Depremler, Dünya’nın üst atmosferinde güvendiğimiz uydu iletişimini ve navigasyon sistemlerini bozabilen dalgalanma etkileri yaratır. Nagoya Üniversitesi bilim adamları ve işbirlikçileri, 2024 Noto Yarımadası depreminin neden olduğu atmosferik rahatsızlıkların ilk 3D görüntülerini oluşturmak için Japonya’nın kapsamlı küresel navigasyon uydu sistemi (GNSS) alıcılarını kullandılar. Sonuçları, benzersiz 3D detaylarla ses dalgası rahatsızlığı modellerini göstermektedir ve depremlerin bu dalgaları nasıl ürettiğine dair yeni bilgiler sunmaktadır. Sonuçlar dergide yayınlandı Dünya, gezegenler ve alan.
İyonosferde elektron yoğunluğunu haritalama
Ülke çapında 4.500’den fazla GNSS alıcısıyla Japonya, dünyanın en yoğun ağlarından birine sahiptir. Bu alıcılar hassas konum izlemeye yardımcı olur ve ayrıca iyonosfer adı verilen üst atmosferin bir bölgesindeki değişiklikleri tespit edebilir. Nagoya Üniversitesi Uzay-Dünya Çevre Araştırmaları Enstitüsü’nden (ISEE) Dr. Weizheng Fu ve Profesör Yuichi Otsuka liderliğindeki bir araştırma ekibi, Japonya’da 1 Ocak PreFecture’da meydana gelen 7.5 büyüklükte Noto Yarımadası depreminden sonra ionosferdeki elektron yoğunluk değişikliklerinin ayrıntılı 3D yapısını yakaladı.
Uydu sinyalleri iyonosferden geçtiğinde, radyo dalgaları elektrik yüklü parçacıklarla etkileşime girdiği için yavaşlarlar. Sinyallerin ne kadar yavaşladığını ölçerek, bilim adamları sinyallerin yolunda kaç elektron olduğunu hesaplayabilir ve toplam elektron içeriğini haritalayabilir. Bu elektronların haritalanması, iyonosferin durumunu etkili bir şekilde araştırmalarını ve izlemelerini sağlar.
Depremden yaklaşık 10 dakika sonra, ürettiği ses dalgaları atmosferden yukarı doğru ilerledi ve iyonosfere (Dünya’nın 60-1000 km üzerinde) ulaştı. Bu, bir havuza taş atmaya benzer dalgalanma bozuklukları yarattı.
Dalga desenlerinin 3D modeli oluşturmak için, araştırmacılar “tomografi” adı verilen bir teknik kullandılar – BT taramalarının insan vücudunun 3D görüntülerini nasıl oluşturduğuna benzer. Binlerce alıcıdan elektron sayıları hakkında veri topladılar ve uydulardan farklı açılarda sinyalleri izleme. Depremden sonra 3D modellerini farklı zamanlarda izleyerek, elektron yoğunluğunun nasıl değiştiğine dair bir zaman serisi oluşturdular.
Tek noktalar değil, tüm hata hatlarından üretilen ses dalgaları
Merkez üssünün güneyinde, araştırmacılar zamanla yavaş yavaş daha dikey hale gelen eğik bir ses dalgası paterni gözlemlediler. Bir deprem atmosferden yukarı doğru hareket eden ses dalgaları oluşturduğunda, dalgaların üst kısımları alt kısımlardan daha hızlı hareket eder. Bu, dalga önünü hareket ederken yalın veya eğirir. Zamanla, eğik desen yavaş yavaş daha dikey bir hizalamaya dönüşür.
Araştırmacılar, sismik bir olay sırasında eğim açısının zaman içinde nasıl değiştiğine dair ilk ayrıntılı 3D görselleştirmeyi ürettiler. Eğik dalga modellerinin benzeri görülmemiş ayrıntılarla nasıl kademeli olarak düzleştirildiğini izlediler. Önceki modeller, tüm ses dalgalarının deprem merkezindeki tek bir noktadan geldiğini varsaydı. Bu, bazı gözlemleriyle eşleşirken, 3D görüntülerinde gördükleri karmaşık, eşit olmayan dalga modellerini açıklayamadı.
Bunu anlamak için, hatanın bazı kısımlarının ilk rüptürden yaklaşık 30 saniye sonra dalgalar oluşturduğunu varsayarak modellerindeki arıza hattı boyunca birden fazla dalga kaynağından elde edilen veriler eklediler. Sonuçlar, gerçek dünya gözlemleriyle daha iyi eşleşti ve depremlerin sadece bir noktadan atmosferik dalgalar yaratmadığını, daha ziyade farklı bölümler zamanla yırtıldıkça tüm hata boyunca birden fazla noktadan yarattığını gösterdi. Bu, eğik dalgalar gibi gözlemlenen atmosferik bozuklukların neden önceki daha basit modellerin tahmin ettiğinden daha karmaşık olduğunu açıklar.
Profesör Otsuka, “Birden fazla dağıtılmış kaynak ve zaman gecikmesi ekleyerek, geliştirilmiş modellememiz, bu dalgaların üst atmosferde nasıl yayıldığının daha doğru bir temsilini sunuyor.”
Baş yazar, “İyonosferdeki rahatsızlıklar uydu iletişimine ve konum doğruluğuna müdahale edebilir. Bu kalıpları daha iyi anlarsak, depremler sırasında ve sonrasında hassas teknolojileri koruma ve benzer doğal olaylar için erken uyarı sistemlerini geliştirme yeteneğimizi geliştirebiliriz.”
İleride, araştırmacılar modellerini volkanik patlamalar, tsunamiler ve şiddetli hava olayları gibi diğer doğal olaylara uygulamak için çalışıyorlar.
News
