terremoto de izmit

UN-SPIDER
QUITO, 2009
Emilio Carreño Herrero
noticias
Tendrá México satélite que
ayudaría a predecir terremotos
• En un futuro poder tener un sistema de alarma que nos pudiera
predecir, hasta con 5 días de anticipación un terremoto de arriba
de cinco grados Richter
• El aparato será lanzado en diciembre de 2007
El primer satélite europeo GOCE, destinado a medir la gravedad
terrestre y predecir terremotos, será lanzado con un cohete
portador ruso en mayo de 2008, anunció hoy Jean-Jacques
Dordain, director general de la Agencia Espacial Europea (ESA)
Científicos de la NASA se plantean la posibilidad de desarrollar
un sistema de predicción de terremotos, apoyándose en ciertas
perturbaciones eléctricas en la atmósfera antes de los
movimientos telúricos.Fuente: BBC Mundo
OBJETIVOS:
• Obtención de información visual de posibles
daños o alcance del evento.
• Obtención de información de parámetros
asociados al evento.
OBJETIVOS:
• Obtención de información de la zona visible
del espectro.
• Obtención de información de zonas no
visibles del espectro.
• Actividad volcánica
•Determinación de plumas
•Cambios de temperatura en la
superficie (espectrorradiómetros)
(satélites:Terra, Aqua) (MODIS)
•Movimientos verticales (INSAR)
• Áreas afectadas
• Actividad sísmica
•Determinación de áreas afectadas
• Tipo de mecanismo
•Movimientos verticales (INSAR)
•Ventajas
Amplia área de observación ( 3.600 millas2)
Observación desde lugar muy alejado del centro
de interés
•Inconvenientes
Mala penetración de la vegetación
Mala resolución en hielo o nieve
Imagen del mismo lugar 1 / mes
Ejemplo de utilización de imágenes en zona
no visible del espectro
Terremoto de Izmit (Turquía)
de 19 de agosto de 1999
STRESS CAUSED BY SEISMIC RADIATION:
• Lachenbruch and McGarr, 1990.
• Lay and Wallace, 1995.
– Chemical changes along the fault surface.
– Ground-water transport.
BALANCE TÉRMICO:
qsw + qlw+ ql + qs + qan + qd + qg = 0
DEFINICIÓN DEL FLUJO GEOTÉRMICO:
• Flujo normal:
Flujo conductivo.
• Flujo en fallas:
Mayor flujo convectivo.
MEDIDA DEL FLUJO GEOTÉRMICO:
• Método tradicional:
Instrumental meteorológico.
Termómetros de precisión en pozos.
• Inconvenientes:
Temperatura del suelo en sitios puntuales.
Costosa obtención de datos diarios de temperatura.
HERRAMIENTA PROPUESTA:
• Imágenes de satélite:
Temperatura del suelo en zonas extensas.
Datos diarios de temperatura.
Estudio de procesos dinámicos.
ANTECEDENTES:
• China: Imágenes METEOSAT.
Aplicado a la detección de anomalías en
terremotos de magnitud moderada y fuerte.
• Rusia: Imágenes NOAA.
Anomalías estables: fallas.
Anomalías no estables: actividad sísmica.
Anomalías térmicas de terremotos en Gazli (Asia Central)
M = 7.3
8 - 4 - 1.976
M = 7.2
11 - 3 - 1.984
IMÁGENES NOAA-14:
• Sensor AVHRR. Dos canales térmicos:
Cálculo y corrección de temperatura.
• Dos pasadas diarias:
Nocturna: Cálculo de temperatura.
Diurna: Corrección atmosférica y NDVI.
• Adquisición en tiempo real.
TRATAMIENTO DE IMÁGENES:
• Análisis multitemporal.
Ajuste geométrico.
Calibración de las imágenes.
• Obtención de la temperatura.
Algoritmo Split-Window.
SPLIT WINDOW:
• Diferente absorción de dos canales térmicos
en función a las condiciones atmosféricas.
T = T4 + A(T4 - T5) + Bg + B(ε)
• Efectos a eliminar:
Emisión radiación producida por la atmósfera .
Emisividad de los diferentes materiales.
OBTENCIÓN DEL FONDO TÉRMICO:
• Modelo matemático de la evolución térmica.
Imagen de referencia del flujo geotérmico.
Análisis estadísticos: Máximo, Mínimo, Media.
• Factores que influyen:
Topografía.
Nubes.
Valores anómalos de temperatura.
Clima en la costa.
FONDO TÉRMICO:
• Conclusiones:
Máximo: mayor fiabilidad.
Fuerte variación de la temperatura del suelo
durante el año.
MÉTODO DE DIFERENCIAS:
• Diferencia entre imágenes diarias.
Estudio de series cortas.
Pequeña variación estacional.
Actividad sísmica = variación de temperatura.
• Estudio a partir de casos reales.
Terremoto de Izmit (Turquía).
Terremoto de Mula (Murcia).
TERREMOTO DE IZMIT:
• 17 de agosto 1999.
TERREMOTO DE IZMIT:
• 17 de agosto 1999.
• 00:01:39.80 UTC
3:01:37 a.m. hora local.
• Magnitud Richter: 7.6
TERREMOTO DE IZMIT:
• 17 de agosto 1999.
• 00:01:39.80 UTC
3:01:37 a.m. hora local.
• Magnitud Richter: 7.6
• Profundidad: 17 km
TERREMOTO DE IZMIT:
• 17 de agosto 1999.
• 00:01:39.80 UTC
3:01:37 a.m. hora local.
• Magnitud Richter: 7.6
• Profundidad: 17 km
• Longitud de ruptura:
> 60 Km.
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
6-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
7-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
8-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
9-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
11-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
15-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
16-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
Terremoto
de Izmit
17-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
18-8-99
EVOLUCIÓN DE LA ANOMALÍA:
26-8-99
VALORES DE LAS ANOMALÍAS:
• Incremento anómalo de la temperatura 10 días antes
del terremoto.
• Aumento progresivo de la temperatura.
• Máximos de temperatura los días 11 y 15 .
• Desaparece la anomalía 9 días después del terremoto.
• Máxima superficie con aumento de temperatura el día
después del terremoto.
• La anomalía se sitúa sobre la falla, alejada del epicetro.
Interferometria RADAR
aplicada a la
sismotectónica
SISTEMAS RADAR DE APERTURA SINTÉTICA (SAR)
ƒ Para conseguir mayor resolución espacial
ƒ Se registran pulsos de un punto de la superficie desde dos posiciones
distintas de la trayectoria
Resolución equivalente a la que
daría una antena de diámetro
la distancia entre ambos puntos
SATÉLITES EUROPEOS ERS Y ENVISAT
ƒ Satélite ERS-1:
ƒ Operativo desde 1991 hasta 1999
ƒ Órbita polar, a una altitud de 780 km
ƒ Satélite ERS-2:
ƒ Operativo desde 1995 hasta 2001
ƒ Órbita polar, a una altitud de 780 km
ƒ Satélite ENVISAT:
ƒ Operativo desde 2002
ƒ Órbita polar, a una altitud de 800 km
SENSORES RADAR
ƒ Sensores activos que emiten su propio haz de energía
ƒ Trabajan en la banda de frecuencias de las microondas
( 0.1 cm a 1 m )
ƒ Máxima transmisividad a través de la atmósfera
• Independencia de la luz solar
•Atraviesa cobertura de nubes
CONDICIONES PARA OBTENER INTERFEROGRAMAS
ƒ Que las dos imágenes estén separadas un número entero de veces
el ciclo orbital completo
ƒ Que las dos imágenes pertenezcan al mismo ciclo orbital
ƒ Que las dos imágenes se hallan tomado con la misma longitud de onda
PHASE UNWRAPPING
ƒ Interferograma es intrínsecamente ambiguo, porque da la parte
fraccional del cambio de fase
ƒ Todos los píxeles tienen una fase en el intervalo:
0 ≤ φ < 1 ciclo
ƒ Con el proceso de phase unwrapping se elimina la componente cíclica,
obteniéndose valores absolutos de elevación del terreno
IMÁGENES SAR
ƒ Resultado del eco recibido para cada pulso emitido por el RADAR
durante la apertura sintética
ƒ Imagen en formato complejo: cada pixel tiene un valor de amplitud
y una fase
ƒ CORRECCIONES RADIOMÉTRICAS
• Eliminar ruido speckle
• Corregir el efecto del patrón de antena
ƒ CORRECCIONES GEOMÉTRICAS
• Errores debidos al relieve: escorzo, solapamiento inverso, sombra
• Se corrigen usando un MDT preciso
• Coversión slant to ground: Se pasa de una proyección inclinada a
la proyección sobre el suelo
INTERFEROMETRÍA SAR (INSAR)
ƒ Interferograma: es el patrón de interferencias causado por la
diferencia en fase entre dos imágenes adquiridas por un SAR en
dos momentos diferentes
ƒ Representa un mapa del cambio
de la distancia entre el terreno y
el instrumento RADAR
Interferograma del Monte Etna
APLICACIÓN DE INSAR A LA MEDIDA DE
DESPLAZAMIENTOS
ƒ La técnica INSAR permite cuantificar desplazamientos del terreno
ƒ Se necesita una imagen anterior al desplazamiento, otra posterior, y
un MDT para eliminar el efecto topográfico
ƒ El interferograma resultante contiene una serie de franjas que
corresponden a una variación de media longitud de onda en la
dirección del vector suelo-satélite
ƒ Para los satélite ERS:
λ = 56 mm
franjas = 28 mm
APLICACIÓN DE INSAR EN SISMOLOGÍA
ƒ Cuantificación de desplazamientos asociados a terremotos,
deformaciones postsísmicas e intersísmicas y asociadas al rebote
elástico
ƒ Determinación de mecanismos focales, simulando modelos de franjas
teóricos
Terremoto de Eureka Valley, 1993
Magnitud 6.1
CONDICIONES PARA APRECIAR DESPLAZAMIENTO
EN UN INTERFEROGRAMA
ƒ Que el desplazamiento en el terreno sea mayor de media longitud de
onda del haz emitido por el RADAR
ƒ Que el desplazamiento tenga una componente en la dirección suelo satélite, que es la que origina el diseño de franjas en el interferograma
ƒ Que el desplazamiento no supere
el umbral de una franja por pixel,
ya que produciría una zona de
incoherencia
Terremoto de Hector Mine, 1999
Magnitud 7.1
EJEMPLOS DE APLICACIÓN EN SISMOLOGÍA
Terremoto de Landers, 1992
Magnitud 7.3
ƒ Interferograma cosísmico
ƒ Interferograma sintético
ƒ Mecanismo de desgarre pero
terremoto muy superficial
ƒ Modelo elástico de dislocaciones
rectangulares en falla vertical
ƒ Aparecen 20 franjas
ƒ De acuerdo en un margen de
dos franjas
ƒ Desplazamiento de 560 mm
EJEMPLOS DE APLICACIÓN EN SISMOLOGÍA
Terremoto de Northridge, 1994
Magnitud 6.7
ƒ Interferograma cosísmico más deformación postsísmica de dos años
ƒ Mecanismo de falla inversa
ƒ Desplazamiento de 50 cm
EJEMPLOS DE APLICACIÓN EN SISMOLOGÍA
Réplica de Landers, 1994
Magnitud 5.1
ƒ Interferograma cosísmico
ƒ Mecanismo de falla inversa
ƒ Desplazamiento de 10 cm
Terremoto de Hector Mine, 1999
Magnitud 7.1
ƒ Interferograma cosísmico
ƒ Permite relacionar con el
terremoto de Landers de 1992
ESTUDIO DE UN TERREMOTO EN ESPAÑA
Terremoto de Mula, 1999
Magnitud 4.8
ƒ Localizado en la falla de Crevillente
ƒ Diferentes mecanismos focales calculados para el terremoto principal
ƒ Ayuda de la interferometría para
determinar el movimiento de falla
responsable, en función de la
deformación en superficie
ESTUDIO DE UN TERREMOTO EN ESPAÑA
Terremoto de Mula, 1999
ƒ Cinco imágenes SAR, tres anteriores
y dos posteriores al terremoto
ƒ Cinco interferogramas cosísmicos
en los que no aparecen franjas de
desplazamiento
Magnitud 4.8
ESTUDIO DE UN TERREMOTO EN ESPAÑA
Terremoto de Mula, 1999
Magnitud 4.8
ƒ Interferogramas sintéticos muestran que un mecanismo de falla
inversa como el 1, produciría una deformación en superficie de
tres cuartos de ciclo: elevación del suelo de 21 mm
ƒ Un mecanismo focal de falla de desgarre como el 5, de componente
horizontal predominante, daría pequeños desplazamientos en la
dirección suelo-satélite, que no se apreciarían en los interferogramas
SATÉLITES EUROPEOS ERS Y ENVISAT
ƒ Instrumento SAR de los satélites ERS-1 y ERS-2:
ƒ Se utiliza en el modo de imagen
ƒ Trabaja en la banda C: 5.3 GHz
ƒ Resolución espacial:
ƒ Acimut: 6 a 30 m
ƒ Profundidad: 26 m
ƒ Área cubierta por la imagen: 102 km2
ƒ Solo se puede usar en el área de una antena de recepción terrestre,
por el gran flujo de datos que produce
ƒ Instrumento ASAR del satélite ENVISAT:
ƒ Trabaja en la banda C
ƒ Productos similares a los de ERS-1 y ERS-2 => CONTINUIDAD
ƒ Apoyo del satélite de telecomunicaciones ARTEMIS:
Elimina el límite del volumen de datos a almacenar
PASOS PRÁCTICOS DE OBTENCIÓN
DE IMÁGENES (1)
1. Selección de la zona sobre cartografía
mediante coordenadas
2. Utilización del programa EOLI-SA
de la Agencia Espacial Européa (ESA).
Coordenadas
Tipo de satélite (ERS-1, ENVISAT, etc)
Tipo de sensor dentro de cada satélite
Fechas de las tomas
PASOS PRÁCTICOS DE OBTENCIÓN
DE IMÁGENES (2)
3. Obtención de listado con las imágenes
disponibles con esos requisitos
4. Seleccionamos por fechas y
si deseamos imágenes ascendentes o descendentes
En algunos casos vemos la imagen en miniatura