Post on 01-May-2015
Analisi delle fluttuazione nei valori di resistività
apparente misurate in Val d’Agri
(Appennino Meridionale)
associate a possibili effetti di sorgente
Balasco M.(1), Lapenna V.(1), Romano G.(1), Telesca L.(1), Siniscalchi A.(2)
(1) Istituto di Metodologie per l’Analisi Ambientale, Consiglio Nazionale delle Ricerche(IMAA-CNR), C/da S. Loja, 85050, Tito Scalo (PZ), Italy
(2) Dipartimento di Geologia e Geofisica, Università di Bari, Campus Via Orabona, 70126 Bari, Italy
Rete di Monitoraggio Magnetotellurico in VDARete di Monitoraggio Magnetotellurico in VDA
MN:Marsico Nuovo 2007CR: Campo Reale 2008BA: Barricelle 2003-2005VA: Villa d’Agri 2007TR: Tramutola 2006-2008
Il metodo magnetotellurico/ScopiIl metodo magnetotellurico/Scopi
Eij (,t) = Zij (,t)Hij (,t)Eij (,t) = Zij (,t)Hij (,t)
Eij (,t) = Zij (,t)Hij (,t) + Eij (,t) = Zij (,t)Hij (,t) +
Scopo della nostra attività di monitoraggio: studio della “curva caratteristica” di app del sito di misura 2
,, tZt ijoMT
ija
È una tecnica geofisica passiva: attraverso lo studio della propagazione del campo geomagnetico naturale terrestre si determinano le proprietà elettriche del sottosuolo
Esso si basa sulla misura simultanea delle variazioni delle componenti di H e di E in superficie, legate alla funzione di trasferimento Z, da cui si ricava la resistività del sito investigato in funzione della frequenza.
Ripetendo le osservazioni nel tempo e nello stesso sito, se non avvengono cambiamenti significativi della resistività, la funzione di trasferimento del sito non cambia.
È necessario applicare tecniche robuste di analisi atte a definire la stabilità e l’accuratezza delle stime di resistività riuscendo a definire, alla comparsa di una variazione significativa del segnale, quale ne sia l’origine.
Stazione di Monitoraggio Magnetotellurico in VDA
Ey
Ecommon
Ex
50 m
50 m
Hx
Hy
I datiI dati
periodo di misura analizzato: luglio 2007 – settembre 2008
campionamento continuo a 6.25Hz
subset : 24 ore: n = 394
stima delle curve di resistività apparente nel range di frequenze 0,74473-238,31273 sec: metodi di analisi robusti (Egbert and Booker, 1986)
Metodologie d’analisiMetodologie d’analisi
Studio delle fluttuazioni dei segnali (t, T)
Variogrammi
))((
)))(())((()(
,
,,,
yxc
yxcyxiyxi TLog
TLogTLogT
Curva caratteristica MT di resistività apparenteCurva caratteristica MT di resistività apparente
Ottenuta calcolando per ogni frequenza la mediana
delle serie temporali di resistività
1 10 100
1
10
100
period (T)
Ohm
*m
xy
yx
c(T)
variogramma (set 24h) Tramutola rxy
giorni
Lo
g(P
eri
od
)(s
)
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
1.5
2
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
data missing: 7%
)()()()( TTTT cici
10s fluttuazione minore
periodicità annuale superficiale
periodicità di 28 giorni profonda
mappa significatività giornaliera Tramutola rxy
Giorno
Lo
g(P
eri
od
)(s
)
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
1.5
2
0
1
Metodologie d’analisiMetodologie d’analisi
Detrend Fluctuation AnalysisDFA, Peng 1995
Individuazione di leggi scala
Detrend Fluctuation Analysis Detrend Fluctuation Analysis
nnF
kykyN
nF
xixky
kxN
x
N
k
n
k
i
ave
N
k
ave
)(
)()(1
)(
)()(
)(1
1
2
1
1
x(i) = serie temporale di resistività apparentei=1,2,…,N N = lunghezza della serie
xave = valor medio della serie
la serie viene integrata
la serie viene divisa in finestre di lunghezza n e calcolato il trend lineare locale yn(k)
il fit lineare y(k) complessivo della serie viene sottratto a quello locale yn(k)
Se F(n) è una funzione power-law di n possiamo descrivere la fluttuazione in termini di
rappresenta la pendenza del fit lineare di Log[F(n)] in funzione di Log(n)
Per tutte le serie temporali ad ogni frequenza è stato calcolato l’
Un unico trend è stato ottenuto a corto periodo (0.74-1.46 sec) e a lungo periodo (>163,84 sec).
0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
unique
=0.73+-0.01
T=0.93 s
Log 10
(F(n
))
Log10
(n)
> 0.5 segnale correlato positivamente
= 0.5 segnale non correlato (white noise)
< 0.5 segnale correlato negativamente
Per 1.46<Ti<163,84 si osservano trend diversi a piccola e grande scala cross-over a 26-31 giorni
0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
large
=1.31+-0.08small
=0.77+-0.02
Lo
g 10(F
(n))
Log10
(n)
small time scale large tima scale
T = 8.62 s
1 10 1000,0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,8XY-component
Fluttuazioni Gaussiane (=0.5)
Periodo (T)
unica scala piccola scala grande scala
>0.5 fino a T 30-40s
Gli andamenti degli a
piccola e grande scala
corrispondono alle
dinamiche superficiali e
profonde osservate nei
variogrammi.
cross-over 15sec
Onde magnetoidrodinamiche presenti all’interno della magnetosfera terrestre il cui periodo fondamentale è di 10-45s.
Pulsazioni continue (Pc)
Notazione Periodo (s)
Pc1 0.2-5
Pc2 5-10
Pc3 10-45
Pc4 45-150
Pc5 150-600
Pulsazioni irregolari (Pi)
Notazione Periodo (s)
Pi1 10-40
Pi2 40-150
A terra l’ampiezza delle pulsazioni varia da qualche decimo fino a qualche centinaio di nT e crescenti all’aumentare della latitudine magnetica del sito di osservazione
Pc3, Pulsazioni GeomagnetichePc3, Pulsazioni Geomagnetiche
Indice K Attività solare
K≤3 Quiet sun
K≤5 Minor storm
K≤7 Major Storm
K<7 Severe storm
Indici KIndici K
Gli indici K forniscono una misura dell'attività geomagnetica
originata dalla radiazione corpuscolare proveniente dal Sole
variogramma (set 24h) Tramutola rxy
giorni
Lo
g(P
eri
od
)(s
)
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
1.5
2
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
ConclusioniConclusioni
Tecniche robuste ci hanno consentito di caratterizzare le dinamiche dei segnali, di valutarne le loro fluttuazioni e le loro possibili sorgenti.
Le diverse analisi applicate convergono agli stessi risultati:
La ciclicità a 28 gg ed il periodo caratteristico di 10-45sec delle fluttuazioni sembrano indicare la presenza delle Pc3 nelle serie registrate
Altra ipotesi: presenza di ‘effetti di marea’ la loro azione sui fluidi profondi modifica localmente la distribuzione di resistività e quindi le stime di resistività apparente.