Μετά την τρομερή ζημία από το τσουνάμι που προκλήθηκε από τον σεισμό της Σουμάτρα τον Δεκέμβριο του 2004, οι επιστήμονες έψαχναν στρατηγικές για την πρόβλεψη μελλοντικών κυμάτων δολοφόνων. Οι επίγειοι σταθμοί εντός μερικών χιλιάδων χιλιομέτρων από τον σεισμό μπορούν πραγματικά να μετρήσουν τον εκτοπισμό τους χρησιμοποιώντας τους δορυφόρους GPS. Εάν έχουν μετακινηθεί αρκετά, υπάρχει υψηλός κίνδυνος τσουνάμι.
Επιστήμονες πανεπιστημίων που χρησιμοποιούν λογισμικό Global Positioning System (GPS) που αναπτύχθηκε από το Jet Propulsion Laboratory της NASA, Pasadena της Καλιφόρνια, έχουν δείξει ότι το GPS μπορεί να προσδιορίσει, μέσα σε λίγα λεπτά, εάν ένας σεισμός είναι αρκετά μεγάλος για να προκαλέσει τσουνάμι σε όλο τον ωκεανό. Αυτή η τεχνολογία που χρηματοδοτείται από τη NASA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ταχύτερων προειδοποιήσεων για τσουνάμι.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ Geoffrey Blewitt από το Γραφείο Ορυχείων και Γεωλογίας και Σεισμολογικών Εργαστηρίων της Νεβάδας, Πανεπιστήμιο της Νεβάδας, Reno, απέδειξε ότι το πραγματικό μέγεθος ενός μεγάλου σεισμού μπορεί να προσδιοριστεί μέσα σε 15 λεπτά χρησιμοποιώντας δεδομένα GPS. Αυτό είναι πολύ πιο γρήγορο από ό, τι είναι δυνατό με τις τρέχουσες μεθόδους.
«Η προειδοποίηση για το τσουνάμι είναι ένας αγώνας ενάντια στο χρόνο», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Dr. Seth Stein, Τμήμα Γεωλογικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο Northwestern, Evanston, Ill. «Τα τσουνάμι ταξιδεύουν με ταχύτητα jet, οπότε τα κέντρα προειδοποίησης πρέπει να αποφασίσουν με ακρίβεια, εντός λεπτών, εάν θα ζητήστε ειδοποιήσεις. Αυτό πρέπει να γίνει αρκετά γρήγορα για να διανεμηθεί η προειδοποίηση στις αρχές σε περιοχές που έχουν πληγεί, ώστε να μπορούν να εφαρμόσουν σχέδια αντιμετώπισης. Μαζί με το σεισμόμετρο και τα δεδομένα του ωκεανού, το GPS προσθέτει ένα άλλο εργαλείο που μπορεί να βελτιώσει τις μελλοντικές εκτιμήσεις κινδύνου για το τσουνάμι. "
«Θα χρειαζόμαστε πάντα τη σεισμολογία ως το πρώτο επίπεδο συναγερμού για μεγάλους σεισμούς και θα χρειαζόμαστε σημαντήρες ωκεανών για να αισθανθούμε πραγματικά τα κύματα τσουνάμι», πρόσθεσε ο Blewitt. "Το πλεονέκτημα της συμπερίληψης του GPS σε συστήματα προειδοποίησης είναι ότι λέει γρήγορα πόσο κινήθηκε ο πυθμένας του ωκεανού και ότι οι πληροφορίες μπορούν να θέσουν άμεσα σε κίνηση μοντέλα τσουνάμι."
Η νέα μέθοδος, που ονομάζεται μετατόπιση GPS, λειτουργεί με τη μέτρηση του χρόνου ραδιοφωνικών σημάτων από δορυφόρους GPS που φθάνουν σε επίγειους σταθμούς που βρίσκονται μέσα σε μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα από έναν σεισμό. Από αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν πόσο μακριά μετακινήθηκαν οι σταθμοί λόγω του σεισμού. Στη συνέχεια μπορούν να αντλήσουν ένα μοντέλο σεισμού και το πραγματικό μέγεθος του σεισμού, που ονομάζεται «στιγμιαίο μέγεθος». Αυτό το μέγεθος σχετίζεται άμεσα με τις δυνατότητες ενός σεισμού για τη δημιουργία τσουνάμι.
Όπως φαίνεται από το μέγεθος του σεισμού 9.2-9.3 της Σουμάτρας του Δεκεμβρίου 2004, οι τρέχουσες επιστημονικές μέθοδοι δυσκολεύονται να προσδιορίσουν γρήγορα το μέγεθος της ροπής για πολύ μεγάλους σεισμούς. Αυτός ο σεισμός εκτιμήθηκε αρχικά στο 8,0 χρησιμοποιώντας σεισμολογικές τεχνικές σχεδιασμένες για ταχεία ανάλυση. Επειδή αυτές οι τεχνικές αντλούν εκτιμήσεις από τα πρώτα σεισμικά κύματα που καταγράφουν, τείνουν να υποτιμούν τους σεισμούς μεγαλύτερους από περίπου 8,5. Αυτό είναι το κατά προσέγγιση μέγεθος που απαιτείται για τη δημιουργία μεγάλων τσουνάμι σε όλο τον ωκεανό. Η αρχική εκτίμηση ήταν ο πρωταρχικός λόγος που τα κέντρα προειδοποίησης στον Ειρηνικό υποτίμησαν σημαντικά το δυναμικό τσουνάμι του σεισμού.
Η δυνατότητα του GPS να συμβάλει στην προειδοποίηση για τσουνάμι έγινε εμφανής μετά τον σεισμό της Σουμάτρα. Οι μετρήσεις GPS έδειξαν ότι ο σεισμός μετακίνησε το έδαφος μόνιμα περισσότερο από 1 εκατοστό (0,4 ίντσες) τόσο μακριά από την Ινδία, περίπου 2.000 χιλιόμετρα (1.200 μίλια) μακριά από το επίκεντρο. «Με τέτοια σήματα, αυτός ο τεράστιος σεισμός δεν μπορεί να κρυφτεί», είπε ο Blewitt. «Υποθέσαμε ότι εάν τα δεδομένα GPS θα μπορούσαν να αναλυθούν γρήγορα και με ακρίβεια, θα έδειχναν γρήγορα το πραγματικό μέγεθος του σεισμού και το δυναμικό τσουνάμι».
Για να ελέγξουν τη σκοπιμότητα της προσέγγισής τους, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το λογισμικό επεξεργασίας δεδομένων δορυφορικής θέσης της NASA για να αναλύσουν δεδομένα από 38 σταθμούς GPS που βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από το επίκεντρο του σεισμού της Σουμάτρα. Το λογισμικό εντοπίζει την ακριβή τοποθεσία ενός σταθμού σε απόσταση 7 χιλιοστών (0,3 ίντσες). Χρησιμοποιήθηκαν μόνο δεδομένα που ήταν διαθέσιμα εντός 15 λεπτών από τον σεισμό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι περισσότερες από τις μόνιμες μετακινήσεις του εδάφους σημειώθηκαν μέσα σε λίγα λεπτά από την άφιξη των πρώτων σεισμικών κυμάτων. Η ανάλυσή τους συνήγαγε ένα μοντέλο σεισμού και ένα μέγεθος στιγμής 9.0, πολύ κοντά στο τελικό υπολογισμένο μέγεθος του σεισμού.
«Η μοντελοποίηση σεισμών με GPS απαιτεί μια ισχυρή, σε πραγματικό χρόνο ικανότητα να προβλέπει πού βρίσκονται οι δορυφόροι GPS στο διάστημα με ακριβή ακρίβεια, όπως κάνει το λογισμικό μας», δήλωσε ο Δρ Frank Webb, γεωλόγος JPL. "Αυτή η τεχνική βελτιώνει τις ταχείες εκτιμήσεις του πραγματικού μεγέθους των μεγάλων σεισμών και προάγει τις δυνατότητες μοντελοποίησης τσουνάμι σε πραγματικό χρόνο."
Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύονται στο Geophysical Research Letters.
Το JPL διοικείται για τη NASA από το California Institute of Technology.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων NASA / JPL
