211service.com
Hoe GPS aardbevingen en overstromingen kan volgen
We beschouwen GPS meestal als een manier om erachter te komen waar we zijn en hoe we kunnen komen waar we heen gaan. Maar de afgelopen jaren hebben onderzoekers ontdekt dat GPS, in combinatie met sensoren zoals versnellingsmeters en barometers, een belangrijk hulpmiddel kan zijn voor het evalueren en mogelijk voorspellen van aardbevingen en plotselinge overstromingen.
Locatie station: GPS-apparaten zoals deze zijn uitgerust met extra sensoren om ze om te vormen tot een waarschuwingssysteem voor natuurlijke gevaren.
Bij de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union in december, wetenschappers van de Scripps Instituut voor Oceanografie (SIO) in San Diego, NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, en de nationale Oceanische en Atmosferische Administratie (NOAA) beschreef de manier waarop ze dit doen door mee te liften op een reeds bestaand netwerk van honderden GPS-stations verspreid over Zuid-Californië. Op een handvol van deze stations, oorspronkelijk geïnstalleerd om tektonische bewegingen te meten op de grens tussen de Pacifische plaat en de Noord-Amerikaanse plaat, hebben de onderzoekers andere meteorologische en seismische sensoren toegevoegd die het mogelijk maken om gevaarlijke gebeurtenissen in realtime te volgen en soms zelfs te voorspellen ze voordat ze gebeuren. Het prototypesysteem is afgelopen juli getest.
In de afgelopen jaren is de communicatie-infrastructuur tussen deze [GPS]-basisstations geleidelijk bijgewerkt, zodat we de mogelijkheid hebben om meer van dit soort realtime projecten te doen, zegt Angelyn Moore, onderzoeker bij JPL.
De meteorologische kant van het project is gebaseerd op het feit dat GPS-stations op de grond regelmatig communiceren met satellieten in een baan boven de aarde. De hoeveelheid tijd die een signaal van de satelliet nodig heeft om de grond te bereiken, kan worden gebruikt om het vochtgehalte in de troposfeer te berekenen. Deze vochtgegevens, gecombineerd met gegevens van barometers en thermometers, kunnen de nauwkeurigheid van voorspellingen over regenval en plotselinge overstromingen verbeteren.
GPS gebruiken als instrument om stormsystemen te meten is niet nieuw; NOAA heeft in het hele land al ongeveer 300 met GPS uitgeruste weerstations op de grond ingezet, zegt Moore. Maar zo'n dun netwerk maakt lokale, just-in-time waarschuwingen voor plotselinge overstromingen niet mogelijk. Ze voegt eraan toe dat in Zuid-Californië, waar stormen zijn gevolgd door zelden gelanceerde weerballonnen, de dichtheid van het nieuwe sensornetwerk het mogelijk maakt om de beweging van stormsystemen in ongekend detail te volgen.
Aan de seismologische kant van het project hebben de onderzoekers versnellingsmeters toegevoegd aan de basisstations, een steeds populairdere manier om aardbevingsbewegingen vast te leggen. Terwijl GPS-sensoren grote veranderingen in de grondpositie waarnemen, pikken versnellingsmeters kleine bewegingen op. Door deze twee signalen met elkaar te combineren, krijg je een completer beeld van wat grondbeweging was, zegt Doug Given , leider van het aardbevingswaarschuwingsprogramma bij de United States Geological Society, die niet bij dit project betrokken was.
Yehuda Bock , onderzoeksgeodesist en projectleider bij SIO, legt uit dat het combineren van GPS- en versnellingsmetergegevens bijzonder goed geschikt is voor het snel schatten van de omvang en andere kenmerken van aardbevingen met een sterkte tussen 7 en 9, die moeilijk snel te onderscheiden zijn met alleen traditionele seismische methoden. Bovendien, zegt Bock, pikken versnellingsmeters primaire of P-golven op, die kunnen worden gebruikt om de komst van de secundaire of S-golven te voorspellen die het begin markeren van schadelijk, gewelddadig schudden tijdens een aardbeving. Deze informatie kan worden geïntegreerd in een systeem voor vroegtijdige waarschuwing.
Zelfs een paar seconden van tevoren voordat een aardbeving plaatsvindt, zou voldoende tijd kunnen bieden om liften in gebouwen uit te schakelen of te voorkomen dat chirurgen een fatale snede maken, hoewel Given of the USGS opmerkt dat aardbevingswaarschuwingssystemen nog steeds een open onderzoeksgebied zijn. Given zegt dat zijn team, dat met honderden seismometers in heel Californië werkt, momenteel bezig is met het uitzoeken van de juiste stationslocaties en algoritmen om aardbevingen te karakteriseren en snel informatie te krijgen.
Volgens Bock zijn tot nu toe 17 stations in Zuid-Californië uitgerust met seismologische en meteorologische sensoren, maar hij hoopt de komende maanden meer stations langs de westkust toe te voegen.