Tesis Doctorado
Influencia de procesos oceánicos en el campo magnético local
Influence of oceanic processes in the local magnetic field
Fecha
2020Autor
Figueroa-Martínez, Dante Robinson
UNIVERSIDAD DE CONCEPCION
Institución
Resumen
A medida que el agua de mar -eléctricamente conductora- se mueve a través del campo magnético de la Tierra, los iones de sodio y cloro disueltos en el océano son desviados debido a su interacción con este campo y su movimiento induce corrientes eléctricas en el océano. Estas corrientes generan campos magnéticos secundarios, en el orden de los nanotesla, medibles fuera de la capa oceánica en observatorios magnéticos instalados en tierra.
El objetivo de esta tesis es investigar la presencia de perturbaciones generadas por el océano en datos geomagnéticos registrados en un observatorio ubicado en la Isla de Pascua, Chile, para dos casos: tsunamis y circulación oceánica. La metodología consiste en comparar los datos del observatorio con los resultados de un modelo numérico en tres períodos de tiempo: durante los tsunamis de 2010 y 2015, provocados por terremotos en Chile, y durante el período 2011-2015. El modelo numérico es calculado a partir de la ley de Biot-Savart y velocidades oceánicas en un área rectangular alrededor de la Isla de Pascua. Las velocidades son obtenidas de simulaciones
numéricas de tsunamis y datos de altimetría satelital.
Los resultados de la modelación coinciden en bandas de período específicas con los datos de la componente vertical del campo geomagnético e indican que incluso un tsunami pequeño, como el producido por el terremoto Mw8.2 de 2015, induce una perturbación observable debido al movimiento del agua. Los resultados también indican que tanto las corrientes marinas de mesoescala como las de gran escala alrededor de la isla podrían ser monitoreadas, ya que incluso corrientes eléctricas a grandes distancias del observatorio contribuyen al campo inducido.
Este estudio muestra que la influencia de las corrientes marinas en el campo magnético terrestre es significativa, que este proceso físico puede describirse adecuadamente con herramientas numéricas accesibles, y que puede constituir un instrumento para monitorear el océano, ya sea en escala temporales de minutos (tsunamis), o bien mensuales o mayores (circulación oceánica). As the electrically-conducting seawater flows across the Earth’s magnetic field, the moving salt ions are deflected by their interaction with the geomagnetic field, thereby inducing electric currents in the ocean. These currents generate secondary magnetic fields, in the range of the nanotesla (nT), which are measurable outside of the ocean layer at land-based magnetic observatories.
The goal of this thesis is to investigate the presence of ocean-generated magnetic perturbations in geomagnetic data recorded at an observatory located in Easter Island, Chile (about 3500 km west of Chilean coast) in two cases: tsunamis and ocean circulation. The methodology used to accomplish the objective involves to compare magnetic records from the Easter Island Observatory with modelled magnetic disturbances for three time periods: during the 2010 and 2015 Chilean earthquake-induced tsunamis, and during the 2011-2015 period. The computed magnetic fields are obtained by combining ocean velocities, from numerical tsunami simulations and satellite altimeter data, with the Biot-Savart law in a rectangular area around Easter Island.
The results of the modelling are in good agreement, in specific period bands, with the observed perturbations in the vertical component of the geomagnetic field. The results reveal that even a small tsunami, such as the one produced by the 2015 Mw8.2 earthquake, induces an observable magnetic perturbation due to the water movement. The results also indicate that not only mesoscale but also large-scale marine currents around Easter Island are suitable to be monitored, since even electric currents at great distances from the observatory are of importance for the induced field there. This study shows that the influence of marine currents in the Earth’s magnetic field is significant, that this physical process can be adequately described with accessible numerical tools, and that it can be an instrument for monitoring the ocean, whether on minute (tsunamis) or monthly and larger (ocean circulation) timescales.