Po strašném poškození tsunami způsobeném zemětřesením na Sumatře v prosinci 2004 vědci hledali strategie, jak předpovídat budoucí vlny zabijáků. Pozemní stanice v okruhu několika tisíc kilometrů od zemětřesení mohou skutečně měřit jejich přemístění pomocí satelitů GPS. Pokud se dostatečně pohnuli, existuje vysoké riziko tsunami.
Vědci univerzity, kteří používají software Global Positioning System (GPS) vyvinutý společností NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie, ukázali, že GPS dokáže během několika minut zjistit, zda je zemětřesení dost velké na to, aby vytvořilo cunami po celém oceánu. Tuto technologii financovanou NASA lze použít k rychlejšímu varování před tsunami.
Tým vedený Dr. Geoffrey Blewittem z Nevada Bureau of Mines and Geology and Seismological Laboratory, University of Nevada, Reno, ukázal, že skutečná velikost zemětřesení může být stanovena do 15 minut pomocí GPS dat. To je mnohem rychlejší, než je možné u současných metod.
"Varování před cunami je závod s časem," řekl spoluautor Dr. Seth Stein, katedra geologických věd, Northwestern University, Evanston, Illinois. "Tsunamis cestuje rychlostí tryskového letadla, takže centra varování musí během několika minut přesně rozhodnout, zda vydávat upozornění. To musí být provedeno dostatečně rychle, aby bylo varování distribuováno orgánům v postižených oblastech, aby mohli implementovat plány reakce. Spolu s údaji o seismometru a oceánských bójích GPS přidává další nástroj, který může zlepšit budoucí hodnocení nebezpečí tsunami. “
"Vždy budeme potřebovat seismologii jako první stupeň pohotovosti pro velká zemětřesení a budeme potřebovat oceánské bóje, aby skutečně snímaly vlny vln tsunami," dodal Blewitt. "Výhodou zahrnutí GPS do varovných systémů je to, že rychle řekne, jak moc se mořské dno pohybovalo, a že informace mohou přímo uvést modely tsunami do pohybu."
Nová metoda, nazývaná posun GPS, funguje tak, že měří časové rádiové signály ze satelitů GPS, které dorazí na pozemní stanice umístěné do několika tisíc kilometrů od zemětřesení. Z těchto údajů mohou vědci vypočítat, jak daleko se stanice kvůli zemětřesení posunuly. Poté mohou odvodit model zemětřesení a skutečnou velikost zemětřesení, která se nazývá „momentová velikost“. Tato velikost přímo souvisí s potenciálem zemětřesení pro generování tsunami.
Jak ilustruje zemětřesení na Sumatře 9,2-9,3 z prosince 2004, současné vědecké metody mají potíže s rychlým určováním momentové velikosti pro velmi velké otřesy. Toto zemětřesení bylo poprvé odhadnuto na 8,0 pomocí seismologických technik určených pro rychlou analýzu. Protože tyto techniky odvozují odhady z prvních seismických vln, které zaznamenávají, mají tendenci podceňovat zemětřesení větší než asi 8,5. To je přibližná velikost potřebná k vytvoření velkých oceánských tsunami. Počáteční odhad byl primárním důvodem, proč varovná střediska v Tichomoří výrazně podceňují potenciál zemětřesení na vlnu tsunami.
Potenciál GPS přispět k varování před vlnou tsunami se projevil po zemětřesení Sumatra. GPS měření ukázala, že zemětřesení trvale posunulo zem o více než 1 centimetr (0,4 palce) až do Indie, asi 2 000 kilometrů (1 200 mil) od epicentra. "Při takových signálech se zemětřesení, které toto obrovské zemětřesení nemůže skrýt," řekl Blewitt. "Předpokládali jsme, že pokud bude možné GPS data analyzovat rychle a přesně, rychle naznačí skutečnou velikost zemětřesení a potenciál tsunami."
K testování proveditelnosti jejich přístupu vědci použili software pro zpracování dat ze satelitů NASA k analýze dat ze 38 GPS stanic umístěných v různých vzdálenostech od epicentra zemětřesení Sumatra. Software určí přesnou polohu stanice s přesností na 7 milimetrů (0,3 palce). Byly použity pouze údaje, které byly k dispozici do 15 minut od zemětřesení. Výsledky naznačily, že k většině trvalých přemístění půdy došlo během několika minut po příchodu prvních seismických vln. Jejich analýza vyvodila model zemětřesení a momentovou magnitudu 9,0, velmi blízko konečné vypočítané velikosti zemětřesení.
„Modelování zemětřesení pomocí GPS vyžaduje robustní schopnost v reálném čase předpovídat, kde jsou satelity GPS v kosmu, s přesnou přesností, což náš software dělá,“ řekl Dr. Frank Webb, geolog JPL. "Tato technika zlepšuje rychlé odhady skutečné velikosti velkých zemětřesení a zvyšuje možnosti modelování vln v reálném čase."
Výsledky studie jsou publikovány v Geophysical Research Letters.
JPL je spravován pro NASA Kalifornským technologickým institutem.
Původní zdroj: NASA / JPL News Release
