پیش بینی و هشدار زلزله در ایران و دنیا - کنفرانس هکا

با این که در زلزله اخیر تهران نشانه هایی از وقوع زمین لرزه اصلی در ثانیه های پیش از آن به ثبت رسیده بود اما چرا این موضوع به اطلاع مردم نرسید و اساسا چرا پیش بینی زلزله تا این حد پیچیده است؟

زلزله چطور رخ می دهد؟

به طور خلاصه زلزله زمانی رخ می دهد که دو بخش یا بلوک زمین روی یکدیگر می لغزند و به یک باره انرژی عظیمی آزاد می گردد. زمین لرزه هایی که کانون شان در نزدیکی سطح زمین باشد معمولا به شدت ویرانگر هستند.

بر اساس اعلام مرکز لرزه نگاری آمریکا همه ساله در حدود پانصد هزار زلزله قابل شناسایی در سرتاسر جهان رخ می دهد که از این تعداد صد هزار موردشان قابل احساس و صد موردشان خسارت آفرین هستند.

همچنین باید اشاره کنیم که بیشتر زمین لرزه ها در مرز خشکی رخ می دهند و عظیم ترین آنها در بستر اقیانوس اتفاق می افتند.

آیا می توان زلزله را پیش بینی کرد؟

تا به امروز هیچ دانشمندی پیروز به پیش بینی دقیق زلزله ای عظیم نشده است. با این حال می توان احتمال وقوع زلزله ای قوی در آینده در یک منطقه خاص و برای محدوده چند سال را پیش بینی کرد.

موسسه مطالعه زمین شناسی ایالات متحده می گوید که هر پیش بینی زلزله باید این سه مورد را تعیین کند: زمان وقوع، منطقه وقوع و عظیمی آن.

در طول تاریخ افراد بسیاری زلزله را پیش بینی نموده اند اما به دلایل زیر ادعای آنها حقیقت نداشته است:

• پیش بینی ها بر اساس مدارک علمی نبوده اند.
• پیش بینی ها به هر سه عامل ذکر شده (زمان، مکان و عظیمی) اشاره ننموده اند.
• پیش بینی ها بسیار کلی بوده اند و به این موضوع اشاره کرده اند که همواره زلزله ای رخ خواهد داد: مثلا در 30 روز آینده زلزله ای به عظیمی 4 درجه در منطقه ای خاص رخ می دهد.

پیش بینی های غیر علمی که معمولا از شبکه های اجتماعی آغاز می شوند بیشتر بر اساس وقایعی هستند که تصور می گردد نشان از زلزله ای عظیم در آینده دارند. به عنوان مثال انتشار مواد سمی در آب ها یا رفتار غیر طبیعی جانوران. بیشتر این پیش بینی ها غلط از آب در می آیند و مبنای علمی ندارند.

به گفته محققان امکان مشاهده عمق چند کیلومتری زمین وجود ندارد و به همین دلیل باید از روش های غیر مستقیم برای آنالیز زلزله استفاده کرد. یکی از بهترین روش ها آنالیز و تشخیص دقیق زلزله های کوچک برای پیش بینی زمین لرزه های قدرتمندتر بعدی است.

سیستم های تشخیص و هشدار زلزله از گذشته تا امروز

نمونه های مدرن سیستم های تشخیص زمین لرزه بر اساس شناسایی امواج پی (اولیه) و اس (ثانویه) کار می نمایند. امواج پی سرعتی در حدود 7 کیلومتر در ثانیه دارند و به طور کلی آسیب کمی می رسانند. موج اس اما سرعتی در حدود 4 کیلومتر بر ثانیه دارد. در بیشتر زمین لرزه ها موج پی زودتر از اس احساس می گردد. البته باید اشاره کنیم که سرعت امواج بسته به تراکم زمین و جنس آن متفاوت است. از آنجایی که سرعت امواج رادیویی بالاتر از سرعت موج های زلزله است، می توان از ارتباطات رادیویی برای اطلاع رسانی سریع فرا رسیدن موج پی، پیش از موج اس استفاده کرد. به این ترتیب سیستم های تشخیص لرزه، به محض تشخیص امواج پی هشدارها را به مناطق دورتر ارسال می نمایند.

ایده اولیه سامانه هشدار سریع زلزله اولین بار توسط دکتر کوپر در سال 1868 در مجله ای در کالیفرنیا مطرح شد و البته در حد طرح باقی ماند. این سیستم شامل وسیله مکانیکی ساده ای بود که در نقاط مختلف 10 و 100 مایلی سان فرانسیسکو قرار می گرفت. با وقوع زلزله ای قوی، سیستم تخریب می شد و به دنبال آن یک جریان الکتریکی قوی زنگ خطری عظیم را به صدا در می آورد.

سیستم های هشدار فعلی معمولا امکان اطلاع رسانی از چند ثانیه تا چند ده ثانیه پیش از وقوع زلزله شدید بعدی را دارند. شاید این زمان کم به نظر برسد اما همین مدت کوتاه، زمانی طلایی برای بستن فوری لوله های گاز و خطوط انتقال نیرو به منظور جلوگیری از آتش سوزی، تخلیه و خاموش کردن آسانسورها، توقف عملیات فرودگاه ها، هشدار به اتاق های عمل، آغاز به کار ژنراتورهای اضطراری و بستن خطوط انتقال نفت کفایت می نماید. از سوی دیگر شهروندانی که در ساختمان های غیر ایمن سکونت دارند فرصت کافی برای خروج یا قرار دریافت در موقعیت ایمن را پیدا می نمایند.

در کنار سیستم های تشخیص و هشدار، موضوع پروتکل های اطلاع رسانی هم اهمیت بالایی دارد. به عنوان مثال در ژاپن برای هشدار روی تلفن های همراه راه حل تعیینی تعریف شده است. مرکز هواشناسی ژاپن هشدارها را برای مناطقی در سطح کشور ارسال می نماید که قدرت زلزله قریب الوقوع در آنها 4 درجه یا بیشتر باشد. علاوه بر این فرمت متن ارسالی پیغام های تلفن همراه به کاربران با متن های نمایش داده شده در تلویزیون یکسان است. پروتکل های اضطراری در این باره در مجله فنی اپراتور موبایل NTT Docomo شرح داده شده است.

اولین سیستم آشکارساز زلزله برای خطوط راه آهن در دهه 1950 میلادی در ژاپن توسعه یافت. در ادامه سیستم هایی توسعه داده شد که بر اساس تشخیص امواج پی کار می کردند. اولین سیستم هشدار زمین لرزه برای عموم در سال 1995 در مکزیک پیاده سازی شد و پس از آن بسیاری از کشورها از جمله ژاپن و ایالات متحده سیستم های ویژه خود را فراوری نموده و به کار دریافتد. در تایوان در سال 1995 زیربنای سیستم هشدار زمین لرزه بنا قرار گرفت. بر اساس تجربه تایوانی ها تعیین شده بود که بیشترین خسارت زمین لرزه سال 1986 با قدرت 6.8 درجه، در فاصله ای 120 کیلومتری از محل وقوع ایجاد شده بود. به این ترتیب در صورت وقوع زمین لرزه ای مشابه امکان اطلاع رسانی در حدود 30 ثانیه قبل وجود داشت.

در حال حاضر روش های تشخیص زلزله پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته اند. به عنوان مثال دانشمندان شناورهایی فراوری نموده اند که آنالیز حرکت سه بعدی بستر دریا با استفاده از شناورها را ممکن می نماید. این ابزار می تواند در پیش بینی احتمال زمین لرزه، فوران آتش فشان یا سونامی کاربرد داشته باشد. این شناورها در خلیج مکزیک نصب شده اند و به سیستم GPS بسیار دقیق مجهزند که امکان ردیابی حرکت های یک تا دو سانتی متر را فراهم می نماید.

در حال حاضر خطوط راه آهن منطقه خلیج سان فرانسیسکو به سامانه هشدار زلزله مجهز هستند و قطارهایی که هشدار زلزله دریافت می نمایند، بلافاصله از سرعت خود می کاهند تا از ریل خارج نشوند. ژاپن هم از سیستم های ویژه خود برای تشخیص زلزله در نزدیکی ریل های قطار بهره می برد.

یکی از روش هایی که می توان به وسیله آن به افراد در خصوص زلزله هشدار داد اپلیکیشن گوشی های هوشمند و یا ارسال پیغام کوتاه است. در ماه های انتهایی سال 2019 در ایالت کالیفرنیا آمریکا سیستمی راه اندازی شد که از اپلیکیشن MyShake، برای تشخیص زلزله بهره می برد. این اپلیکیشن که توسط محققان دانشگاه برکلی توسعه داده شده، به وسیله شناسایی لرزش های تعداد بالایی از گوشی ها در یک منطقه، موج پی را تشخیص می دهد. با یاری اپلیکیشن امکان شناسایی موج پی و اطلاع رسانی به کاربران در 20 ثانیه پیش از حادثه فراهم می گردد. در حال حاضر، اپ توانایی تشخیص و اطلاع رسانی زلزله های بالای 4.5 درجه را دارد.

از دیگر راه حلهای جدید برای پیش بینی وقوع زلزله می توان به استفاده از کابل های فیبر نوری برای تشخیص زلزله در اعماق دریا و نیز در زیر زمین اشاره کرد.

سیستم هشدار زلزله تهران در 19 اردیبهشت چگونه عمل کرد؟

سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران راه اندازی آزمایشی سیستم هشدار سریع زلزله را کلید زده که بر ایستگاه های شتاب نگاری متعدد (از جمله در اطراف گسل مشاء) مبتنی است. به منظور راه اندازی نرم افزار هشدار سریع زلزله عملیات برنامه نویسی زیر نظر متخصصین داخلی و با همکاری کارشناسان مشاور ژاپنی اجرا شده است. زلزله اخیر نشان داد که سیستم های موجود قادر به ثبت اطلاعات تا چندین ثانیه قبل از وقوع زلزله اصلی هستند اما بر اساس گزارش ها هیچ هشداری به شهروندان ارسال نشده است.

اطلاعات به دست آمده از یک دستگاه لرزه ای نصب شده روی گسل مشاء نشان می دهد حدود 15 ثانیه قبل از وقوع زمین لرزه بامداد آدینه در تهران، این دستگاه موج اولیه زلزله را از محل دریافت نموده بود. دستگاه ثبت تغییرات شتاب زمین سازمان نقشه برداری (حسگر دوم که در حوالی میدان آزادی نصب است) نیز از عصر پنج شنبه تا لحظه زلزله سه نویز دریافت نموده بود که یکی از موارد قابل توجه آن یک ساعت و بیست دقیقه پیش از وقوع زمین لرزه اصلی و قوی ترین آنها یک دقیقه پیش از وقوع بود.

به عبارت دیگر اطلاعات ثبت شده توسط دو حسگر سامانه هشدار سریع زلزله و دستگاه ثقل سنج حاکی از آن است که علائم اولیه بروز زلزله اصلی 15 تا 17 ثانیه قبل از وقوع در این دو دستگاه ردیابی و ثبت شده است. به این ترتیب می توان گفت با وقوع زلزله بامداد آدینه 19 اردیبهشت ماه امسال، اولین تست عملیاتی سامانه هشدار سریع زلزله در تهران اجرا شده و تا این لحظه سامانه عملیاتی شده است.

جزئیات سامانه هشدار زودهنگام زمین لرزه

اگر چه یکی از کارنمودهای اصلی و نهایی این سامانه، اعلام عمومی هشدار وقوع زلزله به تیم های مدیریت بحران و امداد و نجات و همچنین هشدار عمومی به شهروندان است اما مطابق با اطلاعات به دست آمده در مرحله تست اولیه در زمان وقوع زلزله 19 اردیبهشت، هیچ یک از این دو گروه هشداری را دریافت ننموده اند. البته پیش از این که این سیستم آماده اعلام مخاطرات زلزله آینده به شهروندان گردد، باید آموزش های عمومی برای ایجاد آمادگی در شهروندان انجام گیرد. در کنار آن باید زیر ساخت های صدا و سیما، شبکه تلفن همراه، آژیر شهری و تابلوهای ترافیکی و تلویزیون های شهری هم آماده اطلاع رسانی به موقع باشند.

در حال حاضر چهار دستگاه از مجموعه سامانه هشدار سریع در حوالی شرق استان تهران (محدوده گسل مشاء، جاده هراز، سد لار و...) نصب شده است. در عین حال، 22 دستگاه هشدار سریع دیگر نیز از کشورهای سوئیس و انگلیس خریداری شده و تا خاتمه امسال در نقاط جنوبی، شمالی و غرب خارج از محدوده شهر تهران نصب می گردد.

حال این سوال مطرح می گردد که چرا سازمان نقشه برداری این اطلاعات را به عنوان عوامل غیرعادی و نشانه احتمالی وقوع زلزله به متولی مدیریت بحران در تهران اعلام نکرد؟ در جواب باید گفت که کارشناسان معتقدند هر نویز لرزه ای الزاما به معنای در پیش بودن زلزله نیست؛ هر چند که نویزها در بعضی مواقع می توانند به عنوان پیش نشانگر زلزله باشند.

علاوه بر دو دستگاه مورد اشاره تعداد زیادی از دستگاه های پیش نشانگر وقوع و پایش زلزله در سایر سازمان ها و دستگاه ها وجود دارد اما به دلیل آنکه ارتباط یکپارچه ای میان سازمان های متولی آنها وجود ندارد عملکرد سامانه ها با هم ناهماهنگ است. علاوه بر این در کشورهای پیشرو، برای چنین سیستم هایی امکان ارسال آنلاین داده ها در نظر گرفته شده و مسئولیت های کارشناسان به سیستم های اتوماتیک واگذار شده است. امید می رود در ایران نیز با مکانیزه شدن سیستم ها و برقراری ارتباط آنلاین آنها با مراکز مدیریت بحران، امکان هشدار سریع زلزله به سازمان ها و شهروندان فراهم گردد.

سخن خاتمهی

با آنالیز سوابق زلزله های گذشته می توان پیش بینی های درازمدتی در خصوص فعالیت های احتمالی در لایه های زمین داشت و مناطق زلزله خیز را شناسایی نمود. علاوه بر این استفاده از داده های ثبت شده توسط ایستگاه های لرزه نگاری به تحلیل شرایط مناطق زلزله خیز یاری می نماید.

اما اطلاعات دیگری نیز در این رابطه وجود دارند که به یاری دانشمندان می آیند. از جمله این اطلاعات می توان به اندازه گیری و تعیین نمودن تاریخ جابجایی ها (حرکاتی که به خاطر بروز زلزله اجرا شده اند) اشاره کرد که به دلیل اتفاقات طبیعی یا ساخت انسان در یک منطقه اتفاق افتاده است.

زلزله شناسان همچنین اقدام به حفر خندق روی گسل هایی می نمایند که فعال بوده یا مشکوک به فعالیت هستند و از این طریق خاک و لایه هایی که تحت تاثیر زلزله قرار گرفته اند را مورد آنالیز قرار می دهند. به عنوان مثال با تحلیل رادیوکربنی بخش هایی که به واسطه حرکت گسل ها پراکنده شده اند می توان تاریخ بروز زلزله های قبلی را تعیین کرد.

اما مهم ترین عاملی که می تواند از مخاطرات متعدد زلزله بکاهد، سیستم های هشدار سریع است. علاوه بر این ایجاد اتاق های امن (به ویژه در ساختمان های نا ایمن) می تواند به حفاظت از جان انسان ها یاری کند. آموزش همگانی برای رفتار صحیح هنگام زلزله از دیگر مواردی است که می تواند در کاهش مخاطرات زلزله نقش اساسی داشته باشد.

منبع : دیجیاتو

بیست آمار: آشنایی با علم آمار و ریاضیات