Çok Düşük Frekanslı (VLF) Radyo Alıcıları ile M≥6.0+ Deprem Öncülerinin İncelenmesi

Year 2019, Volume: 2 Issue: 1, 23 - 39, 05.08.2019

Mustafa Ulukavak , İsmail Demiryege

Abstract

Depremler sismik faaliyetler olduğu için meydana
gelmeden önce çeşitli belirtiler ortaya çıkmaktadır. Sismik aktivitelerin
meydana getirdiği etkilerinden birisi de alt iyonosfer tabakası üzerinde olduğu
bilinmektedir. Bu sebeple iyonosfer tabakası üzerindeki değişimler
gözlemlenerek muhtemel sismik olaylar tespit edilmeye çalışılmaktadır.
Yerkürede meydana gelen kabuk hareketlerinin oluşturduğu titreşimler, insanlar
üzerinde sadece sarsıntı olarak değil insanların doğrudan algılayamadığı bazı
çevresel değişimlere de yol açmaktadır. Bu değişimler farklı yöntem ve
cihazlarla tespiti yapılacak şekilde modellenebilmektedir. Bu yöntemlerin
incelenmesindeki temel parametrelerden birisi de Çok Düşük Frekans (VLF) sinyal
değerlerindeki değişimdir. Bu amaçla deprem öncesi ve sonrası alt iyonosfer
tabakasında meydana gelen değişimlerin VLF sinyallerinden elde edilen
değişimlerle modellenerek aralarındaki ilişkinin ortaya çıkarılması deprem
öncesi iyonosferik değişimlerin belirlenmesinde kullanılabilir. İyonosferin bu
bölgesinde gerçekleşen geçici karışıklıkların VLF sinyalleri ile uzaktan
algılama sistemlerinde kullanılması birçok araştırmanın konusu olmuştur.
Yapılan çalışmalarda VLF dalgalarının iyonosferin alt tabakasından (D bölgesinden)
yansıması kuralı üzerine kurulu olduğu görülmektedir. İyonosferin, depremlerden
önceki birkaç gün içerisinde, yansıtılmasını sağladığı elektromanyetik dalgalar
üzerinde bazı analiz edilebilir değişiklikler göstermektedir. Bu değişiklikleri
belirli matematiksel ve istatistiksel modellerle anlamlandırabilmek,
depremlerin gerçekleşmeden önce ortaya çıkabilecek muhtemel öncülerini ortaya
koymaktadır. Bu çalışmada, 17 Ocak 1995 Kobe (M=7.2), 6 Ocak 2008 (M=6.2)
Yunanistan Depremi, 25 Nisan 2015 (M=7.8) Nepal-Gorkha depremi ve bu depremin
12 Mayıs 2015 (M=7.3) tarihinde gerçekleşen artçı depreminin, 12 Ocak 2010
(M=7.0) Haiti ve 11- 21 Kasım 2016'da Japonya'nın açık denizlerinde meydana
gelen sırasıyla M=6.1 ve M=6.9 büyüklüklerindeki iki depremin alt iyonosfer
tabakasında meydana gelen sinyal yayılımları sonucunda ortaya çıkan deprem
öncülü sonuçlarının incelenmesi gerçekleştirilmiştir.

Keywords

Çok Düşük Frekans, Deprem, Deprem Öncülü, VLF

Investigation of M≥6.0 + Earthquake Precursors with Very Low Frequency (VLF) Radio Receivers

Abstract

Since earthquakes are seismic activities that
various symptoms appear before they occur. One of the effects of seismic
activity is known to be on the lower ionosphere layer. For this reason, changes
on the ionosphere layer are observed and possible seismic events are tried to
be determined. Vibrations caused by crustal movements in the earth cause not
only concussion on humans but also some environmental changes that people
cannot perceive directly. These changes can be modelled in such a way that
different methods and devices can detect them. One of the main parameters in
the examination of these methods is the change in Very Low Frequency (VLF)
signal values. For this purpose, the changes in the lower ionosphere layer
before and after the earthquake can be modelled with the changes obtained from
VLF signals and the relationship between them can be used to determine the
pre-earthquake ionospheric changes. The use of transient disturbances in this
region of the ionosphere in VLF signals and remote sensing systems has been the
subject of many studies. In the studies, it is seen that the VLF waves are
based on the reflection rule of the ionosphere substrate (from the D region).
It shows some observable changes on the electromagnetic waves that the
ionosphere provides to be reflected within a few days before earthquakes.
Understanding these changes with specific mathematical and statistical models
reveals the possible precursors of earthquakes before they occur. In this
study, January 17, 1995 Kobe (M = 7.2); January 6, 2008 (M=6.2) Greece
Earthquake; April 25, 2015 (M=7.8) Nepal-Gorkha and the aftershocks of this
earthquake on May 12, 2015 (M=7.3) Earthquake; January 12, 2010 (M=7.0) Haiti
and 11-21 November 2016 Japan (M=6.1 and M=6.9) earthquakes in the lower
ionosphere layer emitted as a result of the earthquake precursor results
examination was carried out.

Keywords

Very Low Frequency, Earthquake, Earthquake Precursor, VLF

References

• Biagi, P. F., Castellana, L., Maggipinto, T., Maggipinto, G., Minafra, A., Ermini, A., … Hayakawa, M. (2009). Anomalies in VLF radio signals related to the seismicity during November-December 2004: A comparison of ground and satellite results. Physics and Chemistry of the Earth, 34(6–7), 456–463.
• Hayakawa, M., Kasahara, Y., Nakamura, T., Muto, F., Horie, T., Maekawa, S., … Molchanov, O. A. (2011). A statistical study on the correlation between lower ionospheric perturbations as seen by subionospheric VLF/LF propagation and earthquakes. 2011 30th URSI General Assembly and Scientific Symposium, URSIGASS 2011, 115, 1–9.
• Dobrovolsky, I. P., Zubkov, S. I., & Miachkin, V. I. (1979). ESTIMATION OF THE SIZE OF EARTHQUAKE PREPARATION ZONES. Pure and Applied Geophysics, 117(5), 1025–1044.
• Hayakawa, M., Raulin, J. P., Kasahara, Y., Bertoni, F. C. P., Hobara, Y., & Guevara-Day, W. (2011). Ionospheric perturbations in possible association with the 2010 Haiti earthquake, as based on medium-distance subionospheric VLF propagation data. Natural Hazards and Earth System Science.
• Hayakawa, M., Hobara, Y., Yasuda, Y., Yamaguchi, H., Ohta, K., Izutsu, J., & Nakamura, T. (2012). Possible precursor to the March 11, 2011, Japan earthquake: Ionospheric perturbations as seen by subionospheric very low frequency/ low frequency propagation. Annals of Geophysics, 55(1), 95–99.
• Horie, T., Maekawa, S., Yamauchi, T., & Hayakawa, M. (2007). A possible effect of ionospheric perturbations associated with the Sumatra earthquake, as revealed from subionospheric very‐low‐frequency (VLF) propagation (NWC‐Japan). International Journal of Remote Sensing, 28(13–14), 3133–3139.
• Molchanov, O. A., & Hayakava, M. (1998). Subionospheric VLF signal perturbations possibly. Journal of Geophysical Research, 103, 17489–17504.
• Molchanov, O. A., Hayakawa, M., Oudoh, T., & Kawai, E. (1998). Precursory effects in the subionospheric VLF signals for the Kobe earthquake. Physics of the Earth and Planetary Interiors.
• Muto, F., Kasahara, Y., Hobara, Y., Hayakawa, M., Rozhnoi, A., Solovieva, M., & Molchanov, O. A. (2009). Further study on the role of atmospheric gravity waves on the seismo-ionospheric perturbations as detected by subionospheric VLF/LF propagation. Natural Hazards and Earth System Science, 9(4), 1111–1118.
• Phanikumar, D. V., Maurya, A. K., Kumar, K. N., Venkatesham, K., Singh, R., Sharma, S., & Naja, M. (2018). Anomalous variations of VLF sub-ionospheric signal and Mesospheric Ozone prior to 2015 Gorkha Nepal Earthquake. Scientific Reports.
• Ulas, M. (2011). Vlf sinyalleri kullanılarak depremlerin önceden tahmin edilmesine yönelik algoritma geliştirilmesi. Fırat Üniversitesi, Elazığ.
• Ulukavak, M., & Yalcinkaya, M. (2017). Precursor analysis of ionospheric GPS-TEC variations before the 2010 M7.2 Baja California earthquake. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 8(2), 295–308.
• URL-1: http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/Personel/comoglu/depremnedir/index/ Deprem Tanımı ve İstatistikleri. 14 Mayıs 2019.