A nepáli földrengés hatása az ionoszférára

Precíz műholdas helymeghatározó mérések szerint a földrengés után lökéshullámok érték el a felsőlégkört is.

Április 25-én 7,8-as erősségű földrengés történt Nepálban. A több ezer halálos áldozattal és az épületekben hatalmas károkkal járó természeti katasztrófa nyomán elmozdult a földfelszín, függőleges irányban akár 1 m-rel, vízszintesen helyenként 2-3 m-rel is. Mindezeket az esemény után nagyon hamar ki lehetett mutatni műholdas mérésekkel – a globális helymeghatározó műholdrendszerek (GNSS), például az amerikai GPS és az orosz GLONASSZ, valamint radaros földmegfigyelő műholdak, például az európai Sentinel-1A segítségével.

Kiderült az is, hogy a földmozgás periodikus zavarokat okozott az ionoszférában. A Föld légkörének ez a felső tartománya kb. 60 km felszín feletti magasságban kezdődik. Felső határa még bizonytalanabb és időben változó is, akár 1000 km-ig is nyúlhat. A ritka ionoszférában elektromosan töltött részecskék találhatók. Ezek aktuális állapotára jellemző mérőszám ez egységnyi felületű függőleges oszlopban található elektronok teljes száma (TEC), más néven oszlopsűrűsége.

A töltött részecskékből álló plazma késleltető hatással van a rajta áthaladó rádióhullámokra, így a navigációs műholdakról kibocsátott és később a földi vevőberendezések által felfogott jelekre is. Az ionoszférikus késés függ a rádiósugárzás frekvenciájától. A legpontosabb helymeghatározó alkalmazásokhoz ezt is figyelembe kell venni. Ahol olyan tudományos igényű GPS (és GLONASSZ) vevőberendezéseket telepítettek, amelyeknek a pontos helyzete ismert, ott a mérésekből – megfelelően precíz modelleket és erre alkalmas számítógépes eljárást használva – következtetni tudnak az ionoszféra elektrontartalmában bekövetkező kis változásokra is.

Ezt tette a nepáli földrengést követően a NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornia) Komjáthy Attila vezette kutatócsoportja is. A földrengés epicentrumától mintegy 640 km-re, a tibeti Lhásza mellett működő, a globális hálózat többi állomásához hasonlóan másodpercenként méréseket végző GPS-GLONASSZ állomás adatait elemezték. A LHAZ jelű állomás egyébként része a Nemzetközi GNSS Szolgálat (International GNSS Service, IGS) egész bolygónkra kiterjedő hálózatának.

A földrengés időpontját a felső grafikonon függőleges vonallal jelölték meg. Mintegy 21 perccel később az ionoszféra elektrontartalmában (a függőleges tengelyen relatív egységekben mérve) periodikus változások jelentek meg. Az alsó ábra tanúsága szerint a légkör felső részéig eljutó lökéshullámok perióduselemzése 2 perc és 8 perc körüli értékeket szolgáltatott. (Kép: NASA / JPL / Ionosphere Natural Hazards Team)

A nagy természeti katasztrófák, mint a mostani földrengés, de akár vulkánkitörések, tengeri szökőárak felsőlégkörre gyakorolt hatásainak vizsgálata azért fontos, mert egy-egy ilyen alkalommal értékes mérési adatokat lehet szerezni a lökéshullámok terjedéséről. Így az erre vonatkozó fizikai modelleket finomíthatják. A vizsgálatok gyakorlati célja, hogy a jövőben akár ezeket a fajta GNSS méréseket is be tudják építeni olyan, a katasztrófa utáni figyelmeztető rendszerekbe, amelyek például a szökőár nagyságára és időbeli lefolyására vonatkozó pontos és gyors információval életeket menthetnek.

Kapcsolódó cikkek:
A nepáli földrengés hatása a felszínre
A GOCE „meghallgatta” a japán földrengést
Sarki fény és GPS

Kapcsolódó linkek:
A nepáli földrengés hatása az ionoszférára (GPS World)