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Title
Seismo-electromagnetic parameter study of sub-ionospheric VLF radio links in Europe / Daniel Alexander Wolbang
AuthorWolbang, Daniel Alexander
CensorBiernat Helfried
Published2014
Description118 Bl. : Zsfassungen (2 Bl.) ; Ill., graph. Darst., Kt.
Institutional NoteGraz, Univ., Dipl.-Arb., 2014
Annotation
Zsfassungen in dt. und engl. Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (GND)Erdbebenwelle / Radiowelle / Erdbebenwelle / Radiowelle / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-78862 Persistent Identifier (URN)
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Seismo-electromagnetic parameter study of sub-ionospheric VLF radio links in Europe [18.3 mb]
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Abstract (German)

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird der Zusammenhang zwischen seismischer Aktivität und elektromagnetischen Signalen (seismo-elektromagnetische (SEM) Phänomene) erforscht. Aufgrund der Tatsache, dass die Lithosphäre, Atmosphäre und Ionosphäre ein komplexes, gekoppeltes System bilden, ist es grundsätzlich möglich, seismische Vorzeichen in der Ionosphäre zu detektieren. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Radiowellenausbreitung zwischen der Erdoberfläche und der Ionosphäre im Frequenzbereich f=3-50kHz (VLF/LF) zwischen Sendern und Empfängern in Europa. Die Erdbeben in L'Aquila (Italien) 2009 (M=6.3), in Rumänien 2013 (M=5.3) und in Bulgarien 2012 (M=5.6) werden genauer diskutiert. In dieser Arbeit verwende ich die "nighttime residual amplitude" Methode, welche auf den Anomalien der Amplitude in der Nacht basiert, und als Differenz zwischen einem Durchschnittssignal (Mittelwert) und dem aktuell gemessenen Signal definiert ist.Typische Variationen des empfangenen Signals werden beobachtet, welche durch Modifikationen des Wellenleiters zwischen der Erdoberfläche und der Ionosphäre erzeugt werden. Basierend auf vorangehenden Entwicklungen in Russland, Japan und Europa, wird zum ersten Mal die Empfangsstation in Graz hierfür verwendet. Die Beobachtungen in Graz im VLF/LF Bereich sind hierbei aufgrund der geografischen Gegebenheiten für den südost- und südeuropäischen Raum prädestiniert. Der Hauptgegenstand der Arbeit ist die Unterscheidung zwischen seismischen und nicht-seismischen Einflüssen auf das Radiosignal. Hierfür werden die Kenngrößen des Wellenleiters untersucht.Diese Studie unterstreicht bereits gewonnene Resultate anderer Autoren und zeigt, dass eine Untergrenze für die Magnitude existiert, unter der Anomalien schwer erkennbar sind. Außerdem wird gezeigt, wie Multiparameterstudien verschiedener SEM Methoden in Zukunft eindeutigere Ergebnisse erzielen könnten.

Abstract (English)

The subject of this diploma thesis is the investigation of seismo-electromagnetic (SEM) phenomena, i.e. the correlation of seismic activity and electromagnetic signals. Due to the lithospheric, atmospheric and ionospheric coupling, it is in principle possible to detect seismic precursors in the ionosphere. I focus on sub-ionospheric radio wave propagation in the frequency range f=3-50kHz (VLF/LF) between transmitters and receivers, mainly in Europe. The 2009 earthquake (EQ) in L'Aquila (Italy), a 2013 event in Rumania and a 2012 earthquake in Bulgaria are studied in more detail. The sub-ionospheric ground based VLF method, which is based on nighttime amplitude anomalies, and defined as the difference between the observed radio signal and the average of superposed daily signals, is applied.Typical variations of the received radio signal, caused by modifications of the sub-ionospheric waveguide related to seismic activity, were observed. At the very first time the receiving station in Graz was used, based on previous developments mainly in Russia, Japan and Europe. The VLF observations in Graz are special suitable to perform SEM studies in south and south-east Europe. A major challenge is to differentiate seismic from non-seismic influences on the radio path, and therefore special emphasis is on parameter studies of the waveguide.The study confirms results from other authors, as there exists a threshold in EQ magnitude below clear anomalies are difficult to detect.As an outlook, a multi-parameter study including a combination of various SEM methods is desirable and the goal for future scientific investigations.