A szumátraiai 2004. decemberi földrengés által okozott szörnyű szökőár-károkat követően a tudósok stratégiákat kerestek a jövőbeni gyilkoshullámok előrejelzésére. A földrengéstől néhány ezer kilométeres körzetben lévő földi állomások valóban mérhetik elmozdulásukat a GPS műholdak segítségével. Ha elég költöznek, nagy a szökőár kockázata.
A NASA Jet Propulsion Laboratóriumának (Kalifornia, Pasadena) által kifejlesztett globális helymeghatározó rendszer (GPS) szoftverét használó egyetemi kutatók kimutatták, hogy a GPS néhány perc alatt meghatározhatja, hogy a földrengés elég nagy-e az óceán egészére kiterjedő szökőárhoz. Ez a NASA által finanszírozott technológia felgyorsíthatja a szökőár-figyelmeztetéseket.
Dr. Geoffrey Blewitt vezetésével a renói Nevada Egyetem Nevadai Bányászati Iroda és Földtani és Szeizmológiai Laboratórium vezetésével bebizonyosodott, hogy egy nagy földrengés valódi mérete 15 percen belül meghatározható GPS adatok felhasználásával. Ez sokkal gyorsabb, mint a jelenlegi módszerekkel lehetséges.
„A szökőár figyelmeztetése az idő elleni verseny” - mondta Dr. Seth Stein, a geológiai tudományok tanszékének, az északnyugati egyetem, Evanston, Illinois. „A szökőárok sugárhajtású sebességgel haladnak, tehát a figyelmeztető központoknak percek alatt pontosan el kell dönteni, hogy riasztásokat ad ki. Ezt elég gyorsan meg kell tenni ahhoz, hogy a figyelmeztetést az érintett területek hatóságai elosztsák, hogy reagálási terveket hajtsanak végre. A szeizmométerrel és az óceánbója adatokkal együtt a GPS egy újabb eszközt is hozzáad, amely javíthatja a jövőbeni szökőár veszélyességi felméréseit. ”
"Mindig szükségünk lesz a szeizmológiára, mint a nagy földrengések első riasztási szintjére, és szükségünk van óceánbójákra a szökőárhullámok valódi érzékelésére" - tette hozzá Blewitt. "A GPS figyelmeztető rendszerekbe történő beépítésének előnye az, hogy gyorsan megmondja, hogy mennyi az óceán fenekének mozgása, és hogy az információ közvetlenül mozgásba hozhatja a szökőár modelleit."
Az új, a GPS eltolásnak nevezett módszer úgy működik, hogy megmérik, hogy a GPS-műholdaktól származó rádiójelek mikor érkeznek a földrengési állomásokra néhány ezer kilométeres körzetben. Ezen adatok alapján a tudósok kiszámíthatják, hogy a földrengés miatt milyen messzire mentek az állomások. Ezután levezethetik a földrengés modelljét és a földrengés valódi méretét, az úgynevezett „pillanat nagyságát”. Ez a nagyság közvetlenül összefügg a földrengés potenciáljával, hogy szökőárral járjon.
Amint azt a 2004. decemberi 9,2–9,3 szumátra-féle földrengés mutatja, a jelenlegi tudományos módszerek megnehezítik a nagyon nagy földrengések gyors pillanatnyi nagyságának meghatározását. Ezt a földrengést először 8,0-ra becsülték meg a gyors elemzésre tervezett szeizmológiai módszerek felhasználásával. Mivel ezek a technikák az első szeizmikus hullámok becslésein alapulnak, ezért hajlamosak alábecsülni a körülbelül 8,5-nél nagyobb hullámokat. Ez a hozzávetőleges méret, amely ahhoz szükséges, hogy az óceánra kiterjedő nagyobb szökőárok létrejöjjenek. A kezdeti becslés volt az elsődleges oka annak, hogy a csendes-óceáni figyelmeztető központok alábecsülik a földrengés szökőár-potenciálját.
A GPS azon képessége, hogy hozzájáruljon a cunami-figyelmeztetéshez, a szumátra-i földrengés után vált nyilvánvalóvá. A GPS-mérések azt mutatták, hogy a földrengés tartósan 1 centiméter (0,4 hüvelyk) távolságban elmozdította Indiát, körülbelül 2000 kilométerre (1200 mérföld) az epicentrustól. "Ilyen jelekkel az ilyen hatalmas földrengés nem rejtőzik el" - mondta Blewitt. "Feltételeztük, hogy ha a GPS-adatokat gyorsan és pontosan lehet elemezni, akkor ezek gyorsan jelzik a földrengés valódi méretét és szökőár-potenciálját."
A megközelítés megvalósíthatóságának kipróbálására a tudósok a NASA műholdas helymeghatározó adatfeldolgozó szoftverével 38 GPS-állomás adatainak elemzésére szolgáltak, amelyek különböző távolságra helyezkedtek el a Szumátra-féle földrengés epicentrumától. A szoftver pontosan meghatározza az állomás pontos helyét 7 milliméter (0,3 hüvelyk) ponton belül. Csak a földrengéstől számított 15 percen belül rendelkezésre álló adatokat használtuk fel. Az eredmények azt mutatták, hogy az állandó földi elmozdulások nagy része az első szeizmikus hullámok érkezésétől számított néhány percen belül történt. Elemzéseik egy földrengés modelljét és egy 9,0 pillanatnyi magnitúdót vezettek le, nagyon közel a földrengés végső számított méretéhez.
"A földrengések GPS-rel történő modellezéséhez robosztus, valós idejű képességre van szükség ahhoz, hogy nagy pontossággal előre jelezze a GPS-műholdak helyét az űrben, amit szoftverünk tesz" - mondta Dr. Frank Webb, a JPL geológusa. "Ez a technika javítja a nagy földrengések valódi méretének gyors becslését és elősegíti a valós idejű szökőár modellezési képességeit."
A tanulmány eredményeit a Geophysical Research Letters publikálja.
A JPL-t a NASA számára a Kaliforniai Technológiai Intézet kezeli.
Eredeti forrás: NASA / JPL sajtóközlemény
