Более точные и быстрые предупреждения о цунами возможны с помощью GPS

Согласно новому исследованию, принятому к публикации в журнале Geophysical Research Letters, существующие GPS-инструменты на станциях мониторинга по всему миру могут быть использованы для повышения скорости и точности предупреждений о цунами. Измерения глобальной системы позиционирования (GPS) в реальном времени могут показать, как крупные землетрясения смещают дно океана, сокращая время предупреждения о цунами почти на 20 минут и потенциально снижая ущерб для прибрежных сообществ.

Цунами, вызванные землетрясениями вблизи берега, встречаются относительно редко, но они особенно опасны, так как могут достичь побережья за считанные минуты. Для прибрежных сообществ быстрое и точное предупреждение критически важно для спасения жизней.

Современные системы используют сейсмические инструменты для обнаружения вибраций землетрясения и выдают предупреждение о цунами в течение 5–10 минут после его окончания. Однако эти предупреждения не могут дать конкретной информации о размере и охвате волны. Получение точных данных о силе и масштабе цунами может занять более 20 минут.

Новое исследование показывает, что данные GPS в реальном времени, собираемые на сотнях геофизических станций по всему миру, могут быть использованы для оценки деформации морского дна при землетрясении. Предупреждающие агентства могут использовать эту информацию, чтобы определить силу возникающего цунами для уязвимых прибрежных районов в течение двух-трех минут.

«Это не развертывание новых инструментов, а просто изменение мышления и использования этих инструментов, — сказал Диего Мельгар, ведущий автор исследования. — Наши результаты показывают, что с тем, что есть у людей сейчас, в геофизических агентствах по всему миру, они могут это делать».

Почему нынешние системы ограничены?

Текущие системы оповещения о цунами используют сейсмометры для определения эпицентра, магнитуды и глубины землетрясения. Однако по мере роста магнитуды землетрясения (выше 7.5–8 M_W) ее сейсмическая запись становится менее надежной. Для генерации точного предупреждения о цунами агентствам приходится ждать, пока сейсмические волны достигнут удаленных станций, что создает задержку до 20–30 минут после начала землетрясения. Именно так генерировались предупреждения после землетрясения в Тохоку (Япония) в 2011 году, когда первоначальная оценка магнитуды в 7.9 оказалась заниженной, а фактическая магнитуда составила 9.0.

Как может помочь GPS?

Сейсмические станции уже используют GPS для мониторинга движений тектонических плит. Новое исследование предполагает, что существующие GPS-инструменты можно использовать для более быстрого и точного прогнозирования размера надвигающегося цунами. Во время землетрясения прибрежные GPS-станции собирают информацию о деформации земной поверхности в реальном времени. Эти данные можно использовать в численной модели для оценки смещения океанического дна и создания точного прогноза угрозы цунами в течение нескольких минут.

Проанализировав четыре недавних землетрясения, породивших цунами, исследователи обнаружили, что их система может генерировать более точные предупреждения быстрее, чем существующие системы. Карты угрозы цунами могут быть созданы в течение одной-двух минут после начала землетрясения, а оценка высоты волн — менее чем за две дополнительные минуты.

NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований США) уже находится в процессе внедрения этих данных GPS в реальном времени в свою систему предупреждения о цунами и землетрясениях. По словам геофизика Барри Хиршорна, GPS позволит более точно оценивать магнитуду землетрясений силой 8 и выше и предоставлять дополнительную информацию о деформации морского дна в те же сроки. Поскольку более 90% жертв цунами приходится на локальный или региональный уровень, внедрение GPS может спасти множество жизней.