Geo-Sentinel

Hála a Sentinel-1 műholdaknak és a gyors adatfeldolgozásnak, néhány nap alatt teljes képet kaptak az olaszországi földrengést követő felszínmozgásokról.

A Richter-skála szerint 6,5-es erősségű rengés október 30-án volt Olaszország középső részén. Ahogy az elmúlt napokban már beszámoltunk róla, a Perugiától 65 km-re délkeletre fekvő régióban jelentős épületkárok keletkeztek, sok ember megsérült, illetve elveszítette otthonát.

Milyen átalakító hatással volt a természeti katasztrófa a környező felszínre? Ennek vizsgálatára módot ad az apertúraszintézis elvén működő radaros műholdak adatainak interferometrikus feldolgozása. Arról van szó, hogy összehasonlítják az adott területről a földrengést megelőzően és közvetlenül utána készített radarméréseket. Egy-egy ilyen méréspárból a felszínnek a műholdirányú elmozdulására lehet következtetni. Az európai Copernicus program poláris pályán keringő C-sávú radarműhold-párjának tagjai, a Sentinel-1A és -1B hat naponta követik egymást egy adott terület fölött, ugyanabból az irányból (északról délre, vagy délről északra) elrepülve. Az első eredmények – amiket mi is ismertettünk – az egyik repülési irányra vonatkoztak, és helyenként akár 70 cm-t elérő műholdirányú felszínmozgásra utaltak.

Azóta sikerült begyűjteni és feldolgozni a másik repülési irányból származó adatokat a rengés utánról is. Mivel a műholdak a radarjeleiket nem függőlegesen, hanem oldalirányban bocsátják ki a Föld felé, a geometriai elrendezés miatt a kétféle interferométeres feldolgozás eredménye alapján a szakemberek információt nyerhetnek a felszínmozgás függőleges, illetve kelet–nyugati irányú összetevőiről is. A 36 éve a legerősebb olaszországi földrengés esetében az alábbi térképek mutatják ezeket. A műholdradaros eredmények nagy előnye, hogy nem csak néhány mérési pontra, de egy kiterjedt felszíndarabra szolgáltatnak adatokat. A Sentinel esetében ehhez még a gyorsaság is járul. A két műholdat tartalmazó rendszer tervezésének köszönhetően mindkét irányban 6-6 naponta készülnek új mérések. Az adatok a mérések után órákon belül szabadon hozzáférhetők, így a szakembereknek azonnal lehetőségük van a feldolgozásra.

A Sentinel-1 mellett más radaros műholdak is szolgáltatnak adatokat, például az X-sávú olasz COSMO-SkyMed rendszer.

Az Appennini-félszigeten gyakoriak a földrengések, számos törésvonal húzódik itt. Az ok a földkéreg kőzetlemezeinek lassú, folyamatos mozgása. Eközben mechanikai feszültség halmozódik fel, ami időnként a törésvonalak mentén rengések formájában felszabadul, miközben a lemezdarabok hirtelen, nagy mértékben el is mozdulnak egymáshoz képest. Ebből adódik a műholdradar-interferometriás módszerrel jól kimutatható felszínváltozás.

A térség tektonikáját meghatározza az Afrikai-lemez közeledése és ütközése az Eurázsiai-lemezzel. Ezen belül az ütközőzónában levő kisebb darabok, mikrolemezek mozgása alapvető. A mostani eseményért is az Adria-mikrolemez a felelős, amely nem csak az Appennini-félsziget, de Közép-Európa és így Magyarország tektonikáját is meghatározza. Ez a Nyugati-Alpokban elhelyezkedő pólus körüli az óramutató járásával ellentétes elfordulást mutat. A mostani földrengés helyén, Olaszország közepén ez széthúzó jellegű deformációnak felel meg. A felső ábrán látható műholdradaros elmozdulástérképről is leolvasható, hogy a törésvonal keleti oldalán még keletebbre, a nyugat oldalon az ellenkező irányba történt jelentős elmozdulás. A jelentős süllyedés a két terület között következett be (alsó ábra).

Az Adria-mikrolemez mozgása egyébként a „másik oldalon” az Alpokkal és a Dinaridákkal való ütközésben nyilvánul meg. A Pannon-medencében ez jellemzően kelet–nyugati, északkelet–délnyugati irányú összenyomódást okoz a több évtizedes műholdas helymeghatározó (GPS) mérések szerint. Az Alpokon és Dinaridákon túl is még megmaradó mozgási energiát nyeli el a Pannon-medence, s ez az, ami Magyarország földrengés-tevékenységéért felelős. Ez ugyanakkor szerencsére jóval elmarad az olaszországitól, ahol a közeli jövőben is számítani kell akár hasonló magnitúdójú rengések előfordulására.

Kapcsolódó linkek:

• A Sentinel-1 műholdakkal kelet–nyugati elmozdulásokat detektáltak az olaszországi földrengés nyomán (ESA)
• Itália ismét megmozdult (Sentinel blog)
• A GPS technika csúcspontossága: kéregmozgás-vizsgálat (1. rész) (Űrvilág)
• A GPS technika csúcspontossága: kéregmozgás-vizsgálat (2. rész) (Űrvilág)

Október 30-án a kora reggeli órákban újabb nagy földrengés rázta meg Olaszország középső részét – 1980 óta a legerősebb.

A rengés a Richter-skála szerint 6,5-es erősségű volt. Az első jelentések szerint halálos áldozatokat nem követelt, de számos súlyos sérültet igen, és a romok alatt is rekedhettek emberek. A rengés, amelynek epicentruma Perugia városától kb. 65 km-re délkeletre, Rómáról pedig kb. 120 km-re északkeletre volt, nem messze történt attól a helytől, ahol augusztus végén már megmozdult a föld. Az a rengés akkor közel 300 halálos áldozatot követelt. Az épületekben ezúttal is hatalmas kár keletkezett, Norcia városában és a környékbeli településeken számos régebbi épület – köztük templomok, műemlékek – teljesen összeomlott. A térségben már a megelőző napokban is észleltek erős előrengéseket. Összesen 30 ezer ember maradt fedél nélkül.

Az európai Copernicus program apertúraszintézises radarműholdjainak egyik alkalmazási területe, hogy felmérje az ilyen természeti katasztrófák következtében létrejött felszíni elmozdulást. Ehhez interferométeres módszert használnak, a rengés előtt és után ugyanazon terület fölött végzett radarmérések fázisinformációjából készítik el az elmozdulás részletes térképét. Az alábbi ábrát a Sentinel-1B műhold október 26-án, valamint a Sentinel-1A november 1-jén végzett mérései alapján készítették el. (A Sentinel-1 műholdpáros két tagja azonos műszerezettséggel repül alacsony poláris pályán, de egymással átellenben a Föld körül. Így 6 naponta tudnak megfigyeléseket végezni ugyanazon területről, ugyanabból a helyzetből.)

Rövidesen, ahogy a Sentinel-1 műholdak ismét, de más irányban is elhaladnak Olaszország felett, részletesebb képet is lehet majd kapni az elmozdulások természetéről. A Sentinel mérései és gyors, szolgálatszerű feldolgozásuk korábban elképzelhetetlen mértékben járul hozzá a kutatásokhoz. A szakemberek szerint további rengésekre is lehet számítani ebben a régióban. Ezeknek a pontos helyét és idejét azonban lehetetlen előre jelezni. A Norcia közelében most kipattant rengés helye az augusztusi 6,2-es erősségű, és az előző heti, 6,1-es magnitúdójú földmozgások helyszínei közé esik, és várható volt, hogy a kéregben felhalmozódott feszültség előbb-utóbb itt is felszabadul. A környéken, az Appenninek vonalában két egymáshoz közeli törésvonal (Laga és Vettore) is húzódik. Az előző rengések a felszín alatt 5-6 km-es mélységben pattantak ki, a mostaninak a fészke kicsit mélyebben, 9 km-re volt. Az elemzések szerint még nagyobb mélységből is számíthatnak földerengésekre a nem túl távoli jövőben, ami aggodalomra adhat okot.

Kapcsolódó cikkek:

• Az október 30-ai olaszországi földrengés hatásának feltérképezése (ESA)
• Maradtak még szeizmikus kockázatok a földrengés után (BBC)
• Még egyszer az olaszországi földrengésről – a Sentinel-1-gyel, részletesebben (Sentinel blog)
• Az olaszországi földrengés hatása a Sentinel-1 műholdakkal (Sentinel blog)
• Az olaszországi földrengés hatásának japán műholdradaros detektálása (Sentinel blog)

Az augusztus 24-én Olaszország középső részén, Rómától mintegy 140 km-re északkeletre bekövetkezett 6,2-es magnitúdójú földrengés hatásairól korábban már bemutattunk két gyors műholdradar-interferometriás eredményt. Az egyik tanulmányhoz a japán Daichi-2 (ALOS-2) műhold L-sávú radarméréseit használták fel. A másik az európai Sentinel-1 műholdpáros két tagjával a katasztrófa előtt és közvetlenül utána végzett méréseken alapult. Ez utóbbi még csak részleges lefedettséget adott a földrengéssel érintett területről. Most közzétették az első, immár a teljes területre vonatkozó előzetes eredményeket. A vizsgálat céljára a Sentinel-1A és -1B műholdakkal augusztus 15-én, 21-én és 27-én készült C-sávú méréseket használtak fel.

Az első képen a megszokott interferogram látható Olaszország egy jelentős részéről, amely az augusztus 15. és 27. közötti műholdirányú felszínváltozásokat illusztrálja. A deformáció mértékét a színskála mutatja, ahol a szivárvány színeinek egy ciklusa egy fél hullámhossznak (2,8 cm) felel meg. A kinagyított részleten sárga csillaggal bejelölték a 6,2-es erősségű földrengés epicentrumát, és tőle északnyugatra a legerősebb utórengés helyszínét is.

A következő képpáron a felszín deformációját igyekeztek egymásra merőleges irányú összetevőkre bontani. Erre az adott lehetőséget, hogy a műholdak a terület fölött kétféle irányban – alkalmanként nagyjából északról délre, vagyis „lefelé”, illetve délről északi irányba („felfelé”) – is elhaladnak, és ilyenkor eltérő szögekben látnak rá a felmérendő felszíndarabra. A bal oldalon a függőleges irányú elmozdulás térképe látható, helyenként akár 20 cm-es süllyedéssel. (A színskála magyarázata a térkép alatt; a piros a süllyedést, a zöld a változatlan magasságú helyeket jelöli.) A jobb oldalon a kelet–nyugati irányú elmozdulások összetett képet mutatnak. Itt a kék szín árnyalatai a nyugati, a sárga és piros a keleti irányú elmozdulásra utalnak. Van, ahol a változás mértéke elérte a 16 cm-t. A földrengésért felelős törésvonalak helyét külön megjelölték a térképen.

Végül az utolsó ábra azt mutatja, hogy a Sentinel-1 műholdradar-interferometriás mérések felhasználásával végzett számítások szerint a korábban felhalmozódott és most kipattant feszültség hatására hol és mekkora elcsúszás történt a mélyben, a törésvonalak mentén a kőzetlemez-darabokban. Ez főleg két helyre koncentrálódott, és elérte az 1 m-es mértéket (a két kék folt a térképen). Fekete pontokkal a még megmaradt feszültség felszabadulását követő utórengések epicentrumait jelölték az ábrán. Ezek is főleg a kékkel ábrázolt két helyszín körül sorakoznak. A vörös csillag a fő rengés, a zöldek a nagyobb (legalább 4,3-as magnitúdójú) utórengések helyét jelölik.

Kapcsolódó link:

• További adatok a Sentinel-1-től az olaszországi földrengésről (ESA)

Tegnapi bejegyzésünkben bemutattuk a japán ALOS-2 műhold adatai alapján készült műholdradar-interferometriás vizsgálat eredményeit az augusztus 24-én bekövetkezett közép-olaszországi földrengés felszínmódosító hatásáról. Nem kellett sokat várni arra, hogy az európai Sentinel-1 műholdakkal is elvégezzenek egy hasonló elemzést. A gyorsaság azon is múlik, hogy milyen hamar repül el a terület felett a műhold. A japánoknak az ALOS-2 esetében szerencsésen jött ki a lépés. A Sentinel-1 immár két műholdból áll, az A és a B jelűből. Ez utóbbinak a teljes beüzemelése, ellenőrzése ugyan még nem ért véget, de méréseket már végez. (Szolgálatszerű rendelkezésre állását szeptembertől ígérik.)

A Sentinel-1B augusztus 20-án, a Sentinel-1A pedig 26-án tudta megfigyelni a földrengés sújtotta vidéket, de a területnek csak egy részét, mivel az éppen az egyébként 250 km széles lefedettségi sáv szélére esett. (Újabb, immár az egész érintett területet lefedő radarmérések innen augusztus 27-ére várhatók.)

Az alábbi képen látható a két mérésből alkotott interferogram. A színskála változása itt is a felszín elmozdulására utal. A C-sávú Sentinel-1 mérések esetében egy színciklusnak 2,8 cm (vagyis a radarhullámok fél hullámhosszának megfelelő) műholdirányú elmozdulás felel meg. A leolvasható maximális érték így megközelíti a 20 cm-t.

Kapcsolódó link:

• Az olaszországi földrengést követő felszínváltozás a Sentinel-1 műholdakkal (ESA)