İyonosferik anomalilerin GNSS ile belirlenmesi ve deprem öncülü olarak incelenmesi

Abstract

Hayatımızda kaçınılmaz olarak yer alan depremlerin maddi ve manevi hasarlarının minimum seviyeye indirilebilmesi adına depremlerin oluşum mekanizmaları, periyotları ve öncülleri sayılabilecek etkiler farklı disiplinlerce araştırılmaktadır. Sismik aktivitelerin etkilerinin, iyonosfer tabakasına kadar ulaşabildiğinin keşfinden sonra iyonosferik öncüllerin araştırılması konusuna yoğun ilgi duyulmuştur. İyonosferdeki değişimlerin incelenmesi için uydu ve yer tabanlı birçok yöntem geliştirilmiş olup bu yöntemlerden biri olan, başta konum belirleme uygulamaları amacıyla geliştirilen GNSS (Global Navigation Satellite System) teknolojileri; küresel/bölgesel anlamda çok sayıda ölçme verisi sağlayarak iyonosferdeki toplam elektron içeriği (TEC) değişimlerinin belirlenebilmesi adına önemli bir alternatif sunmaktadır. Bu çalışma kapsamında, depremlerin hazırlık alanı sınırları içinde ve yakın çevresinde bulunan IGS (International GNSS Service) istasyonlarına ait GPS (Global Positioning System) verileri kullanılarak iyonosferdeki TEC değişimleri günlük olarak hesaplanmış, hesaplanan TEC değişimleri IGS ve CODE olmak üzere iki farklı analiz merkezine ait iyonosfer dosyalarındaki (IONEX) veriler ile karşılaştırılmıştır. Depremlerin öncesi ve sonrasını kapsayan toplam 48 günlük zaman serilerine çeyrekler arası fark bazlı hareketli ortanca yöntemi uygulanarak TEC değişimlerindeki anomali değerleri hesaplanmıştır. Anomalilerin uzay iklim koşulları kaynaklı olup olmadığının araştırılması adına solar aktivite (F10.7), jeomanyetik fırtına (Kp), jeomanyetik alan (B) ve jeomanyetik aktivite (Dst) indisleri incelenmiş olup TEC anomalileri ile aralarındaki korelasyon katsayıları hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda, depremlerin öncesinde uzay iklim koşullarından bağımsız oluşan TEC anomalileri gözlenmiş ve deprem öncülü olarak kabul edilmiştir. Bu sonuç ile birlikte çalışmanın, iyonosferik TEC araştırma çalışmalarına katkı sağlaması beklenen ve deprem tahmin modelleri için TEC anomalilerinin de dikkate alınması gerekliliğini gösteren örnek bir çalışma olması umulmaktadır.

In order to minimize the economic and moral damages of earthquakes, which are inevitable in our lives, the formation mechanisms, periods and effects of earthquakes, which can be considered as precursors, are investigated by different disciplines. There has been a rise of interest in the study of ionospheric precursors since the realisation that the impacts of seismic activity can reach the ionosphere layer. Many satellite-based and ground-based methods have been developed to examine the changes in the ionosphere, and as one of these methods; GNSS (Global Navigation Satellite Systems) technologies, which were created primarily for position determination applications, provide an essential alternative for determining the total electron content (TEC) changes in the ionosphere by providing a huge amount of measurement data in a global/regional scale. Within the scope of this study, daily TEC changes in the ionosphere were calculated using GPS (Global Positioning System) data of IGS (International GNSS Service) stations located in and around the boundry of earthquake preparation area, and the calculated TEC changes were compared with ionosferic data (IONEX) from two different analysis centers, IGS and CODE. Anomaly values in TEC changes were computed by applying the moving median method based on the difference between quarters to the 48-day time series covering before and after the earthquakes. The indices of solar activity (F10.7), geomagnetic storm (Kp), geomagnetic field (B) and disturbance storm time (Dst) were evaluated in order to investigate whether the anomalies were caused by space climate conditions, and the correlation coefficients between them and TEC anomalies were calculated. As a result of the study, TEC anomalies that occured independently of space weather conditions before earthquakes were observed and were accepted as earthquake precursors. With this result, it is expected that the study will be an exemplary study that will contribute to ionospheric TEC research studies and demonstrate the necessity of considering TEC anomalies for earthquake prediction models.