Efter den fruktansvärda tsunamiskada som orsakats av jordbävningen Sumatra i december 2004 har forskare letat efter strategier för att förutsäga framtida mördarevågor. Markstationer inom några tusen kilometer från jordbävningen kan faktiskt mäta deras förskjutning med GPS-satelliter. Om de har flyttat tillräckligt, finns det en hög risk för en tsunami.
Universitetsforskare som använder GPS-programvara (Global Positioning System) utvecklat av NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, har visat att GPS inom några minuter kan avgöra om en jordbävning är tillräckligt stor för att generera en havsbredd tsunami. Denna NASA-finansierade teknik kan användas för att ge snabbare tsunamivarningar.
Ett team under ledning av Dr. Geoffrey Blewitt från Nevada Bureau of Mines and Geology and Seismological Laboratory, University of Nevada, Reno, visade att en stor skalvs verkliga storlek kan fastställas inom 15 minuter med GPS-data. Detta är mycket snabbare än vad som är möjligt med nuvarande metoder.
"Tsunami-varning är ett lopp mot tiden", sa medförfattaren Dr. Seth Stein, Institutionen för geologiska vetenskaper, Northwestern University, Evanston, Ill. "Tsunamis reser med jethastighet, så varningscentralerna måste exakt besluta inom några minuter om de ska utfärda varningar. Detta måste göras tillräckligt snabbt för att varningen ska distribueras till myndigheter i drabbade områden så att de kan genomföra svarsplaner. Tillsammans med seismometer och havsböddata lägger GPS till ett annat verktyg som kan förbättra framtida Tsunami-riskbedömningar. ”
"Vi kommer alltid att behöva seismologi som den första nivån av varning för stora jordbävningar, och vi kommer att behöva havsbojar för att faktiskt känna tsunamivågorna," tillade Blewitt. "Fördelen med att inkludera GPS i varningssystem är att det snabbt berättar hur mycket havsbotten rörde sig, och att information direkt kan sätta ihop tsunamimodeller i rörelse."
Den nya metoden, kallad GPS-förskjutning, fungerar genom att mäta tiden radiosignaler från GPS-satelliter anländer till markstationer som ligger inom några tusen kilometer från en jordbävning. Från dessa data kan forskare beräkna hur långt stationerna rörde sig på grund av jordbävningen. De kan sedan härleda en jordbävningsmodell och jordbävningens verkliga storlek, kallad dess ögonblickstorlek. Denna storlek är direkt relaterad till en jordbävningens potential för att generera tsunamier.
Som illustreras av magneten 9.2-9.3 i Sumatra i december 2004 har nuvarande vetenskapliga metoder svårt att snabbt bestämma momentstorleken för mycket stora jordbävningar. Denna jordbävning uppskattades först till 8,0 med användning av seismologiska tekniker utformade för snabb analys. Eftersom dessa tekniker har uppskattningar från de första seismiska vågorna de registrerar tenderar de att underskatta jordbävningar större än cirka 8,5. Det är den ungefärliga storleken som krävs för att generera stora havsområde tsunamier. Den ursprungliga uppskattningen var den främsta anledningen till att varningscentralerna i Stilla havet väsentligt underskattade jordbävningens tsunamipotential.
GPS: s potential att bidra till tsunamivarning blev uppenbar efter jordbävningen Sumatra. GPS-mätningar visade att jordbävningen flyttade marken permanent mer än 1 centimeter (0,4 tum) så långt borta som Indien, cirka 2 000 kilometer (1 200 mil) från episentret. "Med sådana signaler kan en enorm jordbävning inte gömma sig," sade Blewitt. "Vi ansåg att om GPS-data skulle kunna analyseras snabbt och korrekt skulle de snabbt indikera jordbävningens verkliga storlek och tsunamipotential."
För att testa genomförbarheten av deras tillvägagångssätt använde forskarna NASA: s satellitpositioneringsdatabehandlingsprogramvara för att analysera data från 38 GPS-stationer belägna på olika avstånd från Sumatra-jordbävningens centrum. Programvaran pekar på en stations exakta plats till inom 7 millimeter (0,3 tum). Endast data som fanns tillgängliga inom 15 minuter efter jordbävningen användes. Resultaten indikerade att de flesta permanenta markförskjutningar inträffade inom några minuter efter ankomsten av de första seismiska vågorna. Deras analys utsåg en jordbävningsmodell och en ögonblickstorlek på 9,0, mycket nära jordbävningens slutberäknade storlek.
"Att modellera jordbävningar med GPS kräver en robust, realtidsförmåga att förutsäga var GPS-satelliter är i rymden med exakt precision, vilket vår programvara gör," säger Dr Frank Webb, en JPL-geolog. "Denna teknik förbättrar snabba uppskattningar av den verkliga storleken på stora jordbävningar och framsteg i realtid tsunamimodellering."
Resultaten av studien publiceras i Geophysical Research Letters.
JPL förvaltas för NASA av California Institute of Technology.
Originalkälla: NASA / JPL News Release
