VARION, un nuovo approccio per la stima in tempo reale di anomalie ionosferiche indotte dai terremoti: applicazioni, benefici e problemi aperti

Abstract

È ormai noto che i terremoti possano provocare onde atmosferiche capaci di propagarsi fino alla ionosfera sotto forma di Coseismic
Ionospheric Disturbances (CIDs). Esse sono causate dalle onde acustiche prodotte sia in prossimità dell’epicentro (entro 500 km) sia
da quelle innescate dalle onde di Rayleigh, onde di superficie che si propagano lontano da esso. Tale fenomeno può essere
evidenziato attraverso l’utilizzo delle osservazioni del segnale GNSS, in particolare attraverso la determinazione del contenuto di
elettroni liberi presenti nella ionosfera (Total Electron Content, TEC). In questo contesto, l’Area di Geodesia e Geomatica (AGG)
dell’Università “Sapienza” di Roma, in collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha sviluppato un nuovo
algoritmo per la determinazione del valore di TEC in tempo reale: il VARION (Variometric Approach for Real-Time Ionosphere
Observation). L’obiettivo del presente lavoro è illustrare brevemente l’algoritmo e mostrarne la sua validazione sui dati registrati
durante il terremoto di magnitudo 8.3 avvenuto il 16 settembre del 2015 in Cile. Nelle serie temporali, i valori dello sTEC (slant
TEC, ovvero TEC sulla linea di vista), stimati tramite il VARION, presentano dei picchi riconducibili al terremoto. Ciò è evidente
anche nelle cosiddette “odocrone”, che rappresentano lo sTEC in funzione del tempo e della distanza dall’epicentro del terremoto,
nelle quali il ben definito pattern obliquo è imputabile ancora una volta al terremoto. Tale variazione risulta palese soprattutto nei
quadranti posti a nord dell’epicentro. Si è dimostrato inoltre come tale asimmetria nord-sud, ben evidenziata anche nei grafici delle
variazioni spazio-temporali di sTEC, sia dovuta alla diversa energia rilasciata dal terremoto nelle due direzioni. I risultati illustrati,
sebbene ottenuti a posteriori, dimostrano che il VARION può ben identificare le perturbazioni ionosferiche indotte dai terremoti ed è
adatto ad applicazioni in tempo reale.