Μέθοδος ΒΑΝ

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Η Μέθοδος ΒΑΝ είναι πειραματική μέθοδος που χρησιμοποιείται για την πρόγνωση σεισμών. Η πρόβλεψη των σεισμών σύμφωνα με την μέθοδο ΒΑΝ βασίζεται στη ανίχνευση των σεισμικών ηλεκτρικών σημάτων (SES, Seismic Electric Signals).

Η ομάδα ΒΑΝ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το όνομα ΒΑΝ είναι ακρωνύμιο που σχηματίζεται από τα αρχικά των ονομάτων των τριών Ελλήνων επιστημόνων Παναγιώτης Βαρώτσος, Καίσαρ Αλεξόπουλος και Κωνσταντίνος Νομικός.[1] [2] [3]

Σήμερα η ομάδα ΒΑΝ εδρεύει στο Ινστιτούτο Φυσικής του Στερεού Φλοιού της Γης (Solid Earth Physics Institute - S.E.P.I.) που στεγάζεται στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Ενεργό επιστημονικό προσωπικό του Ινστιτούτου σήμερα είναι ο καθηγητής Παναγιώτης Βαρώτσος, ο επίκουρος καθηγητής Νικόλαος Σαρλής, ο λέκτορας Ευθύμιος Σκορδάς και η δρ. Μαίρη Λαζαρίδου. Από την ευρύτερη ελληνική σεισμολογική κοινότητα η ομάδα ΒΑΝ συνεργάζεται με τον καθηγητή Άκη Τσελέντη του Πανεπιστημίου Πατρών και τον ερευνητή Γεράσιμο Χουλιάρα του Γεωδυναμικού Ινστιτούτου Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Η έντονα ασύμμετρη κρυσταλλική δομή του α-χαλαζία, ο οποίος κρυσταλλώνεται στο τριγωνικό σύστημα, είναι αιτία της πιεζοηλεκτρικής συμπεριφοράς του

Σεισμικά ηλεκτρικά σήματα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα σεισμικά ηλεκτρικά σήματα (SES) εμφανίζονται κατά την μηχανική καταπόνηση των πετρωμάτων στην περιοχή ενός τεκτονικού ρήγματος που προηγείται της θραύσεως και επομένως της εκπομπής σεισμικών κυμάτων. Η παραγωγή τους οφείλεται είτε στην πιεζοηλεκτρική συμπεριφορά πολλών ορυκτών, όπως π.χ. του χαλαζία ή στην μετανάστευση ατελειών του κρυσταλλικού πλέγματος. Έχουν προταθεί τέσσερες υποθέσεις (μοντέλα) για την ερμηνεία παραγωγής SES με τον δεύτερο μηχανισμό. Το πλάτος των SES σχετίζεται άμεσα με το μέγεθος του επικείμενου σεισμού. Ο συσχετισμός επιβεβαιώνεται με την αυτοομοιότητα των SES και του σεισμού που ως δομές fractal περιγράφονται με τον ίδιο νόμο δύναμης ως κρίσιμα φαινόμενα με όρους θερμικής αλλαγής φάσεων δευτέρου είδους. [4] Τα σεισμικά ηλεκτρικά σήματα διαδίδονται με μικρή εξασθένηση κατά μήκος τεκτονικών ρηγμάτων, λόγω της αυξημένης ηλεκτρικής αγωγιμότητας που κατά πάσα πιθανότητα προκαλεί η διείσδυση νερού σε αυτά και ίσως λόγω μηχανισμών που σχετίζονται με τον ιοντικό χαρακτήρα των πετρωμάτων.[5]

Πρόγνωση Σεισμών με τη μέθοδο ΒΑΝ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα σεισμικά ηλεκτρικά σήματα ανιχνεύονται από σταθμούς οι οποίοι αποτελούνται από ηλεκτρόδια βυθισμένα στη γή [Σημ. 1], ενισχυτές και φίλτρα, μεταδίδονται τηλεμετρικά μέσω τηλεφωνικών γραμμών και καταγράφονται στην έδρα της ομάδας ΒΑΝ, στη Γλυφάδα Αττικής. Σήμερα η ομάδα ΒΑΝ είναι σε θέση να συντηρεί μόνο 9 τέτοιους σταθμούς διεσπαρμένους στην ελληνική επικράτεια, έναντι 17 που διέθετε το 1991.[6] Οι σταθμοί ΒΑΝ παρουσιάζουν αξιοσημείωτη χωρική επιλεκτικότητα, π.χ. ο σταθμός IOA των Ιωαννίνων αποκρίνεται σε σεισμικά ηλεκτρικά σήματα που προέρχονται από την περιοχή της δυτικής Πελοποννήσου και του νότιου Ιονίου και παραδόξως όχι σε σήματα που προέρχονται από την την περιοχή των Ιωαννίνων. Με γνώση των πετρωμάτων, της έντασης των ηλεκτρικών σημάτων και κυρίως της επιλεκτικότητας των σταθμών μπορεί να εκτιμηθεί η περιοχή, ο χρόνος και το μέγεθος ενός επερχόμενου σεισμού.

Για διαχωρισμό των SES από τις πάσης φύσεως ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές σε κάθε σταθμό ΒΑΝ υπάρχουν τουλάχιστον δυο δίπολα (ζεύγη ηλεκτροδίων) μεγάλου μήκους (λίγων km) κάθετα μεταξύ τους και επιπλέον μερικά δίπολα μικρού μήκους (δεκάδων ή εκατοντάδων μέτρων). Για να γίνει δεκτό ως SES, ένα ηλεκτρικό σήμα πρέπει να έχει περίπου την ίδια αναλογία τάσεως (V) προς το μήκος του διπόλου (L) σε όλα τα δίπολα του ίδιου προσανατολισμού, ασχέτως του μήκους τους. Σήματα των οποίων ο λόγος V/L είναι σημαντικά διαφορετικός ανάμεσα σε ηλεκτρόδια διαφορετικού μήκους και του ίδιου προσανατολισμού, απορρίπτονται.

Κατά την τελευταία δεκαετία η ομάδα ΒΑΝ προσπαθεί να βελτιώσει την χρονική ακρίβεια των προβλέψεων, ορίζοντας την παράμετρο του "φυσικού χρόνου" (natural time),[7] δηλαδή τον χρονικό δείκτη εξέλιξης του φαινομένου από την εκπομπή σεισμικών ηλεκτρικών σημάτων μέχρι την εκδήλωση του σεισμικού φαινομένου. Τη ροή του φυσικού χρόνου καθορίζει η εξέλιξη της εντροπίας σε ένα σύστημα το οποίο διερευνάται με όρους πολυπλοκότητας. [8] Ο χρόνος στον οποίο γίνονται οι αναλύσεις παύει να είναι γραμμικός και μετασχηματίζεται ακολουθώντας την εξέλιξη της οργάνωσης του συστήματος, αφού πριν έχει γίνει επεξεργασία εξομάλυνσης (detrend). Η ανάλυση στο πεδίο του φυσικού χρόνου εκτιμάται ότι βοηθά στον εντοπισμό των SES ακόμη και σε πολύ υψηλά επίπεδα θορύβου όπου υπάρχει μεγάλη απώλεια πληροφορίας στις καταγραφές [9] και στη συνέχεια, παρακολουθώντας την εξέλιξη της οργάνωσης της σεισμικότητας, δίνει το χρόνο που το σύστημα έχει περάσει σε κρίσιμη φάση και επιταχύνεται προς το σεισμό. Από τη στιγμή της μετάβασης στην κρίσιμη φάση ο σεισμός αναμένεται σε χρόνο από μερικές ώρες ως και λίγες ημέρες. [10] [11] [12] [13]

Η μέθοδος ΒΑΝ έχει υιοθετηθεί επίσης για την μελέτη σεισμών και σεισμικών φαινομένων στην Ιαπωνία. [14]

Πρόσφατα έχει μελετηθεί και και το μαγνητικό πεδίο που ακολουθεί το αντίστοιχο ηλεκτρικό των SES. Το μαγνητικό πεδίο είναι πολύ διεισδυτικό και μπορεί να ανιχνευθεί σήμα πέραν των χώρων επιλεκτικότητας των SES. Εκτιμάται ότι η παρακολούθηση των μαγνητικών διαταραχών δίνει προσεισμικό σήμα για υποθαλάσσιους σεισμούς [15]. Η ποιότητα του σήματος των μαγνητικών διαταραχών είναι παρόλα αυτά υποβαθμισμένη σε σχέση με αυτή των SES. Μπορεί όμως να χρησιμοποιηθεί η διαφορά χρόνου με την οποία καταγράφονται τα δύο σήματα ώστε να υπολογίζεται η απόσταση του επικέντρου. [16]

Πειραματική διερεύνηση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η παραγωγή σεισμικών ηλεκτρικών σημάτων έχει μελετηθεί πειραματικά σε εργαστηριακές συνθήκες από τον αναπληρωτή καθηγητή του Εργαστηρίου Στερεάς Κατάστασης Πανεπιστημίου Αθηνών Βασίλειο Χατζηκωντή και την Κλαίρη Μαυρόματου.[17] [18] Στα πειράματα αυτά διάφορα πετρώματα κομμένα σε μορφή κύβου μεγέθους ως δύο περίπου εκατοστών υποβάλλονται σε ελεγχόμενη καταπόνηση σε πρέσα σύνθλιψης. Ταυτόχρονα καταγράφονται οι ηλεκτρομαγνητικές και ακουστικές εκπομπές του πετρώματος μέχρι τη στιγμή της θραύσης. Η διάταξη στο σύνολό της είναι προστατευμένη από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Τα αποτελέσματα του Χατζηκωντή συμφωνούν με τα αποτελέσματα της παρατήρησης στο πεδίο (δηλαδή σε σεισμικά φαινόμενα). Συγκεκριμένα διαπιστώνεται ότι όταν το πέτρωμα δώσει ηλεκτρικό σήμα πιεζόμενο, αν παραμείνει στην ίδια πίεση θα οδηγηθεί οπωσδήποτε σε θραύση. Αν όμως η πίεση ελαττωθεί, η θραύση είτε θα καθυστερήσει είτε δε θα γίνει. Αν αυξηθεί η πίεση, τότε η θραύση θα συμβεί ενωρίτερα από τον αναμενόμενο χρόνο, ο οποίος εξαρτάται και από την φύση του υλικού. Τέλος αν το πέτρωμα δεν έχει καταπονηθεί σε βαθμό που να δώσει ηλεκτρικό σήμα, τότε δεν θα συμβεί θραύση ακόμα και αν η πίεση παραμείνει για μακρό διάστημα.

Μεταφέροντας τα ευρήματα αυτά στα τεκτονικά ρήγματα, σημειώνεται ότι οι τάσεις που προκαλούνται λόγω των μετακινήσεων των τεκτονικών πλακών σπάνια υποχωρούν πριν την θραύση (σεισμό). Επομένως η εκπομπή σεισμικών ηλεκτρικών σημάτων ακολουθείται σχεδόν πάντα από σεισμό.

Κριτική στη μέθοδο ΒΑΝ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μέθοδος ΒΑΝ αντιμετωπίσθηκε σχεδόν εξ αρχής επικριτικά από τους Έλληνες σεισμολόγους. Οι σχετικές συζητήσεις ήταν έντονες και απασχόλησαν κατά καιρούς τα ΜΜΕ. Ιδιαίτερα αρνητικές απόψεις εκφράσθηκαν από τους Γ. Παπαζάχο, Ι. Δρακόπουλο και Γ. Σταυρακάκη. Αντίθετα ο Α. Τσελέντης αποδέχεται τα ευρήματα της ομάδας ΒΑΝ.[19] Οι επικρίσεις εκφράσθηκαν τόσο μέσα από επιστημονικά περιοδικά [20] [21] όσο και στα ΜΜΕ. [22] Η ομάδα ΒΑΝ δημοσίευσε απαντήσεις στην κριτική, τουλάχιστον σε αυτήν που έγινε μέσω επιστημονικών περιοδικών. [23] [24]

Η αξιοπιστία, ακρίβεια και χρησιμότητα της μεθόδου ΒΑΝ έγιναν αντικείμενο έντονων επιστημονικών συζητήσεων από τα μέλη της διεθνούς σεισμολογικής κοινότητας στα μέσα της δεκαετίας 1990, και οι οποίες καταγράφηκαν και συνοψίσθηκαν στο βιβλίο "A Critical Review of VAN" από τον Sir James Lighthill.[25]

Έντονα αρνητική θέση έλαβαν ο R. J. Geller, ο οποίος πιστεύει ότι η πρόγνωση των σεισμών είναι εγγενώς αδύνατη,[26] και ο M. Wyss. [27] Την άποψη ότι η πρόγνωση των σεισμών είναι αδύνατη διατύπωσε επίσης αργότερα ο Y. Y. Kagan. [28]

Αντίθετα, οι στατιστικές αναλύσεις που δημοσίευσαν οι Park, Stauss και Aceves [29] καθώς και ο K. Hamada [30] δείχνουν ότι οι προβλέψεις της ομάδας ΒΑΝ μπορούν να συσχετισθούν θετικά με συγκεκριμένους σεισμούς.

Αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Varotsos, P., Alexopoulos, K., and Nomicos, K. (1981). "Seismic electric currents" (στα English). Πρακτικά της Ακαδημίας Αθηνών 56: 277-286. 
  2. Varotsos, P., Alexopoulos, K., Nomicos, K., Papaioannou, G., Varotsou, M., Revelioti-Dologlou, E. (1981). "Determination of the epicenter of impending earthquakes from precursor changes of the telluric current". Πρακτικά της Ακαδημίας Αθηνών 56: 434-446. 
  3. Varotsos, P., Alexopoulos, K., and Nomicos, K. (1982). "Electrotelluric precursors to earthquakes". Πρακτικά της Ακαδημίας Αθηνών 57: 341-363. 
  4. Άκης Τσελέντης (1997). Σύγχρονη Σεισμολογία. 2. Αθήνα: Παπασωτηρίου. σελ. 689-696. ISBN 960-7510-42-9. 
  5. P. Varotsos, N. Sarlis, M. Lazaridou, and P. Kapiris (1998). "Transmission of stress induced electric signals". Journal of Applied Physics 83: 60-70. 
  6. P. Varotsos and M. Lazaridou (1991). "Latest aspects of earthquake Prediction in Greece based on Seismic Electric Signals. I". Tectonophysics 188: 322. 
  7. P. Varotsos, N. Sarlis, E. Skordas (2001). "Spatio-temporal complexity aspects on the interrelation between seismic electric signals and seismicity". Πρακτικά της Ακαδημίας Αθηνών 79: 294-321. 
  8. P. A. Varotsos, N. V. Sarlis, E. S. Skordas and M. S. Lazaridou (2006). Comments on the entropy of seismic electric signals under time reversal. 
  9. E. S. Skordas, N. V. Sarlis, and P. A. Varotsos (2010). Effect of significant data loss on identifying electric signals that precede rupture by detrended fluctuation analysis in natural time. 
  10. P. Varotsos and M. Lazaridou (1991). "Latest aspects of earthquake Prediction in Greece based on Seismic Electric Signals. I". Tectonophysics 188: 321-347. 
  11. P. Varotsos, K. Alexopoulos and M. Lazaridou (1993). "Latest aspects of earthquake prediction in Greece based on Seismic Electric Signals II". Tectonophysics 224: 1-37. 
  12. P. Varotsos, N. Sarlis, E. Skordas, and M. Lazaridou (2003). "Determination of the epicentral distance of an impending earthquake from the rise time of Seismic Electric Signals". Studying the Earth from Space 5: 3-5. 
  13. P. Varotsos (2006). "What happened before the last five strong earthquakes in Greece". Proc. Jpn. Acad. Ser. B 82: 86-91. 
  14. Uyeda, S., M. Kamogawa, and H. Tanaka (2009). "Analysis of electrical activity and seismicity in the natural time domain for the volcanic-seismic swarm activity in 2000 in the Izu Island region, Japan". J. Geophys. Res. 114: B02310. doi:10.1029/2007JB005332.  [1]
  15. V. S. Ismaguilov, Yu. A. Kopytenko, K. Hattori, P. M. Voronov, O. A. Molchanov and M. Hayakawa (2001). "ULF magnetic emissions connected with under sea bottom earthquakes". Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 1: 23-31. doi:10.5194/nhess-1-23-2001. 
  16. P. A. Varotsos, N. V. Sarlis and E. S. Skordas (2010). Detrended fluctuation analysis of the magnetic and electric field variations that precede rupture. 
  17. V. Hadjicontis, C. Mavromatou, T. N. Antsygina and K. A. Chishko (2007). "Mechanism of electromagnetic emission in plastically deformed ionic crystals". Phys. Rev. B 76. doi:10.1103/PhysRevB.76.024106. 
  18. V. Hadjicontis, K. Eftaxias, and P. Varotsos (1988). "Thermodynamic properties of defects in crystals calculated on the basis of the bulk elastic data". Phys. Rev. B 37: 4265–4266. doi:10.1103/PhysRevB.37.4265. 
  19. Άκης Τσελέντης (1997). Σύγχρονη Σεισμολογία. 2. Αθήνα: Παπασωτηρίου. ISBN 960-7510-42-9. 
  20. Stavrakakis, G. and Drakopoulos, J. (1996). "The VAN method: Contradictory and misleading results since 1981". Geophysical Research Letters 23 (11): 1347-1350. doi:10.1029/95GL03546. 
  21. Drakopoulos, J. and Stavrakakis, G. (1996). "A false alarm based on electrical activity recorded at a VAN-station in Northern Greece in December 1990". Geophysical Research Letters 23 (11): 1355-1358. doi:10.1029/95GL03547. 
  22. Γ. Σταυρακάκης (1999). «Γιατί είναι άχρηστο το ΒΑΝ». http://www.mjourney.com/news/News_from_Greece/795.GIATI_EINAI_AXRHSTO_TO_BAN.shtml. 
  23. Varotsos, P., Eftaxias, K. and Lazaridou, M. (1996). "Reply to "The VAN method: Contradictory and misleading results since 1981", by G. Stavrakakis and J. Drakopoulos". Geophysical Research Letters 23 (11): 1351-1354. doi:10.1029/96GL01438. 
  24. Varotsos, P., Eftaxias, K. and Lazaridou, M. (1996). "Reply to "A false alarm based on electrical activity recorded at a VAN-station in Northern Greece in December 1990″, by J. Drakopoulos and G. Stavrakakis". Geophysical Research Letters 23 (11): 1359-1362. doi:10.1029/96GL00911. 
  25. Sir James Lighthill, επιμ. (1996). A Critical Review of VAN - Earthquake Prediction from Seismic Electrical Signals. London, UK: World Scientific Publishing Co Pte Ltd. ISBN 978-9810226701. http://www.worldscibooks.com/engineering/3006.html. 
  26. Geller, R.J. (1996). «VAN: A critical evaluation». Sir James Lighthill. A Critical Review of VAN - Earthquake Prediction from Seismic Electrical Signals. London, UK: World Scientific Publishing Co Pte Ltd. σελ. 155-238. ISBN 978-9810226701. http://www.worldscibooks.com/engineering/3006.html. 
  27. Wyss, M. (1996). «Brief summary of some reasons why the VAN hypothesis for predicting earthquakes has to be rejected». Sir James Lighthill. A Critical Review of VAN - Earthquake Prediction from Seismic Electrical Signals. London, UK: World Scientific Publishing Co Pte Ltd. σελ. 250-264. ISBN 978-9810226701. http://www.worldscibooks.com/engineering/3006.html. 
  28. Yan Y. Kagan (1997). "Special section-assessment of schemes for earthquake prediction; Are earthquakes predictable?". Geophysical Journal International 131: 512. http://moho.ess.ucla.edu/~kagan/GJI_1997.pdf. 
  29. Park, S.K. (1996). «Some observation about the statistical significance and physical mechanisms of the VAN method of earthquake prediction, Greece». Sir James Lighthill. A Critical Review of VAN - Earthquake Prediction from Seismic Electrical Signals. London, UK: World Scientific Publishing Co Pte Ltd. σελ. 267-285. ISBN 978-9810226701. http://www.worldscibooks.com/engineering/3006.html. 
  30. Kazuo Hamada (1996). «Re-examination of statistical evaluation of the SES prediction in Greece». Sir James Lighthill. A Critical Review of VAN - Earthquake Prediction from Seismic Electrical Signals. London, UK: World Scientific Publishing Co Pte Ltd. σελ. 286-291. ISBN 978-9810226701. http://www.worldscibooks.com/engineering/3006.html. 

Σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Πρόκειται για μη πολωμένα ηλεκτρόδια χλωριούχου μολύβδου (Pb/PbCl2)

Εξωτερικές συνδέσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Πρόγνωση σεισμών της Ελληνικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).