A korai riasztás életet ment

A hatalmas földrengések nemcsak a talajt mozgatják meg, hanem a Föld gravitációs mezőjében is apró változásokat idéznek elő. Számítógépekkel ezeket az apró változásokat próbálják azonosítani, hogy szinte azonnal megjelölhessék egy erős rengés helyét és méretét. Ez lehet az első lépés a nagy erejű földrengésekre korán figyelmeztető rendszer létrehozásához – olvasható egy tanulmányban a Nature-ben.

INDONESIA-QUAKE Fotó: JUNI KRISWANTO

A nagy erejű földrengések szeizmikus hullámokat is elindítanak, amelyeket a szeizmométerek érzékelnek. A jelenlegi észlelési módszerek azonban nehezen tesznek különbséget a 7,5-ös és a 9-es erősségű rengések között az ilyen eseményt követő néhány másodpercben. Ennek az az oka, hogy a kezdeti magnitúdóbecslések a P-hullámoknak nevezett szeizmikus hullámok amplitúdóján alapulnak, amelyek elsőként érkeznek a megfigyelőállomásokra. A legerősebb rengéseknél azonban ezek a kezdeti P-hullám-amplitúdók telítésbe mennek, így nehéz megkülönböztetni a különböző erősségű rengéseket.

A nagy földrengés során megmozduló tömeg azonban a kőzetek sűrűségét is megváltoztatja.

Ezek a sűrűségeltolódások apró változásokat jelentenek a Föld gravitációs mezőjében, úgynevezett elasztikus gravitációs hullámokat hozva létre, amelyek fénysebességgel haladnak át a talajon. – Az ilyen jelekről korábban azt hitték, hogy túl kicsik ahhoz, hogy észleljék – mondta a Science­news.org-nak Martin Vallée szeiz­mológus, az Institut de Phy­sique du Globe de Paris munkatársa. 2017-ben Vallée és kollégái voltak az elsők, akik észlelték ezeket az elasztikus gravitá­ciós jeleket a mérőállomások adataiban.

A kutatók most azon gondolkodtak, hogyan alakítsák át ezeket a jeleket hatékony korai figyelmeztető rendszerré.

Mivel a gravitációs ingadozások aprók, nehéz megkülönböztetni ezeket a háttérzajtól a szeizmikus adatokban. Amikor a tudósok visszamenőleg megvizsgálták a mérési eredményeket, azt találták, hogy az elmúlt harminc évben mindössze hat megaföldrengés generált azonosítható elasztikus gravitá­ciós jeleket. Ezek egyike volt az a kilences erősségű 2011-es földrengés, amely pusztító szökőárt okozva elárasztotta a japán fukusimai atomerőművet.

Itt kapcsolódhatnak be a számítógépek. Andrea Licciardi, a nizzai Cote d’Azur Egyetem geofizikusa kollégáival létrehozták a PEGSNetet, egy gépi tanulási hálózatot, amely az elasztikus gravitációs jelek azonosítására szolgál. A kutatók a Japánban gyűjtött valós szeizmikus adatok és félmillió szimulált gravitációs jel kombinációjával töltötték fel az adatbázist. Az algoritmust a 2011-es adatokkal tesztelték – a program pontosan azonosította a rengés nagyságát és helyét öt-tíz másodperccel korábban, mint más módszerek. Az eredmények azt mutatják, hogy a PEGSNet hatékony eszköz lehet a korai földrengés-figyelmeztetésre, különösen, ha más földrengés érzékelő eszközökkel együtt használják.

A fejlesztést folytatják, mert az algoritmust arra tanították, hogy egyetlen pontot keressen a földrengés eredetére vonatkozóan, ami észszerű közelítés, ha távol tartózkodik valaki.

De közelről nézve a földrengés helye már nem pontszerű, valójában egy nagyobb területet jelent. Ha a tudósok pontos becslést akarnak kapni arról, hol pattant ki pontosan a rengés, akkor a gépeknek régiókat kell keresniük, nem pontokat. Andrea Licciardi szerint a tökéletesített rendszerrel minden eddiginél gyorsabban és hatékonyabban figyelmeztethetnének a veszélyre, ami életeket menthet.

Borítókép: Tavaly áprilisban hatos erősségű rengés pusztított az indonéziai Jáva szigetén (Fotó: Europress/AFP)

Kivár a magyar szeizmológus – Nagyon nehéz eldönteni, hogy mennyire komoly ez a dolog, vagy csak amolyan időről időre felröppenő hír, amelyet többször láttunk az elmúlt évtizedekben a földrengés-előrejelzésnél. Az, hogy a földrengések során, és a rengéseket kiváltó tektonikai folyamatok során is tömeg átrendeződések történnek a Föld belsejében (a kéregben és a litoszférában), ez önmagában nem új, ezt régóta tudjuk. A gravitációs tér érzékeny megfigyelésére szolgáló graviméterek regisztrálják is a nagyobb földrengéseket – tájékoztatott Tóth László szeizmológus. A közleményben nem klasszikus földrengés előrejelzésről van szó, hanem úgynevezett korai riasztásról. Ilyen rendszerek egyébként léteznek, kihasználva azt, hogy a földrengéshullámok lassabban (másodpercenként néhány kilométer sebességgel) terjednek, mint a fénysebességgel terjedő információ. A P-hullám is gyorsabban terjed, mint a tényleges károkat okozó S-hullám (nyíróhullám) és felületi hullámok. Ezzel a rengés távolságától függően néhány vagy néhány tíz másodperces cselekvési lehetőséghez jutunk, mely elegendő lehet arra, hogy automatikusan leállítsák például Japánban a gyorsvonatokat vagy más érzékeny létesítményeket. Tóth László szerint egyébként a károk szempontjából teljesen mindegy, hogy egy rengés magnitúdója 7,5 vagy 9, inkább attól függ a katasztrófa mértéke, hogy hol, lakott területtől mennyire távol, milyen mélységben volt a rengés centruma, keletkezik-e cunami vagy egyéb másodlagos hatás, például földcsuszamlás. Sokszor látunk 6-6,5 magnitúdójú rengést nagy károkkal, és 7,5-8-as erősségű rengést károk nélkül. A cunami keletkezését is nehéz előre jelezni, még ha tudjuk is a rengés paramétereit. Sok téves cunamiriasztásról hallhatunk a hírekben is. – Nekem  az a véleményem, hogy a földrengések előrejelzése nem oldódik meg belátható időn belül. Nagyon sok paraméter véletlen és kis változásán múlik, hogy mikor, hol és mekkora földrengés lesz – összegzett Tóth László.