Líneas de trabajo en curso

 

1. Estudio de las burbujas ionosféricas

 

Las burbujas de plasma ionosférico ecuatorial (EPBs, del inglés: “Equatorial Plasma Bubbles”) son regiones en las que la densidad del plasma es menor que la del medio que las rodea, pudiendo disminuir hasta en tres órdenes de magnitud. El concepto de burbuja está estrechamente ligado con el de Equatorial Spread F (ESF), descubierto por Booker y Wells en 1938 a partir de ecos difusos en ionogramas. Posteriormente se descubrió su influencia en el radar (Woodman y La Hoz, 1976) y en la aparición de centelleo (Basu y Kelly, 1977). El fenómeno del ESF consiste en el intercambio turbulento de tubos de flujo magnético de alta densidad con otros más ligeros situados a alturas mayores. Este intercambio crea perturbaciones locales de densidad en un amplio espectro de tamaños (desde unos pocos metros hasta centenares de km), que se propagan rápidamente siguiendo las líneas del campo magnético terrestre y penetrando en el límite superior de la región F de la ionosfera. Estas irregularidades influyen negativamente sobre los sistemas de observación de manera distinta según su tamaño. Las que tienen dimensiones cercanas al metro pueden dar lugar a estructuras en forma de pluma en los registros de radar, mientras que cuando las estructuras tienen tamaños próximos al Dm es posible detectar el spread F en los ionogramas. Las de tamaños comprendidos entre Hm y km provocan el efecto de centelleo (scintillation), que consiste en el debilitamiento de la intensidad de la señal electromagnética recibida. Todas estas irregularidades en el plasma ionosférico coexisten, al menos, durante la fase inicial de desarrollo.

 

La línea de investigación en curso estudia el desarrollo de métodos matemáticos para la detección de burbujas a partir del análisis de registros del contenido total de electrones. En esta primera fase los registros corresponden a estaciones de Africa ecuatorial pertenecientes al Sistema EGNOS Test Bed y a la red IGS.

 

 

(Ejemplos de burbuja identificada mediante la substracción a los datos de sTEC registrados en la estación DOUA (Africa Ecuatorial) (línea negra) de los promedios móviles obtenidos para intervalos de 90 minutos(línea azul). La figura de la derecha muestra amplificada la diferencia entre ambas (línea roja) a partir de la cual se localizan las burbujas.

 

Los resultados obtenidos hasta la fecha, a partir de datos de sTEC correspondientes a todo el año 2004, confirman la eficacia del método.

 

2. Aplicación de las técnicas GPS en el control de deformaciones a escala local en zonas tectónicamente activas.

 

En 1999 se comienza un Proyecto de Investigación con finalidad geodinámica. El principal objetivo de este Proyecto era la aplicación de diferentes técnicas geodésicas para la detección de microdesplazamientos en la Cordillera Bética, la región más importante de la Península Ibérica desde el punto de vista de la Tectónica Activa. Se diseñó y construyó una red GPS formada por 15 vértices de control en la Cuenca de Granada, una de las zonas de mayor sismicidad de la Península Ibérica. Cinco de ellos se situaron en el centro de la Cuenca, sobre los sectores de hundimiento relativo. Nueve se colocaron en los relieves que rodean a la Cuenca, por último dos de ellos establecieron un control más detallado de la falla de Padul, falla normal en la dirección NO-SE que muestra evidencias de actividad reciente.

Se han llevado a cabo tres campañas en los años 1999, 2000 y 2001. Las observaciones de cada campaña se han procesado con Bernese (Rothacher et al., 1996) y se ha aplicado la metodología de control de deformaciones con la utilización del programa Denetgps (Crespi, 1996). Se usó un procedimiento estadístico para evaluar el significado de las diferencias de coordenadas sin asumir ninguna hipótesis inicial sobre las características de los puntos ni ningún constreñimiento geofísico. Los resultados muestran que no hay ningún cambio significativo en las coordenadas de los puntos, lo cual está de acuerdo con los bajos valores de deformación calculados a partir de datos geológicos.

En los años 2004 y 2006 se han realizado campañas de observación en redes no permanentes GPS similares al anterior en la zona de la falla de Zafarraya (Granada) y Balanegra (Almería). Está previsto llevar a cabo más campañas de observación en estas zonas en años sucesivos.

 

 

    

                  (1)                                                             (2)                                                          (3)

 

(1) y (2) Mapas geológicos de la Cuenca de Granada y de la Falla de Zafarraya que muestras la posiciones de los puntos de control GPS.

(3)  Vectores de desplazamiento de los puntos de control obtenidos comparando las campañas de 1999 y 2001 en la Cuenca de Granada.

 

3. Generalización de los métodos de posicionamiento GPS bifrecuencia al ámbito multifrecuencia GNSS llevando a cabo los correspondientes desarrollos teóricos.

 

 Dentro de esta línea de trabajo se ha estimado el efecto ionosférico a partir de medidas con receptores GPS bifrecuencia. Se utiliza un procedimiento basado en los Mínimos Cuadrados que combinados con un modelo global de ionosfera estime las correcciones ionosféricas teniendo también en cuenta el modelado de los sesgos instrumentales. El efecto ionosférico determinado a partir de las estaciones de referencia se ha interpolado a un receptor GPS monofrecuencia que se ubicó en dos áreas de test. En el primer test se consideró una red GPS de líneas de base cortas. Se estimó el efecto ionosférico, se interpoló y se comparó con el efecto ionosférico real. Los residuales obtenidos fueron siempre menores que 4 cm. Para el segundo test se usó una red de líneas de base más largas. Los resultados mostraron que modelando el efecto ionosférico con nuestro procedimiento se obtienen mejores resultados que cuando se usa un modelo global. 

Ejemplo de los residuales obtenidos

 

Continuando con esta línea de trabajo se está desarrollando un proyecto que pretende estudiar el efecto de la presencia de una tercera frecuencia en las técnicas GNSS sobre el posicionamiento puntual. En concreto se analizará el impacto de esta tercera frecuencia en términos de estimación de la ionosfera, troposfera, ambigüedad de fase inicial y detección de saltos de ciclo, tanto en el caso de posicionamiento absoluto como relativo, teniendo en cuenta varios escenarios: GPS actual, GPS modernizado, Galileo, GPS/Galileo integrado.

 

 

4. Aplicaciones a la Arqueología.

 

La moderna Arqueología se ha convertido, desde hace ya tiempo, en una ciencia multidisciplinar que necesita de los datos proporcionados por otras disciplinas, para que sirvan de sólido apoyo a las hipótesis formuladas sobre el comportamiento cultural de las sociedades más antiguas.

            En el marco de este Grupo de Investigación se está ensayando, hasta ahora con perspectivas muy favorables,  la aplicación de nuevas técnicas y métodos, procedentes específicamente de la Física, a la hora de abordar determinados aspectos del estudio de los yacimientos arqueológicos y que afectan a dos niveles distintos de la investigación : 

            1) La Geofísica empieza a revelarse como imprescindible en el apartado de los métodos de campo. Tanto en las prospecciones programadas, como en el paso previo a la excavación sistemática juega un papel importante al poder descubrir la existencia de estructuras de distinta naturaleza que permanecen enterradas, orientando de manera mucho más eficaz el trabajo del arqueólogo. Además, en un gran número de ocasiones los yacimientos no se pueden excavar en su totalidad o los trabajos se realizan con lentitud, por lo que poder determinar las estructuras que permanecen ocultas o la propia extensión del yacimiento permiten trabajar con mayor número de datos que los únicamente obtenidos de manera directa.
            2) Por otra parte, tanto en las mencionadas prospecciones, como en las excavaciones sistemáticas resulta imprescindible la localización y  referenciación exacta de los yacimientos/hallazgos. La georreferenciación de los yacimientos, tanto áreas totales como parciales, resultan necesarios para garantizar el rigor requerido en la realización de los trabajos de campo.
            3) Las técnicas empleadas en las actuaciones mencionadas anteriormente,  son válidas  a la hora de obtener  las orientaciones topoastronómicas de un determinado punto de interés arqueológico.

Una nueva líea de investigación, iniciada por este Grupo, ha sido la de la Arqueoastronomía, que tiene como objetivo averiguar el papel que jugó el cosmos en el imaginario y en la vida cotidiana de los grupos culturales antiguos, objeto de estudio de la Arqueología. Los datos proporcionados por la Arqueoastronomía permiten que el arqueólogo se acerque a la esfera de las ideas (mitos, creencias...), al conocimiento de antiguos calendarios o pueda comprender la concepción del espacio-tiempo de aquellas culturas. Ello se consigue mediante el descubrimiento de regularidades no casuales en la disposición de determinados monumentos, tumbas o poblados, en la orientación de los mismos, la distancia entre ellos y respecto a hitos astronómicos y/o topográficos.