Использование ГНСС может существенно уменьшить время раннего предупреждения о землетрясениях

В феврале 2016 года USGS (Геологическая служба США) развернула в Калифорнии тестовую систему второго поколения ShakeAlert Earthquake Early Warning.

Предыдущие исследования показывают, что магнитуда землетрясения не может быть предсказана до середины разрушений (для землетрясения магнитудой 9 это 90 секунд). Использование ГНСС может сократить это время до 10 секунд, что значительно расширит и улучшит системы раннего оповещения о землетрясениях.

Как быстро можно предсказывать магнитуду землетрясения?

Сейсмологи Диего Мельгар из Университета Орегона и Гэвин Хейс из USGS в Голдене, штат Колорадо, случайно нашли решение этого вопроса. Мельгар писал код для имитации землетрясений, чтобы проверить точность систем раннего оповещения о землетрясениях на северо-западе Тихого океана. Он обратился к Хейсу, который курирует базу данных для USGS, содержащую «функции времени источника», которые показывают, как выброс сейсмической энергии изменяется во времени по мере развития разрушений при землетрясении.

По мере роста разрушений скорость роста изменяется, и функция времени источника фиксирует это изменение. Мельгар и Хейс сосредоточились на ускорении выделения энергии при крупных (M>7) и сильных (M≥9) землетрясениях и обнаружили, что ускорение колебалось между 2 и 5 секундами после начала землетрясений.

Однако, имея в своей базе данных около 250 землетрясений М≥7, они обнаружили, что через 10-15 секунд после начала разрушений эти мощные землетрясения начинали вести себя аналогичным образом, и это поведение масштабируется с их окончательной силой, сказал Хейс. «Другими словами, ускорение от 10 до 15 секунд является диагностикой их окончательной величины».

По словам Мельгара и Хейса, землетрясение бущует в течение примерно 10 секунд, после чего большие землетрясения ускоряются. Три разные базы данных функций времени источника показали одинаковые данные.

По данным, получаемых с геодезических приёмников GNSS, вертикальное перемещение вблизи источника сильных землетрясений может составлять от 3 до 5 метров. Анализ данных ГНСС вблизи источников 12 землетрясений M≥7 показал, что в течение первых 10 секунд после регистрации первого признака землетрясения перемещение было почти неизмеримым. Но между 10-й и 15-й секундами величина вертикального смещения начинала быстро расходиться для групп магнитуд разной величины. К 20-25 секундам вертикальное перемещение было отчётливым.

Предыдущие исследования показали, что примерно половина продолжительности разрушения должна пройти, прежде чем будет сделан точный прогноз. Сокращение времени прогнозирования до 15 секунд будет иметь неоценимое значение для систем раннего оповещения о землетрясениях и алгоритмов прогнозирования цунами, где каждая секунда имеет значение.

ГНСС-датчики установлены на суше по всему земному шару, но большинство сверхсильных землетрясений происходит под водой. Мельгар и Хейс отметили, что для эффективной интеграции результатов в системы раннего оповещения о землетрясениях потребуются датчики, установленные на морском дне. «Плюс оптоволоконные кабели с берега на дно океана, соединённые с датчиками, передающие информацию на берег, а это недешево», — заметил Мельгар.

Дополнительные 10-30 секунд предупреждения городу или ядерному реактору о неизбежном землетрясении имели бы огромное значение. Впрочем, если гипотеза исследователей неверна, то преждевременное использование её приведёт к увеличению количества ложных срабатываний и пропущенных землетрясений, что подрывает ценность этих предупреждений для общества. Мельгар и Хейс признали, что их результаты должны быть тщательно проверены.

Источник: