home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Suzy B Software 2 / Suzy B Software CD-ROM 2 (1994).iso / nasa / flare_eq / flare_eq.rtc < prev   
Encoding:
Text File  |  1995-05-02  |  15.8 KB  |  349 lines

  1. GEnie Space and Science Roundtable Science RTC         May 30, 1993
  2.  
  3. Guest: Lowell Whiteside
  4.        NOAA/National Geophysical Data Center
  5.        325 Broadway
  6.        Boulder, CO  80303-3328
  7.        Internet: lwhiteside@luna.ngdc.noaa.gov
  8.        Tel.: (303) 497-6215
  9.  
  10. Files of related interest in the Space and Science library:
  11. No.  Name          Description                               Size
  12. -------------------------------------------------------------------
  13. 3107 FLARE-EQ.ZIP  Lowell Whiteside's TIF-format graphs      246656
  14.                    re: solar flare/earthquake connection
  15.  967 FLARE.GIF     GIF pictures of a solar flare              20160
  16.  968 FLARE2.GIF    GIF pics of a solar flare #2               31500
  17.  1547 SOLAREXP.ZIP Explanation of solar reports in RT         85680
  18.  2780 EBEL.RTC     New England Earthquakes?  You bet!         12160
  19.  2255 EQ-1990.TXT  Significant Earthquakes, 1990              26752
  20.  2256 EQ-1991.TXT  Significant earthquakes, 1991              29056
  21.  2776 EQ-1992.TXT  Significant quakes, 1992                   29440
  22.  3084 EQ-1992.ZIP  Earthquake Bulletins, 1992 (archive)      121216
  23.  2254 EQ-STATS.TXT Earthquake statistics from the NEIC        12416
  24.  2222 MERCALLI.TXT Desc. of Mercalli earthquake scale          5504
  25.  2050 QUAKES.TXT   Two brief articles on earthquakes          10240
  26.  
  27. <FRANK.REDDY> Lowell Whiteside has worked in graduate programs in
  28. geology, geochemistry, and geophysics at the University of
  29. Nebraska, Georgia Institute of Technology, Oswego State University
  30. of New York, and the University of Colorado.  He has worked for the
  31. past five years with CIRES (Cooperative Institute for Research in
  32. Earth Sciences) and NOAA at the National Geophysical Data Center,
  33. where he's seismologist in charge of the World Data Center
  34. Earthquake Database. Part of these duties include the analysis of
  35. earthquake patterns in global catalogs.
  36.  
  37. <FRANK.REDDY> His interest in solar triggering of seismic events
  38. stems from a natural curiosity of the relation between earthquakes
  39. and other natural phenomena, and he's worked on this problem for
  40. about 15 years.  He has written several papers on the subjects of
  41. solar triggering of earthquake activity and/or electromagnetic
  42. phenomena associated with earthquakes, and believes on the basis of
  43. this research that a case can be made that solar flares do trigger
  44. earthquakes under specific circumstances.
  45.  
  46. <FRANK.REDDY> First, thanks for coming!  Second, can you bring us
  47. quickly up to speed on some of the history of the idea that solar
  48. flares may influence geophysical events?
  49.  
  50. <[lowell] SPACE.GUEST> Sure.  When earthquake catalogs were first
  51. produced, it became obvious that there were cycles in them.
  52. Fourier analysis of these catalogs has shown a number of periodicities.
  53. In many regional and global catalogs, there appeared 1-, 11-, 22-, 56-
  54. and 88-year cycles which corresponded to cycles related to the Sun.
  55. Many matched those of the Sun's magnetic variations.  The chief periods,
  56. often 11 years (or multiples thereof) were immediately related to the
  57. solar period. Explanations for the relation have been put forward
  58. ranging from interaction with solar flares (through weather
  59. patterns) to generation of electrical currents in the crust
  60. (induced from the ring currents in the atmosphere).
  61.  
  62. <FRANK.REDDY> You've found evidence for connections where?
  63.  
  64. <[lowell] SPACE.GUEST> The most obvious relation I have found
  65. between solar flares and subsequent earthquakes is in Ethiopia
  66. and Baja, California. In Ethiopia there is a very predictable 4
  67. day 12 hour lag time between large solar flares and subsequent
  68. earthquakes.  In Baja California, the same lag time occurs,
  69. leading to a mistaken impression that earthquake in Ethiopia leads
  70. to quakes in Baja, or vice versa.
  71.  
  72. <[Al] A.CHOU1> In Ethiopia or Baja, is there often an earthquake
  73. following a solar flare?
  74.  
  75. <[lowell] SPACE.GUEST> There is a sizable quake (M > 5) in Ethiopia
  76. following major solar flares about 90 percent of the time.  This
  77. relationship is especially obvious during the last solar maximum
  78. (1987-1993). Here "major flare" is usually considered an X-type flare.
  79. The catalog for Baja is very crowded with quakes, so a high-magnitude
  80. cut must be made to see the relation.
  81.  
  82. <[Al] A.CHOU1> Wow, 90 percent?  Surprising.  I'm not familiar with
  83. the classification of flares.  Also, at what magnitude must you cut
  84. the Baja catalog in order to see the relation?
  85.  
  86. <[lowell] SPACE.GUEST> In terms of flare classification, X are
  87. the most energetic, M and C are next. Flares are also classified
  88. by importance on a scale from 1 to 4 (4 is the largest). A
  89. magnitude cut at MB = 5 is appropriate for Baja.
  90.  
  91. <[Al] A.CHOU1> What is MB?
  92.  
  93. <[lowell] SPACE.GUEST> MB is what is usually referred to as the
  94. Richter magnitude. It is actually the body-wave magnitude.
  95.  
  96. <[Al] A.CHOU1> Are there other places that show anywhere near as
  97. strong a correlation of flares to quakes?
  98.  
  99. <[lowell] SPACE.GUEST> Al, yes, there are. I did a study
  100. of locations which have a statistically significant relation with
  101. flares and earthquakes. The highest correlations occur within
  102. about 5 degrees of the magnetic equator and at the areas within
  103. about 2000 miles of the magnetic poles.
  104.  
  105. <[Dave] SPACE> Is this suggestive of a mechanism?
  106.  
  107. <[lowell] SPACE.GUEST> Ethiopia runs directly below the magnetic
  108. equator. This correlation suggests that currents set up by
  109. induction in the earth may responsible for this behavior. Earth
  110. currents are also powerful near the magnetic poles.
  111.  
  112. <[Al] A.CHOU1> Roughly how many events show this correlation?
  113.  
  114. <[lowell] SPACE.GUEST> The most obvious correlation in Ethiopia
  115. has occurred since the beginning of the last solar maximum (in
  116. 1988). In this time period, 10 out of 12 major flares have
  117. corresponded with earthquakes of magnitude > 5.6 in the African Rift
  118. valley.
  119.  
  120. <[Al] A.CHOU1> OK, so what are the proposed mechanisms?
  121.  
  122. <[lowell] SPACE.GUEST> The most logical mechanism is that as the
  123. flare interacts with the earth's magnetosphere, it produces ring
  124. currents in the ionosphere (this is known).  These currents, in
  125. turn, induce electrical currents in the earth.  The electrical
  126. currents run up against faults.  Many faults mark the junction of a
  127. change between low and high electrical resistance.  This means they
  128. can act as capacitors.  Laboratory research shows that electricity
  129. added to slipping systems can change the frictional coefficients
  130. and promote sliding. Electrical heating at the fault due to the
  131. differences in electrical properties on the two sides of the faults
  132. is perhaps the main effect which could promote the generation of
  133. earthquakes.
  134.  
  135. <[Al] A.CHOU1> Roughly how much current/charge (per unit
  136. area/volume?) are we talking about?
  137.  
  138. <[lowell] SPACE.GUEST> In 1989 (October 19) a major solar flare
  139. caused power outages in Canada by the induced currents generated
  140. in underground cables.  This has happened on several occasions.
  141. The size of these currents can reach about 9 volts.
  142.  
  143. <[Al] A.CHOU1> Ah, substantial, then.  This is typical of large
  144. flares?
  145.  
  146. <[lowell] SPACE.GUEST> Yes.
  147.  
  148. <FRANK.REDDY> Yes, the electrical effects of flares in long
  149. conductors is well established.
  150.  
  151. <[Al] A.CHOU1> Other, less logical mechanisms?
  152.  
  153. <[lowell] SPACE.GUEST> A second mechanism for the production of
  154. earthquakes in the area of Ethiopia is heating of the interior due 
  155. to these currents.  The Ohmic heating due to one flare-induced 
  156. current may change the temperature of magmas in the upper level 
  157. (just below the surface) by about 1 - 2 degrees C depending on the 
  158. conductivity and resistivity of the rocks. This is sufficient to 
  159. cause doming, which has been observed by sensitive tiltmeters in 
  160. the area.  The doming itself will cause faults to open up and less 
  161. normal friction to exist, promoting the earthquakes through the 
  162. Coulomb failure criterion.  This may be why this effect is most 
  163. obvious in areas like Ethiopia (the Afar hotspot) and Baja (the 
  164. Baja hotspot).
  165.  
  166. <[Al] A.CHOU1> Are there data on the conductivity (vs.
  167. frequency?) of these geologic areas (Baja and Ethiopia)?
  168.  
  169. <[lowell] SPACE.GUEST> There is data on the conductivity of these
  170. areas. Unfortunately, it is not good, since it must be
  171. extrapolated from depth. In general, in the westward side of
  172. the San Andreas there is good conductivity, on the eastward side
  173. poor conductivity.
  174.  
  175. <[Al] A.CHOU1> Is there a lot of quake activity in Ethiopia (as
  176. there is on the west coast of the Americas)?
  177.  
  178. <[lowell] SPACE.GUEST> No, in fact Ethiopia shows a clear 11-year
  179. cycle, with major quakes occurring at the peak of the solar maximum
  180. every 11 years.  Larger quakes do not occur in the intervening time
  181. (quakes of magnitude 4 and below are associated with the motion of
  182. magmas). But tectonic quakes are not common in the region, certainly 
  183. not as common as in Baja.
  184.  
  185. <[Al] A.CHOU1> Is there anyone saying that your conclusions are
  186. in error?
  187.  
  188. <[lowell] SPACE.GUEST> There is a great deal of controversy in
  189. this subject. American scientists have long contended that quakes
  190. cannot be triggered by something as small as is postulated here.
  191.  
  192. <FRANK.REDDY> You've mentioned to me that the Soviets were more
  193. willing to look at this.
  194.  
  195. <[lowell] SPACE.GUEST> But after the Landers quake in southern
  196. California last summer (M 7.5), which caused earthquakes to occur
  197. throughout the United States, this opinion has rapidly changed.
  198. The Soviets and Chinese are very interested in this subject.
  199. They are more interested in how the weather is related to solar
  200. flares, and how this in turn affects earthquakes.
  201.  
  202. <[Al] A.CHOU1> What are the Americans' proposed explanations of
  203. the data (especially, in Ethiopia)?
  204.  
  205. <[lowell] SPACE.GUEST> The Americans, as I have said, have not
  206. generally taken the solar-earthquake connection very seriously.
  207. But recent explanations are a wind effect pushing against the
  208. mountains or a relation between planetary positions, solar flares,
  209. and gravitational influences on the Earth.  This was largely
  210. discounted because several people have not backed up their theories
  211. with good data. The data and conclusions on Ethiopia have
  212. not yet been published, so little feedback is yet available here.
  213.  
  214. <FRANK.REDDY> In some of the material you sent me, you mentioned
  215. some effects of flares on Earth's rotation rate. Could you
  216. elaborate on those ideas?
  217.  
  218. <[lowell] SPACE.GUEST> Flares can affect the Earth's rotation rate
  219. in two ways. First, by the influence between the ionospheric
  220. currents and weather patterns.  The weather patterns (winds) are
  221. changed at high levels immediately after solar flare interaction.
  222. This can been seen in the radiosonde pattern above the Himalayas,
  223. which shows stronger winds occurring about a day after large solar
  224. flares. These winds push on continental masses and cause stresses
  225. which can be relieved by earthquakes.
  226.  
  227. <[lowell] SPACE.GUEST> The second method is the generation of
  228. eddy currents in the Earth due to the magnetic field variations.
  229. These can speed the Earth up or down depending on their size and
  230. direction.
  231.  
  232. <F.CONDON> Is the frequency of the currents around 3 Hertz?
  233.  
  234. <[lowell] SPACE.GUEST> The frequency is around 3 hertz but is
  235. quite variable.
  236.  
  237. <F.CONDON> Would there be a decrease in amplitude prior to a
  238. seismic event?  Could this signal decrease occur 5 to 24 hours
  239. before an earthquake?
  240.  
  241. <[Al] A.CHOU1> What is important about 3 Hz?  A characteristic
  242. frequency of something?
  243.  
  244. <[lowell] SPACE.GUEST> The frequency of 3 Hz is a frequency often
  245. associated with magnetic changes which have been observed prior
  246. to earthquakes in Taiwan, China, Japan, and the West Coast of the
  247. United States. It is also a frequency common to the induced
  248. currents.
  249.  
  250. <[lowell] SPACE.GUEST> Condon's questions: The signal would have
  251. a temporal variation.  Immediately after the solar flare
  252. interacts with the Earth, it would induce the current.  This
  253. current would then interact with a fault.  There will be a time
  254. during which the electrical energy interacts with the fault zone 
  255. to decrease the normal friction before the quake occurs -- 5 to 
  256. 24 hours is reasonable.
  257.  
  258. <[Al] A.CHOU1> Are the winds generated by flare interaction
  259. generally in some particular direction or are they just stronger
  260. in whatever direction?
  261.  
  262. <[lowell] SPACE.GUEST> The winds generated by flares are
  263. stronger in a particular direction (towards the West) in the
  264. Himalayan data I have studied. For other areas this may not be the
  265. case.
  266.  
  267. <FRANK.REDDY> What is needed to confirm if these things are
  268. really important determiners of fault activity?
  269.  
  270. <F.CONDON> Would it be possible to see the signal decrease with a
  271. increase in the water table level (ballast)?
  272.  
  273. <[lowell] SPACE.GUEST> The effects cited above are small compared
  274. with the overall environmental noise. It is possible that flares
  275. induce free earth oscillations which could be seen in water level
  276. changes, but this would be a difficult thing to see. The electrical
  277. effect of flares on faults can be studied in more detail by sensitive
  278. instruments (measuring telluric currents) near the faults, and
  279. measuring any increase in electrical current on the opposing sides
  280. of the fault.  By the way, in Russia in the 1960's, there was a
  281. power plant which grounded its electrical energy on a daily
  282. basis. It was noticed that a fault about 100 miles distant always
  283. had an earthquake immediately after the grounding. As for other
  284. effects, theoretically they should behave as outlined here. Changes
  285. in the Earth's magnetic field could not be monitored, however,
  286. since these changes may have lag times of months to years after the
  287. flare occurs.
  288.  
  289. <[Dave] SPACE> >Always<...as in...always?  Every time??
  290.  
  291. <[lowell] SPACE.GUEST> Dave, the poorly translated Russian article
  292. I read suggested that the fault was a perfect indicator of
  293. grounding at the power plant during the 6-month study period.
  294.  
  295. <[Dave] SPACE> Very interesting! Kind of a neat effect....
  296.  
  297. <FRANK.REDDY> The quakes were rather small, though, 3-4 MB?
  298.  
  299. <[lowell] SPACE.GUEST> Frank, yes, the magnitudes were small (M
  300. 3-4).
  301.  
  302. <[lowell] SPACE.GUEST> By the way, I should note, that any theory
  303. should be backed up with predictive ability. In the case of the
  304. Ethiopian quakes, I sent the material to Frank in February. Since I
  305. was looking at it, I was able to give a 2-day warning of a series
  306. of quakes between March 11 - 20 1993 (which occurred 4 days 12 hours
  307. after the first major flare since September 1992).  Of the five largest
  308. flares to occur in this series, all were followed by quakes in the Red
  309. Sea with a time lag of 4 day 12 hr +/- 3 hours. The flares cited
  310. were of importance II and III and occurred from March 6, to March 15
  311. 1993.
  312.  
  313. <FRANK.REDDY> And of course the Red Sea _is_ the northern part of
  314. the East African Rift... :)
  315.  
  316. <[lowell] SPACE.GUEST> Yes.  In fact this was the first major
  317. activity in the Red Sea since March 30, 1969, following another
  318. large burst of solar activity.
  319.  
  320. <FRANK.REDDY> Any more questions for our guest?
  321.  
  322. <[Al] A.CHOU1> None here.  Sounds fairly convincing.
  323.  
  324. <FRANK.REDDY> Well, in that case, I'd like to thank you all for
  325. coming, and thanks Lowell for wearing his fingers to the bone!
  326.  
  327. <[Al] A.CHOU1> Thanks very much, Lowell!
  328.  
  329. <[lowell] SPACE.GUEST> I really enjoyed answering your questions,
  330. maybe we could do this again on another aspect of earthquake
  331. triggering?
  332.  
  333. <F.CONDON> Yes, thanks Lowell...
  334.  
  335. <FRANK.REDDY> I'll send you a copy of the transcript, if you
  336. like.
  337.  
  338. <[lowell] SPACE.GUEST> Yes, please, If you need anything more
  339. from me, Frank, let me know.
  340.  
  341. <ODY> Nice to "meet" you, by the way, Lowell.
  342.  
  343. <[lowell] SPACE.GUEST> Good to meet you to, ODY.
  344.  
  345. <FRANK.REDDY> Will do. If there's any breaking predictions you
  346. feel like sharing, please feel free to write me!
  347.  
  348. <[lowell] SPACE.GUEST> I sure will. Keep in touch.
  349.