Naukowcy z NASA wykryli tsunami poprzez dudnienie w atmosferze

Nowa technologia monitorowania zagrożeń wykorzystuje sygnały GPS do wędkowania surfingowego w Pacyficznym Pierścieniu Ognia. Długoterminowym celem GUARDIAN jest wzmocnienie systemów wczesnego ostrzegania.

Z powodu trzęsień ziemi, podmorskich wulkanów i innych sił wstrząsających ziemią tsunami może spustoszyć społeczności przybrzeżne. Jeśli chodzi o ostrzeganie z wyprzedzeniem, liczy się każda sekunda. Naukowcy z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA testują nową metodę wykrywania najbardziej śmiercionośnych fal oceanu – z najdalszych zakątków atmosfery.

Eksperymentalny system monitorowania, nazwany GUARDIAN (GNSS Real-Time Upper Atmosphere Disaster Alert and Information Network), wykorzystuje dane z konstelacji GPS i innych satelitów naprowadzających na orbitę naszej planety. Zbiory te są znane jako globalne systemy nawigacji satelitarnej lub GNSS. Ich sygnały radiowe są przesyłane do setek naziemnych stacji naukowych na całym świecie, a dane te są dzielone przez sieć Global Differential GPS (GDGPS) firmy JPL, która poprawia dokładność pozycjonowania w czasie rzeczywistym do kilku cali (około 10 centymetrów).

Nowy system filtruje sygnały w poszukiwaniu dowodów na wystąpienie tsunami gdzieś na Ziemi. Jak to działa? Podczas tsunami wiele mil kwadratowych powierzchni oceanu może jednocześnie wznosić się i opadać, wypierając dużą ilość powietrza nad nią. Wyparte powietrze rozchodzi się we wszystkich kierunkach w postaci fal grawitacyjnych i dźwiękowych o niskiej częstotliwości. W ciągu kilku minut wibracje te docierają do górnej warstwy atmosfery: naładowanej elektrycznie jonosfery gotowanej przez słońce. Zderzenie fal ciśnienia z naładowanymi cząstkami może nieznacznie zniekształcić sygnały z pobliskich satelitów nawigacyjnych.

Podczas gdy instrumenty nawigacyjne zwykle starają się korygować takie zakłócenia jonosferyczne, naukowcy mogą wykorzystać je jako alarm ratujący życie, zauważył Léo Martire, naukowiec z JPL, który opracował GUARDIAN. „Zamiast korygować to jako błąd, używamy go jako danych do znajdowania naturalnych zagrożeń” – powiedział Męczennik.

Najszybsze narzędzie do monitorowania w swoim rodzaju

Technologia jest wciąż w fazie dojrzewania, która polega na badaniu wykorzystania systemów nawigacji satelitarnej w celu ulepszenia strategii wczesnego ostrzegania, powiedział Martire, który współprzewodniczy grupie zadaniowej w ramach Międzynarodowej Komisji Narodów Zjednoczonych ds. GNSS. Obecnie wyniki GUARDIAN muszą być interpretowane w czasie zbliżonym do rzeczywistego przez ekspertów przeszkolonych w rozpoznawaniu oznak tsunami. Ale rzeczywiście jest to jedno z najszybszych narzędzi monitorujących w swoim rodzaju: w ciągu 10 minut Może stworzyć rodzaj migawki dudniącego tsunami docierającego do jonosfery. I mogą zapewnić do godziny ostrzeżenia, w zależności od odległości źródła tsunami od brzegu.

„Wyobrażamy sobie, że GUARDIAN pewnego dnia uzupełni instrumenty lądowe i oceaniczne, takie jak sejsmometry, boje i mierniki pływów, które są bardzo skuteczne, ale brakuje im regularnego pokrycia otwartego oceanu” — mówi Siddharth Krishnamurthy, który jest również członkiem JPL zespół deweloperski. Naukowcy związani z programem katastrof NASA używają obecnie instrumentów naziemnych na stacjach GNSS do szybszego wykrywania tsunami.

Gerald Bawden powiedział: „Kiedy w pobliżu oceanu dochodzi do dużego trzęsienia ziemi, chcemy szybko poznać wielkość i charakterystykę trzęsienia ziemi, aby zrozumieć prawdopodobieństwo wystąpienia tsunami i chcemy wiedzieć, czy tsunami rzeczywiście jest generowane”. , Naukowiec Programu Powierzchni i Wnętrz Ziemi w siedzibie NASA w Waszyngtonie.

„Obecnie istnieją dwa sposoby na stwierdzenie, czy tsunami powstało, zanim dotarło na ląd – pływaki DART NOAA i obserwacje jonosfery GNSS. Istnieje ograniczona liczba pływaków i są one drogie, więc systemy takie jak GUARDIAN mają możliwość uzupełnienia istniejących systemów ostrzegania .

Na razie zespół GUARDIAN koncentruje się na aktywnym geologicznie Pacyficznym Pierścieniu Ognia. Według historycznej bazy danych prowadzonej przez National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), około 78% z ponad 750 potwierdzonych tsunami w latach 1900-2015 miało miejsce w tym regionie. GUARDIAN monitoruje obecnie nieco ponad połowę interesującego regionu Pacyfiku.

Zespół GUARDIAN opracowuje stronę internetową, która pozwoli ekspertom badać stan jonosfery w czasie zbliżonym do rzeczywistego, badając korelacje poszczególnych stacji kosmicznych w sieci GNSS. Użytkownicy mogą uzyskiwać dostęp do danych z około 90 stacji wokół Pacyficznego Pierścienia Ognia i wykrywać interesujące sygnały w ciągu kilku minut od wystąpienia zdarzenia. Zespół ma na celu rozszerzenie zasięgu i ulepszenie systemu do punktu, w którym może on automatycznie zgłaszać tsunami i inne zagrożenia, w tym erupcje wulkanów i trzęsienia ziemi.