Efter den forfærdelige tsunamiskade, der blev forårsaget af Sumatra-jordskælvet i december 2004, har forskere søgt efter strategier til at forudsige fremtidige dræberbølger. Jordstationer inden for et par tusinde kilometer fra jordskælvet kan faktisk måle deres forskydning ved hjælp af GPS-satellitter. Hvis de er flyttet nok, er der en stor risiko for en tsunami.
Universitetsforskere, der bruger GPS (Global Positioning System) -software udviklet af NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, har vist, at GPS inden for få minutter kan afgøre, om et jordskælv er stort nok til at generere en ocean-bred tsunami. Denne NASA-finansierede teknologi kan bruges til at give hurtigere tsunami-advarsler.
Et team ledet af Dr. Geoffrey Blewitt fra Nevada Bureau of Mines and Geology and Seismological Laboratory, University of Nevada, Reno, demonstrerede, at et stort jordskælvs ægte størrelse kan bestemmes inden for 15 minutter ved hjælp af GPS-data. Dette er meget hurtigere, end det er muligt med de nuværende metoder.
”Tsunami-advarsel er et løb mod tiden,” sagde medforfatter Dr. Seth Stein, Institut for Geologiske Videnskaber, Northwestern University, Evanston, Ill. ”Tsunamis rejser med jethastighed, så advarselscentre skal nøjagtigt inden for få minutter beslutte, om de skal udsende advarsler. Dette skal gøres hurtigt nok til, at advarslen kan distribueres til myndigheder i påvirkede områder, så de kan gennemføre reaktionsplaner. Sammen med seismometer og havbøjedata tilføjer GPS et andet værktøj, der kan forbedre fremtidige Tsunami-farevurderinger. ”
”Vi har altid brug for seismologi som det første alarmniveau for store jordskælv, og vi har brug for havbøjer for faktisk at fornemme tsunamibølgerne,” tilføjede Blewitt. "Fordelen ved at inkludere GPS i advarselssystemer er, at det hurtigt fortæller, hvor meget havbunden bevægede sig, og at information direkte kan sætte tsunamimodeller i bevægelse."
Den nye metode, kaldet GPS-forskydning, fungerer ved at måle den tid, radiosignaler fra GPS-satellitter ankommer til jordstationer, der ligger inden for et par tusinde kilometer fra et jordskælv. Fra disse data kan forskere beregne, hvor langt stationerne bevægede sig på grund af jordskælvet. De kan derefter udlede en jordskælvsmodel og jordskælvets rigtige størrelse, kaldet dets 'øjeblikkelighedsstørrelse.'
Som illustreret ved størrelsesordenen 9.2-9.3 Sumatra-jordskælvet i december 2004 har de nuværende videnskabelige metoder svært ved hurtigt at bestemme momentstørrelsen for meget store jordskælv. Dette jordskælv blev først estimeret til 8,0 ved hjælp af seismologiske teknikker designet til hurtig analyse. Fordi disse teknikker stammer fra estimater fra de første seismiske bølger, de registrerer, har de en tendens til at undervurdere jordskælv, der er større end ca. 8,5. Det er den omtrentlige størrelse, der er nødvendig for at generere store oceangående tsunamier. Det oprindelige skøn var den primære årsag til, at advarselscentre i Stillehavet undervurderede jordskælvets tsunamipotentiale betydeligt.
GPS's potentiale til at bidrage til tsunamivarsling blev tydeligt efter Sumatra-jordskælvet. GPS-målinger viste, at jordskælv flyttede jorden permanent mere end 1 centimeter (0,4 tommer) så langt væk som Indien, cirka 2.000 kilometer (1.200 mil) væk fra episentret. ”Med sådanne signaler kan et enormt jordskælv ikke skjule,” sagde Blewitt. ”Vi antog, at hvis GPS-data kunne analyseres hurtigt og nøjagtigt, ville de hurtigt indikere jordskælvets rigtige størrelse og tsunamipotentiale.”
For at teste gennemførligheden af deres tilgang brugte videnskabsmændene NASAs satellitpositioneringsdatabehandlingssoftware til at analysere data fra 38 GPS-stationer placeret i forskellige afstande fra Sumatra jordskælvets episenter. Softwaren peger på en stations nøjagtige placering til inden for 7 millimeter (0,3 tommer). Kun data, der var tilgængelige inden for 15 minutter efter jordskælvet, blev brugt. Resultaterne indikerede, at de fleste af de permanente jordforskyvninger fandt sted inden for få minutter efter ankomsten af de første seismiske bølger. Deres analyse udledte en jordskælvsmodel og en øjeblikhedsstørrelse på 9,0, meget tæt på jordskælvets endelige beregnede størrelse.
”Modellering af jordskælv med GPS kræver en robust realtidsevne til at forudsige, hvor GPS-satellitter er i rummet med nøjagtig præcision, hvilket vores software gør,” sagde Dr. Frank Webb, en JPL-geolog. "Denne teknik forbedrer hurtige skøn over den rigtige størrelse af store jordskælv og fremmer realtids tsunamimodelleringskapaciteter."
Resultaterne af undersøgelsen offentliggøres i Geophysical Research Letters.
JPL administreres for NASA af Californien Institut for Teknologi.
Original kilde: NASA / JPL News Release
