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Dedicatoria de esta Investigación 

Esta investigación y los desarrollos realizados hasta el momento se los dedico a las vidas perdidas y a sus familiares, por los terremotos ocurridos. Aunque reconozco, que se trata de una investigación en desarrollo actual, he decidido comunicar al mundo mi trabajo de investigación. Desde el año 2012, se ha trabajado arduamente con el propósito de fomentar el estudio de la vulnerabilidad sísmica en bien de la ciencia, con el fin de salvar vidas y profundizar la investigación en bien de la humanidad.


RESUMEN. Esta investigación está enfocada en el estudio de la variación del campo magnético terrestre, previo al evento de terremoto de Chile y Nepal durante el año 2015. El primer caso de estudio se realizó para la zona de Khudi, la cual está localizada al norte de la zona central de Nepal para la fecha del 25 de abril del 2015. El segundo caso de estudio se realizó para la zona de Illapel, la cual está localizada cerca de la costa central de Chile para la fecha del 16 de septiembre del 2015. Para cada zona se estudió el factor diferencial de cambio  del campo magnético terrestre, en comparación con los eventos significativos sucesivos de terremoto ocurridos en Nepal y Chile. La información utilizada fue recopilada del  observatorio de  campo magnético terrestre de PAF (Port-aux-Francais). Para poder identificar el observatorio elegido para este estudio, fue necesario utilizar la amplitud característica de la zona de estudio para ambos lugares. El observatorio seleccionado pertenece a una red internacional dirigida por la INTERMAGNET (http://www.intermagnet.org/index-eng.php), esta red está conectada a gran cantidad de observatorios de campos magnéticos en todo el mundo. INTERMAGNET emite datos que son publicados en tiempo real a través de la Internet mediante acceso público directo. Esta plataforma mundial permite el entorno apropiado para estudiar de forma detallada el comportamiento de los campos magnéticos terrestres en tiempo real, minuto a minuto, durante periodos de 24 horas tiempo universal y con información disponible durante todo el año.


Palabras clave. Factor de vulnerabilidad sísmica, pronósticos de terremoto, variación de campo magnético terrestre, estudio de terremoto, terremoto de Chile 2015, terremoto de Nepal 2015, precursores de sismos, bio-precursores.

I.  Nomenclatura

Factor de vulnerabilidad sísmica mediante el campo magnético terrestre también se le ha llamado Variación máxima ( Vmax ). Vmax se refiere al factor diferencial de campo magnético en un lapso de tiempo de un minuto con pendiente m excedente de +15 o -15. Factores, se refiere al coeficiente de estudio de precursores de sismos  variables e independientes en desarrollo investigativo actual. Método de Proyecciones Vectoriales, este método se encuentra desarrollado actual como parte inicial a esta esta investigación, pero su fase inicial permitió identificar  identificar el observatorio característico para la zona de estudio.

 

II.  Introducción

Durante el paso de la historia muchas personas han tenido que enfrentar la dura realidad de vivir la experiencia de un evento de terremoto fuerte. Es por esta razón el que se ha investigado el  identificar un factor de vulnerabilidad sísmico. En este estudio se considero una sola variable, la cual es fundamentada en el diferencial de campo magnético terrestre como un indicador de vulnerabilidad sísmica previo a los sismos más significativos ocurridos en Nepal y Chile durante el 2015. Para esto se han desarrollado varios estudios tomando en cuenta estos diferenciales ambientales de interés los cuales se han estado estudiando durante los pasados tres (3) años y otros de manera independiente se están investigando actualmente. Uno de estos factores de estudio es el factor de vulnerabilidad sísmica del diferencial de cambio en el campo magnético terrestre para un periodo de 1 minuto en intervalos de tiempos secuenciales. En este estudio se enfatizó en observar el comportamiento gráfico los datos recopilados de la variación del campo magnético terrestre (Vmax) para la zona de Chile y Nepal previo a los terremotos más significativos ocurridos en el pasado año. La variación del campo magnético terrestre ha sido observada tomando en cuenta un parámetro fijo como variable  dependiente en relación a la variable independiente del tiempo transcurrido de un (1) minuto. La variación del campo magnético se ha investigado como variable independiente, no obstante durante esta investigación han surgido faces complementarias orientadas al estudio de la fuerza de gravedad absoluta para zonas características, la órbita, la rotación, y traslación del planeta tierra con respecto al Sol, esto último fundamentado en la tercera ley desarrollada por Kepler.

 

III.  Preparación del Trabajo Técnico

Inicialmente se identificó un observatorio de campos magnéticos terrestres en el cuadrante característico común para la zona de Chile y Nepal. El observatorio elegido para este estudio tiene sensores con la capacidad de registrar los campos magnéticos terrestres en los tres (3) ejes principales e incluyendo en sus informes de datos la resultante vectorial correspondiente del mismo. Luego de tres (3) años de observación diaria para un grupo de observatorios de campos magnéticos terrestres localizados en distintos puntos del planeta, se observó el que estos por lo general manifiestan pequeñas oscilaciones en un lapso de tiempo pequeño. Se observó el que cuando estas oscilaciones tienen fluctuaciones de 15 nt/min o más y la pendiente m entre diferenciales de cambio es mayor de +15 o -15 surge una tendencia significativa de sismos de magnitud mayor de seis (M6) para regiones característicamente sísmicas. Estos parámetros han surgido basado en los datos estudiados a eventos de terremotos mayores de M6 donde durante un periodo de tres años se realizó una reducción progresiva del parámetro según los eventos significativos de sismos fueron ocurriendo hasta llegar a estos parámetros previamente descritos. Estos parámetros son observables de acuerdo al historial registrado hasta el presente. Este parámetro fue estudiado previo al terremoto ocurrido en Chile y también para el que ocurrió en Nepal durante el 2015.

Para el estudio de la zona de Chile y Nepal se seleccionó el observatorio de campos magnéticos terrestres de Port-aux-Francais (PAF) el cual está localizado en las Islas Kerguelen en el Océano Índico Meridional y pertenecientes a Francia. El observatorio fue elegido mediante observación de datos de fechas previas a los eventos significativos de los terremotos de Nepal y Chile y con el implemento inicial del método de proyecciones vectoriales en estudio actual de esta investigación. Actualmente este se está desarrollando y preliminarmente se le ha nombrado el Método de Proyecciones Vectoriales para sismos, este método aun es materia de estudio, pero con el mismo se pretende depurar más el identificar aquellos observatorios que mejor registran la variación del campo magnético de una región. Otro objetivo de esta investigación es que identificando las zonas características de cada observatorio disponible en todo el planeta permitiría probar los distintos planes de seguridad de cada país mediante la identificación del factor de vulnerabilidad sísmica de una región en particular, reduciendo así el riesgo a la seguridad de vidas y propiedad pública. Es importante destacar que este método por observación de datos, se encuentra todavía en desarrollo, pero durante los pasados 3 años se ha estimado el que es aproximadamente acertado en un 80% ya que el restante porcentaje se atribuye a factores desconocidos aun y a la diversidad morfológica del suelo de sustentación atribuible y del proceso natural de convección del planeta tierra en su corteza interior.

 

A.  Estudio del factor de diferencial de campo magnético terrestre en el Observatorio PAF en relación al sismo de Nepal

 

Para la fecha del 25 de abril del 2015 ocurrió un terremoto de M7.8 a 36 km al este de Khudi en Nepal. Días antes a que ocurriera este evento de terremoto en Nepal, el observatorio de PAF registro un factor de vulnerabilidad sísmica en diferencial de campo de -20.66 nT/min. Esta señal fue captada el día 21 de abril del 2015  a la hora 12:04:00 UTC. El observatorio de PAF por lo generar no recibe una señal que exceda de 15 nT/min por lo que el valor previo al evento se pudo vincular a vulnerabilidad sísmica para la región de Nepal y zonas limítrofes. En la Figura 1 se muestra la el patrón de oscilación característico de la señal estudiada por observación.

 

Fig. 1.  Factor de Vulnerabilidad Sísmica por diferencial de campo magnético terrestre registrado el 21 de abril del 2015 en el Observatorio PAF [1] (la gráfica muestra lecturas en un lapso de 24 horas, donde a partir de las 12 horas surge la señal de estudio días previos al sismo ocurrido en Nepal el 25 de abril del 2015)

 

Típicamente el Observatorio de PAF registra factores en diferencial de campo que comúnmente no sobre pasa de 10 nt/min. La Tabla 1 muestra el registro indicador de vulnerabilidad sísmica días previos al terremoto de Nepal.

 

TABLA I

Registro Indicador del observatorio PAF para el día 21 de abril de 2015

         

Hora (UTC)

Diferencial en x (nT/min)

Observación

12:03:00

0.65

Parámetro Normal

12:04:00

-20.66

Parámetro excedido

12:05:00

-11.04

Parámetro elevado

12:06:00

13.42

Parámetro elevado

12:07:00

12.89

Parámetro elevado

 

En la Tabla 1 se ilustra el que a las 12:03:00 UTC el diferencial de cambio fue de 0.65 nT/min y un minuto después el diferencial de cambio varió dramáticamente a -20.66 nT/min. Al siguiente minuto varió a -11.04 nT/min y consecutivamente a 13.42 nT/min donde finalmente en la tabla ilustrada se registró una variación de 12.89 nT/min. En la Figura 2 se ilustra la gráfica amplificada de estos valores. La misma ilustra los diferenciales de cambio significativos registrados a partir de la hora 11:00:00 hasta la hora 13:00:00. En cambio a partir de las 11:00:00 hasta las 11:55:00 la señal registrada no mostraba diferencial significativo. Pero la pendiente generada entre las 12:03:00 y las 12:04:00 fue de -21.31 lo que excede también el parámetro de pendiente de -15. Durante tres años se ha estado estudiando el patrón característico de los registros estudiados en varios observatorios del planeta. Estos han dado registros con patrones característicos muy similares a los manifestados para los más resientes Sismos estudiados de Nepal y Chile en el 2015. La selección del Observatorio de PAF fue necesaria debido a que se ha observado el que a medida de que el observatorio de referencia está más cerca de los polos la gráfica es influenciada por múltiples réplicas de interferencias, posiblemente vinculadas a la concentración de vectores de entrada y salida con respecto a los polos del planeta. PAF es un observatorio que estratégicamente permite estudiar datos en los tres ejes principales, permitiendo así factores de Variación de campo magnético terrestre en forma multidireccional. Cabe señalar el que dependiendo la zona sísmica hay observatorios que tiene mejor registro de datos que otros. Esto permite tener una amplia gama de opciones en términos de observatorios a través del planeta.

 

Fig. 2.  Detalle de pendiente entre diferenciales de cambio desde la hora 12:03:00 hasta 12:04:00

 

B.  Estudio del factor de diferencial de campo magnético terrestre en el Observatorio PAF En relación al sismo de Chile

 

Para la fecha del 16 de septiembre del 2015 ocurrió otro terremoto significativo para la zona de Chile este fue de M8.3 a 48km al oeste de Illapel. Días antes a que ocurriera este evento de terremoto en Chile, el observatorio de PAF registro un factor de vulnerabilidad sísmica en diferencial de campo de 83.39 nT/min. Esta señal fue captada el día 9 de septiembre del 2015  a la hora 18:36:00 UTC. Tal como mencionado para el caso del terremoto de Nepal el observatorio de PAF por lo generar no recibe una señal que exceda de 15 nT/min por lo que el valor previo al evento se pudo vincular a vulnerabilidad sísmica para la región de Chile y zonas limítrofes. En la Figura 3 se muestra la el patrón de oscilación característico de la señal estudiada por observación.

 

 

Fig. 3.  Factor de Vulnerabilidad Sísmica por diferencial de campo magnético terrestre registrado el 9 de septiembre del 2015 en el Observatorio PAF (la gráfica muestra lecturas en un lapso de 24 horas, donde a partir de las 18 horas surge la señal pico del estudio días previos al sismo ocurrido en Chile el 16 de septiembre del 2015)

 

            El valor de 15 nT/min fue registrado desde el día 6 de septiembre del 2015 para el Observatorio PAF pero no es hasta el día 9 de septiembre el que se registró un valor pico a las 18:36:00 durante los días sucesivos se generaron más datos que excedieron este parámetro estudiado, no obstante el dato tomado en este estudio fue el de 83.39 nT/min ya que fue el registro pico obtenido del observatorio y que excedió el parámetro de estudio de los 15 nT/min.

 

TABLA II

Registro Indicador del observatorio PAF para el día 9 de septiembre del 2015

 

Hora (UTC)

Diferencial en y (nT/min)

Observación

18:34:00

-42.25

Parámetro excedido

18:35:00

45.83

Parámetro excedido

18:36:00

83.39

Parámetro excedido

18:37:00

57.52

Parámetro excedido

18:38:00

30.31

Parámetro excedido

18:39:00

-16.23

Parámetro excedido

18:40:00

-42.53

Parámetro excedido

 

En la Tabla 2 se ilustra el que a las 18:36:00 UTC el diferencial de cambio fue de -42.25 nT/min y tres minutos después el diferencial de cambio varió significativamente a 83.39 nT/min. Al siguiente minuto varió a 57.52 nT/min y consecutivamente a 30.31 nT/min. En la Figura 4 se ilustra la gráfica amplificada de estos valores. La misma ilustra los diferenciales de cambio significativos registrados a partir de la hora 18:00:00 hasta la hora 19:00:00. A partir de las 18:30:00 hasta las 19:00:00 la señal continuó registrando marcados diferenciales significativos.



Fig. 4.  Detalle de pendiente entre diferenciales de cambio desde la hora 18:35:00 hasta 18:36:00

C.  Conclusión y trabajos futuros

Tanto para el sismo de gran magnitud ocurrido en Nepal y el ocurrido en Chile durante el 2015 tienen un factor de vulnerabilidad en común en el observatorio de PAF pero las gráficas generadas muestran el que los parámetros previos a los sismos referidos fueron excedidos. Debido a la Geomorfología variada que existe en las zonas interiores bajo la corteza terrestre, y actualmente son materia de investigación el estudio de la gravedad absoluta. Como parte de esta investigación también se realizó una búsqueda de trabajos orientados al estudio de precursores símicos.

IV.  Referencias

Las referencias citadas son relacionadas a trabajos de investigación orientados en el estudio de precursores sísmicos que actualmente guardan estrecha relación con el trabajo desarrollado en los pasados tres años de investigación.

 

Reportes Técnicos:

 

[1]      INTERMAGNET (1986-2016). non-exclusive program of worldwide data exchange between magnetic observatories. Lugar de publicación: http://www.intermagnet.org/data-donnee/dataplot-eng.php.

[2]    T. J. Chalko, "Earthquake Energy Rise on Earth," NU Journal of Discovery, 2008.

[3]    E. M. Takla, K. Yumoto, J. Y. Liu, Y. Kakinami, T. Uozumi, S. Abe, A. Ikeda., "Anomalous Geomagnetic Variations Possibly Linked with the Taiwan Earthquake (Mw=6.4) on December 2009," International Journal of Geophysics, vol. 2011, p. 10, 2011.

[4]    Katsumi Hattoril, "ULF Geomagnetic Changes Associated with Large Earthquakes," TAO, vol. 15, no. 3, pp. 329-360, 2004.

[5]    HERAUD, J. A.; CENTA, V. A.; Bleier, T. y Dunson, C., "NH22A-03 Determining Future Epicenters by Triangulations of Magnetometer Pulses in Peru," En American Geophysical Union, AGU, 2013.

[6]    Gabriele Berberich, "Early Results of Three-Year Monitoring of Red Wood Ant's Bahavioral Changes and Their Possible Correlation with Earthquake Events," Animals, vol. 3, pp. 63 - 84, 2013.

[7]    Esquivel, D.M.S., Acosta-Avalos, D., El-Jaick, L.J., Linhares, M.P., Cunha, A.D.M., Malheiros, M.G. & Wajnberg, E, "Evidence for magnetic material in fire ant Solenopsis sp. by Electron Parametric Resonance Measurements," Naturwissenschaften, vol. 86, pp. 30-32, 1999.

[8]    Camlitepe, Y. & Stradling, D. J., "Wood ants orient to magnetic field," Proc. R. Soc. Lond. B, vol. 261, pp. 37-41, 1995.

 

[9]    Schaal, Rand B. (1988). An Evaluation of the Animal Behavior Theory for Earthquake Prediction, California Geology, v41, n2.

[10]  Kirschvink, Joseph L. (2000). Earthquake Prediction by Animals: Evolution and Sensory Perception, Bull. Seism. Soc. Am., 90, pp. 312-323.

[11]  Quammen, D. (1985). Animals and earthquakes: This World, San Francisco Chronicle, April 21, p. 15-16.

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[13]  A. J. Riveros, D. M. S. Esquivel, E. Wajnberg, R. B. Srygley, "Do leaf-cutter ants Atta Colombica obtain their magnetic sensors from soil?," Behav Ecol Sociobiol, vol. 68, no. DOI 10.1007/s00265-013-1621-7, pp. 55-62, 2014.

[14]  HERAUD, J. A.; CENTA, V. A.; Bleier, T. y Dunson, C., "Observation of EM Precursors of Earthquakes from Magnetometers and EQLs," in En SCEC-SCEP Workshop on Testing External Forecasts and Prediction, Los Angeles, 2013.

[15]  Bleier, T.;Papadopoulos, G.; Dunson, C.; Roth, S.; HERAUD, J. A.; Lira, A.; Freund, F.; Dahlgren, R.; Bambery, R. y Liu, J. Y., "Ground Based and Space-Base Electromagnetic Monitoring for Pre-Earthquake Signals," En Earthquake Prediction Studies: Seismic Electromagnetics, pp. 113-127, 2013.

[16]  Ducson, C.; Bleier, T.; HERAUD, J.A.; Muller, S; Lindholm, C; Christman, L.; King, R. y Lemon, J., "NH22-01 Electromagnetic Signals and Earthquakes 2.0: Increasing Signal and Reducing Noise," in En American Geophysical Union-Fall Meeting, San Francisco, California: AGU,., 2013.

[17]  J. J. Love, K. Mursula, V. C. Tsai, D. M. Perkins, "Are secular correlation between sunspots, geomagnetic activity, and global temperature significant?," Geophysical Research Letters, p. doi: 10.1029/2011GL049380, 2011.

[18]  Acosta-Avalos, D., Wajnberg, E., Olivera, P., Leal, I., Farina, M. & Esquivel, D. M. S., "Isolation of magnetic nanoparticles from Pachycondyla margarita ant," J. Exp. Biol., vol. 202, pp. 2687-2692, 1999.

[19]  J. &. V. M. R. K. Anderson, "Magnetic orientation in fire ant solenopsis invicta," Naturwissenschaften, vol. 80, pp. 568-570, 1993.

[20]  J. N. Thomas, J. J. Love, A. Komjathy, O. P. Verkhoglyadova, M. Butala, N. Rivera, "On the reported ionospheric precursor of the 1999 Hector Mine, California earthquake," Geophysical Research Letters, no. doi: 10.1029/2012GL051022, 2012.

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[22]  Farina, M., Lins de Barros, H. & Esquivel, D. M. S., "Organismos magneticos," Investigacion y Ciencia, vol. 171, pp. 70-78, 1990.

[23]  C. G. A. Harrison, "Evolutionary Processes and reversals of the Earth's magnetic field," Nature, vol. 217, pp. 46-47, 1968.

[24]  Gould, J. L., Kirschvink, J. L. & Deffeyes, K. S., "Bees have magnetic remanence," Science, vol. 201, pp. 1026-1028, 1978.

[25]  Hays, J. D., "Faunal extinction and reversals of the Earth's magnetic field," Geol. Soc. Am. Bull., vol. 82, pp. 2433-2447, 1971.

[26]  Höllobler, B. & Wilson, E. O., "The ants," Harvard University Press, Cambridge, 1990.

[27]  Kermarrec, A., "Sensibilité a un champ magnétique artificiel et réaction d'évitement chez Acromyrmex octospinosus (Formicidae, Attini)," Insec. Soc. Paris, vol. 28, pp. 40-46, 1981.

[28]  Vácha, M., "Magnetic orientation in insects," Biología Bratislava, vol. 52, pp. 629-636, 1997.

[29]  Wiltschko, R. & Wiltschko, W., "Magnetic orientation in animals," Springer-Verlag, Heidelberg, 1995.

[30]  Wajnberg, E., Acosta-Avalos, D., El-Jaick, L. J., Abraçado, L., Coelho, J. L. A., Bakuzis, A.F., Morais, P. C. & Esquivel, D. M. S. , "Electron Paramagnetic Resonance study of the migratory ant Pachycondyla marginata abdomens," Biophys. J., vol. 78, pp. 1018-1023, 2000.


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