211service.com
Hvordan GPS kan holde styr på jordskælv og oversvømmelser
Vi tænker normalt på GPS som en måde at finde ud af, hvor vi er, og hvordan vi kommer derhen, hvor vi skal hen. Men i løbet af de sidste par år har forskere opdaget, at GPS, når det kombineres med sensorer som accelerometre og barometre, kan være et vigtigt værktøj til at evaluere og muligvis forudsige jordskælv og lynoversvømmelser.
Lokationsstation: GPS-enheder som denne er blevet udstyret med ekstra sensorer for at omdanne dem til et advarselssystem for naturlige farer.
Ved efterårsmøde i American Geophysical Union i december, forskere fra Scripps Institution of Oceanography (SIO) i San Diego, NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) beskrev den måde, de gør dette på, ved at køre på et allerede eksisterende netværk af hundredvis af GPS-stationer spredt ud over det sydlige Californien. På en håndfuld af disse stationer, der oprindeligt blev installeret til at måle tektoniske bevægelser ved grænsen mellem Stillehavspladen og den nordamerikanske plade, har forskerne tilføjet andre meteorologiske og seismiske sensorer, der gør det muligt at overvåge farlige hændelser i realtid og nogle gange endda forudsige dem, før de sker. Prototypesystemet blev testet i juli sidste år.
I de senere år er kommunikationsinfrastrukturen mellem disse [GPS]-basestationer gradvist blevet opdateret, så vi har mulighed for at lave flere realtidsprojekter som disse, siger Angelyn Moore, en forsker ved JPL.
Den meteorologiske side af projektet er afhængig af, at jordbaserede GPS-stationer er i hyppig kommunikation med kredsende satellitter ovenover. Den tid, det tager et signal fra satellitten at nå jorden, kan bruges til at beregne fugtniveauer i troposfæren. Disse fugtdata, kombineret med data fra barometre og termometre, kan forbedre nøjagtigheden af forudsigelser om nedbør og lynoversvømmelser.
At bruge GPS som et værktøj til at måle stormsystemer er ikke nyt; NOAA har allerede indsat omkring 300 GPS-udstyrede jordbaserede vejrstationer i hele landet, siger Moore. Men sådan et sparsomt netværk tillader ikke lokale, just-in-time advarsler om oversvømmelser. Hun tilføjer, at i det sydlige Californien, hvor storme er blevet sporet af sjældent opsendte vejrballoner, gør tætheden af det nye sensornetværk det muligt at spore stormsystemers bevægelser i hidtil uset detalje.
På den seismologiske side af projektet har forskerne tilføjet accelerometre til basestationerne, en stadig mere populær måde at registrere jordskælvsbevægelser på. Mens GPS-sensorer noterer store ændringer i jordens position, opfanger accelerometre små bevægelser. Ved at kombinere disse to signaler får du et mere komplet billede af, hvad jordbevægelse var, siger Doug Given , leder af det tidlige varslingsprogram for jordskælv hos United States Geological Society, som ikke var involveret i dette projekt.
Yehuda Bock , forskningsgeodæt og projektleder ved SIO, forklarer, at kombination af GPS- og accelerometerdata er særligt velegnet til hurtigt at estimere størrelsen og andre karakteristika ved jordskælv med størrelsesordenen 7 og 9, som er svære at hurtigt differentiere ved hjælp af traditionelle seismiske metoder alene. Derudover, siger Bock, opfanger accelerometre primære eller P-bølger, som kan bruges til at forudsige ankomsten af de sekundære eller S-bølger, der markerer begyndelsen på skadelige, voldsomme rystelser under et jordskælv. Disse oplysninger kunne integreres i et tidligt varslingssystem.
Selv blot et par sekunders varsel før et jordskælv kan give tid nok til at lukke elevatorer ned i bygninger eller forhindre kirurger i at lave et fatalt snit, selvom Given of the USGS bemærker, at jordskælvsvarslingssystemer stadig er et åbent forskningsområde. Given siger, at hans team, der arbejder med hundredvis af seismometre i hele Californien, i øjeblikket er midt i at finde ud af de rigtige stationsplaceringer og algoritmer til at karakterisere jordskælv og få information ud hurtigt.
Indtil videre, siger Bock, er 17 stationer i det sydlige Californien blevet eftermonteret med seismologiske og meteorologiske sensorer, men han håber at tilføje flere stationer langs vestkysten i de kommende måneder.