GPS позволяет определять масштабы разлома при землетрясении

Сотрудники университета штата Айова и Геологической службы США (USGS) провели исследование, которое показало, что данные спутников и системы GPS можно использовать в режиме реального времени для выполнения скоординированных действий по определению линии разлома в течение 24 часов после землетрясения. Это, в свою очередь, позволит быстро и безошибочно оказывать экстренную помощь в пострадавших районах.

 

Уильям Барнхарт (William Barnhart), помощник профессора Кафедры наук о Земле и окружающей среде университета Айовы, использовал данные спутников и GPS, полученные во время землетрясения в американском городе Напа, для составления трехмерной карты того, как двигалась поверхность Земли в результате землетрясения. В процессе составления карты не использовались традиционные инструменты быстрого реагирования, такие как сейсмометры, которые не способны обеспечить необходимый уровень детализации.

Это позволило группе определить местоположение, ориентацию и размеры всего разлома, находясь вдали от него. Полученные в результате математической инверсии прогнозы побитно сравнивали с первоначальными оценками до тех пор, пока прогнозы и наблюдения не совпали. В результате была получена трехмерная карта сдвига под земной поверхностью.

 Еще в 2011 году исследователи из Калифорнии разработали систему на основе GPS, которая позволяет быстро определить силу землетрясения и степень его воздействия в зоне разлома, в том числе шансы на возникновение разрушительного цунами.

С помощью этой технологии удалось в точности смоделировать землетрясения в Японии и на севере Мексики.
В 2011 году японская катастрофа показала, что специалистам критически необходимо уложиться в первые несколько минут после толчка. После землетрясения Тохоку геофизикам понадобилось более 20 минут на то, чтобы определить силу катаклизма (9,0). Будь это сделано раньше, появилось бы драгоценное время на активацию системы раннего предупреждения о цунами, которое неизбежно при подобной магнитуде.

Быстродействие современных систем страдает из-за того, что сейсмические станции близ эпицентра крупных землетрясений обычно перенасыщены данными о толчках. Поэтому для определения силы и масштаба землетрясения экспертам приходится обращаться к более далёким станциям. Кроме того, инструменты сейсмических станций не способны точно измерить смещение тектонических плит, и в результате величина землетрясений часто недооценивается в первые минуты после толчка.

Альтернативный подход, который разрабатывался на протяжении двух десятилетий, состоит в использовании GPS-данных для мониторинга земной коры из космоса. Основной принцип заключается в создании региональной сети станций GPS, положение которых будет отслеживаться. После землетрясения геологи смогут изучить движение этих станций по отношению друг к другу и понять, как сдвинулись пласты земли.

Брендан Кроуэлл и его коллеги из Института океанографии им. Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) утверждают, что их система может установить силу толчка значительно быстрее, чем традиционные методы. Например, японское землетрясение можно было бы оценить за 2–3 минуты.

Её можно применять и там, где система разломов изучена, и там, где она не слишком хорошо известна. В последнем случае используется математическая модель.

Исследователи воссоздали землетрясения Токати-оки магнитудой 8,3, которое произошло в 100 км от побережья японского острова Хоккайдо в 2003 году (использованы GPS-данные 356 станций GEONET), и Эль-Майор — Кукапа величиной 7,2 на севере Мексики в 2010 году (95 станций California Real Time Network).

В обоих случаях группа г-на Кроуэлла смогла определить силу толчка менее чем за две минуты — в десять раз быстрее, чем традиционным способом. Исследователи обнаружили, что в случае японского землетрясения лучше работал метод предопределения системы разломов, ибо чем глубже, тем сложнее она становится. В мексиканском варианте угол наклона разломов не сильно меняется с глубиной, поэтому оказалось достаточно простого моделирования.

Эксперты подчёркивают, что это не система раннего предупреждения о землетрясении. Она поможет лишь понять, где могут быть наиболее сильные разрушения, и направить туда спасателей в первую очередь. А вот для раннего предупреждения цунами модель просто необходима.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.