2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A Kaliforniai Egyetem (Berkeley) szeizmológusa felfedezte a módját, hogy másodpercek-tíz másodperces előrejelzést adjon a földrengés miatti földrengésről.
Bár néhány másodperc nem hangzik soknak, az iskolás gyerekeknek elegendő idő az asztaluk alá merülni, a gáz- és elektromos társaságoknak leállítani vagy leválasztani rendszereiket, a telefontársaságoknak a forgalom átirányítására, a repülőtereknek pedig a felszállások leállítására. és a leszállásokat, valamint a vészhelyzeti szolgáltatókat a valószínűsíthető problémás területek meghatározásához. Az ilyen intézkedések életeket és pénzt menthetnek meg.
Egy ehhez hasonló korai figyelmeztető rendszer Richard Allennek, az UC Berkeley föld- és bolygótudományi adjunktusának köszönhetően lehetséges, aki az elmúlt öt évben bebizonyította, hogy a földrengés kitörését követő néhány másodpercen belül képes előre jelezni a rengés teljes erősségét és pusztító potenciálját. Például San Franciscóban Allen becslése szerint a város valószínűleg 20 másodperces figyelmeztetést kaphat a közelgő rezgésről.
"Meg tudjuk határozni a nagyságot a szakadás kezdete után néhány másodpercen belül, és megjósolhatjuk a talajmozgást másodpercektől több tíz másodpercig, mielőtt érezni fogjuk" - mondta Allen. Kollégáival most egy olyan rendszert, az ElarmS-t tesztelnek, amely ezeket az előrejelzéseket adja, és a kutatók az Egyesült Államok Geológiai Szolgálatával (USGS) együttműködve meghatározzák, mennyire pontosak ezek a figyelmeztetések.
Allen és társszerzője, Erik L. Olson, a madisoni Wisconsini Egyetem egykori végzős hallgatója a Nature november 10-i számában tették közzé adataikat a földrengések korai földmozgásának előrejelzéseiről.
A szeizmológusok, különösen az Egyesült Államokban élők, egyre pesszimistábbak a földrengések előrejelzésével kapcsolatban. A kaliforniai Parkfield intenzíven megfigyelt helyszínén végzett kísérletek lecsillapították azt a lelkesedést, hogy a földrengés kitöréseit órákkal vagy napokkal azelőtt megjósolható. Az élet- és vagyonveszteségek csökkentése érdekében a földrengésveszélyes régiók általában az előzetes felkészülés és a földrengés utáni felmérés, valamint a rengés utáni öt és tíz perc közötti értesítés kombinációjára támaszkodnak.
Allen korai figyelmeztetései azután érkeztek, hogy a földrengés szakadása már elkezdődött, de még azelőtt, hogy a rázkódást az epicentrumtól több tíz mérföldre érezzük.
San Francisco például a 800 mérföldes San Andreas-törés északi felének körülbelül félúton fekszik. Ha szakadás történik a szélső északi végén, 80 másodpercbe is telhet, míg másodpercenként csaknem 2 mérföldes sebességgel elérik a várost. A korai figyelmeztető rendszer kritikus pufferként szolgálhat a lakosok, a vállalkozások és a segélyhívók számára, még akkor is, ha az idő nem elegendő az épület evakuálásához.
A korai figyelmeztető információk közvetlenül beépülnének az új, aktív reagálású épülettervekbe is, amelyek megváltoztatják a szerkezet mechanikai tulajdonságait, lehetővé téve a rázkódást, és minimalizálják a külső és belső károsodást. Az aktív reagálású épületek már működnek Japánban, mondta Allen.
"Ez a hosszú távú célunk, hogy az épület érezze a földrengést, ne a lakók" - mondta Allen.
Két évvel ezelőtt, amikor a Wisconsini Egyetemen, Allen arról számolt be, hogy a szakadás első négy másodpercében a kis és közepes földrengésekből származó szeizmikus jelek frekvenciája különbségeket mutatott, és a nagyobb rengések alacsonyabb frekvenciájú jeleket mutattak, mint a kisebb rengések. A jel az elsődleges hullám vagy a P-hullám része, amely az első, bár a legkevésbé pusztító hullám, amely a szakadás után érkezik. A legtöbb ember rázkódásként éli meg a P-hullámot, amely egy nyomáshullám, amely úgy halad át a sziklán, mint a hang a levegőben.
Ezt a P-hullámot egy másodlagos vagy S-hullám követi, amely előre-hátra és fel-le nyírja a talajt. Röviddel ezután pusztítóbb felszíni hullámok érkeznek, amelyek oldalra rántják a talajt, majd később az óceán hullámaiként gurulnak be.
A jelenlegi tanulmányban Allen kimutatta, hogy a P-hullám frekvenciája és a rengés teljes erőssége közötti kapcsolat fennáll a nagyobb, 8-as vagy annál nagyobb rengések, valamint a közepes és kis méretű rengések esetében. A korreláció alapján meg tudja jósolni a rengés teljes erősségét 1 magnitúdón belül, egy adott területen, például a San Andreas-törésnél pedig fél magnitúdón belül. A magnitúdó a föld alatti felszakadás teljes területének és a szakadás mentén bekövetkező csúszások átlagos mértékének mértéke. A fél magnitúdó 3-szoros különbséget jelent a talajmozgásban.
"A legtöbb szeizmológus meglepődik, és gyakran szkeptikus, hogy meg lehet jósolni egy földrengés erősségét, mielőtt véget érne, de ez azt sugallja, hogy van valami egészen más, mint amit a folyamatok fizikájáról gondoltunk. szakadásban van – mondta Allen.
Allen megállapításai ellentmondanak a földrengés szakadás jelenlegi modelljének. A „kaszkád” modell azt feltételezi, hogy a földrengéshibák sok különböző méretű foltból állnak, amelyek mindegyike bizonyos fokú feszültség alatt áll. Ha az egyik folt eléggé megfeszül ahhoz, hogy elcsússzon, a csúszás átterjed a szomszédos foltokra, amelyek felszakadnak, mint a leeső dominó. A szakadás csak akkor áll le, ha a hibazónában terjedő feszültség elér egy olyan foltot, amely túl szilárdan van rögzítve ahhoz, hogy elcsússzon.
Ebben a modellben benne rejlik az az elképzelés, hogy a kiinduló szakadás nagy és kis rengések esetén ugyanaz. Allen megállapításai szerint ez helytelen. Ehelyett a szakadás kezdettől fogva eltérő nagy és kis rengések esetén, és a kezdeti szakadás olyan információkat tartalmaz, amelyek segítségével megjósolható a végső méret.
Azt javasolja, hogy ha a kezdeti szakadás nagy "csúszási impulzust" generál, amely folyamatosan, minden irányban halad át a hibasíkon, az impulzus képes biztosítani a szükséges energiát ahhoz, hogy olyan foltokon keresztül terjedjen, amelyek egyébként nem szakadtak volna meg. Csak akkor áll meg a szakadás, ha az impulzus energiája olyan szintre csökken, amely nem elegendő ahhoz, hogy leküzdje a szikla szorítását a sziklán.
"Ha a szakadási impulzus nagy csúszással kezdődik, akkor valószínűbb, hogy nagy földrengéssé fejlődik" - írták jelentésükben Olsonnal.
Allen demonstrációja, hogy ez a megfigyelés érvényes a földrengésekre szerte a világon, Kaliforniától Tajvanig és Japánig, szilárd alapot biztosít egy korai figyelmeztető rendszer felépítéséhez. A földrengés erősségének becslése után a számítógépek megjósolhatják a súlyos talajremegéssel járó területeket egy adott hiba értelmezése alapján. Öt másodpercen belül figyelmeztetéseket küldhetnek a városok azon területeken, ahol a számítások szerint káros talajmozgás várható.
Mivel az emberek nem tudnak elég gyorsan reagálni, Allen szerint ezeknek a figyelmeztetéseknek olyan számítógépekre kell támaszkodniuk, amelyek úgy vannak programozva, hogy reagáljanak bizonyos erősségű rengésekre.
"Ez lehetővé teszi az emberek számára, hogy információkat szerezzenek egy eseményről, mielőtt a föld elkezd remegni, és a rendszer leállna" - mondta.
Az ElarmS rendszer figyelmeztetheti a mentő- és takarítószemélyzetet az utórengésekre is, amelyek az instabil törmelék összeomlását okozhatják.
A szakadás előrehaladtával, mondta Allen, a szeizmikus hullámok elemzése finomíthatja a nagyságrendet és a talajmozgás becsléseit, végül beleolvad a szabványos rázási térképbe, amelyet általában a földrengés vége után perceken belül készítenek el.
"Annál a szakasznál tartunk, amikor tesztelnünk kell a rendszer pontosságát, amit most végzünk" - mondta Allen. "Ezután meg fogjuk határozni, hogy a telemetria elég gyors-e ahhoz, hogy a szakadást követően másodperceken belül eljusson hozzánk az adatok."
A munkát az USGS, a University of Wisconsin, Madison és a UC Berkeley támogatta.
