Trzęsienia ziemi: lepsze prognozy, szybsze ostrzeżenia
Jak podają szacunki, w ciągu ostatnich dwudziestu lat trzęsienia ziemi pochłonęły blisko milion ofiar śmiertelnych i spowodowały straty gospodarcze o wartości miliardów euro. Jednak przewidywanie tych katastrofalnych zjawisk nastręcza wielu trudności, ponieważ naukowcom wciąż nie udało się wyodrębnić spójnych sygnałów ostrzegawczych. W związku z tym zespół finansowanego ze środków UE projektu EARLI postawił sobie za cel usprawnienie systemów wczesnego ostrzegania, a także zbadanie możliwości przewidywania trzęsień ziemi za pomocą technologii sztucznej inteligencji umożliwiającej wykrywanie wczesnych słabych sygnałów sejsmicznych.
Przewidywanie trzęsień ziemi
Trzęsienia ziemi zwykle występują wzdłuż linii uskoków, długich wyrw w skorupie ziemskiej, stanowiących granicę między płytami tektonicznymi. Gdy płyty te przesuwają się względem siebie, ciśnienie wewnątrz ziemi wzrasta, aż naprężenia stają się na tyle duże, że dochodzi do uwolnienia energii w postaci fal sejsmicznych. „Uskok zaczyna się przemieszczać na jakiś czas przed trzęsieniem ziemi”, mówi dr Quentin Bletery z francuskiego Narodowego Instytutu Badawczego ds. Zrównoważonego Rozwoju (IRD), pełniącego rolę koordynatora projektu EARLI, cytowany w artykule opublikowanym w „Horizon – The EU Research & Innovation Magazine”. „Pytanie brzmi: czy proces ten zachodzi w ciągu mikrosekundy, czy raczej zajmuje więcej czasu i można go monitorować?”. Dr Bletery i jego współpracownik z IRD, dr Jean-Mathieu Nocquet – przekonani, że przesunięcia w obrębie uskoków są zjawiskiem zachodzącym stopniowo – przeprowadzili badania, które pozwoliły im odkryć nowy sygnał o małej amplitudzie. Sygnał ten „teoretycznie mógłby zostać wykorzystany do wcześniejszego ostrzegania o silnych wstrząsach”. Do wykrycia tego słabego sygnału naukowcy wykorzystali dane globalnego systemu pozycjonowania o wysokiej częstotliwości pozyskane z ponad 3 000 stacji na całym świecie. Posługując się danymi zarejestrowanymi na kilka godzin przed każdą katastrofą, uczeni poddali analizie około 90 trzęsień ziemi o magnitudzie rzędu 7 i większej. Dzięki swojej metodzie dr Bletery i dr Nocquet byli w stanie zaobserwować prawie niezauważalny wzorzec, który pojawiał się na dwie godziny przed trzęsieniami ziemi w pobliżu obszarów, które potem okazywały się ich epicentrami. „To tylko słaby sygnał, ale nie znajdzie się go przypadkowo ani w innych miejscach, ani w innym czasie”, zauważa dr Bletery. Uczony dodaje, że potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć ten „niezwykle intrygujący” sygnał i ustalić, czy możliwe jest przewidywanie za jego pomocą trzęsień ziemi.
Możliwość wcześniejszego ostrzegania
Oprócz prac nad prognozowaniem trzęsień ziemi, zespół projektu EARLI prowadzi też badania dotyczące przyspieszenia wydawania ostrzeżeń o trzęsieniach ziemi i tsunami, które ludzie obecnie otrzymują w postaci alertów na swoje telefony komórkowe. Te systemy wczesnego ostrzegania opierają się na danych rejestrowanych przez sejsmografy w momencie rozpoczęcia się trzęsienia ziemi, dając w ten sposób zaledwie kilka sekund na wysłanie ostrzeżenia. Jak wynika z ustaleń w ramach projektu EARLI, urządzenia te zaniżają również siłę największych trzęsień ziemi, gdyż nie są w stanie odróżnić trzęsienia ziemi o magnitudzie 9 od wstrząsów o magnitudzie 8, przy czym to pierwsze prowadzi do powstania fal tsunami około 30 razy większych niż w przypadku tego drugiego. Zespół projektu używa sejsmografów nie w celu pomiaru fal sejsmicznych, ale raczej powstających w wyniku trzęsienia ziemi zaburzeń pola grawitacyjnego Ziemi. Nawet jeśli sygnał ten jest około miliona razy słabszy niż fala sejsmiczna, a co za tym idzie trudniejszy do wykrycia za pomocą standardowych technik, to pojawia się on dużo wcześniej. Zastosowana w projekcie metoda oparta na sztucznej inteligencji znajduje się w fazie eksperymentalnej, mimo to z powodzeniem wykorzystano ją do wygenerowania pierwszej prognozy zbliżającego się tsunami, co zajęło zaledwie 1 minutę – to ogromny postęp, biorąc pod uwagę, że obecne systemy ostrzegania potrzebują od 20 do 30 minut. „Celem jest uczynienie systemów wczesnego ostrzegania znacznie szybszymi”, zaznacza dr Bletery. Przedłużony o rok projekt EARLI (Detection of Early seismic signal using ARtificiaL Intelligence) dobiegnie końca w 2027 roku. Więcej informacji: projekt EARLI
Słowa kluczowe
EARLI, trzęsienie ziemi, SI, sygnał, ostrzeżenie, sejsmiczny, system wczesnego ostrzegania, magnituda