en el 2004. Esta diseñado para detectar fluctuaciones en la ionosfera. Créditos, CNESESA
Más información en la página de la ESA.
http://www.esa.int/export/esaSA/SEMUPAWLDMD_earth_0.html
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