211service.com
Hur GPS kan hålla reda på jordbävningar och översvämningar
Vi brukar tänka på GPS som ett sätt att ta reda på var vi är och hur vi tar oss dit vi ska. Men under de senaste åren har forskare upptäckt att GPS, i kombination med sensorer som accelerometrar och barometrar, kan vara ett viktigt verktyg för att utvärdera och möjligen förutsäga jordbävningar och översvämningar.
Platsstation: GPS-enheter som denna har utrustats med ytterligare sensorer för att omvandla dem till ett varningssystem för naturliga faror.
Vid höstmötet i American Geophysical Union i december, forskare från Scripps Institution of Oceanography (SIO) i San Diego, NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, och National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) beskrev hur de gör detta genom att rulla på ett redan existerande nätverk av hundratals GPS-stationer utspridda i södra Kalifornien. Vid en handfull av dessa stationer, som ursprungligen installerades för att mäta tektoniska rörelser vid gränsen mellan Stillahavsplattan och den nordamerikanska plattan, har forskarna lagt till andra meteorologiska och seismiska sensorer som gör det möjligt att övervaka farliga händelser i realtid och ibland till och med förutsäga dem innan de händer. Prototypsystemet testades i juli förra året.
Under de senaste åren har kommunikationsinfrastrukturen mellan dessa [GPS] basstationer gradvis uppdaterats så att vi har möjlighet att göra fler realtidsprojekt som dessa, säger Angelyn Moore, forskare vid JPL.
Den meteorologiska sidan av projektet bygger på det faktum att markbaserade GPS-stationer är i frekvent kommunikation med satelliter som kretsar ovanför. Den tid det tar för en signal från satelliten att nå marken kan användas för att beräkna fuktnivåer i troposfären. Dessa fuktdata, i kombination med data från barometrar och termometrar, kan förbättra noggrannheten i förutsägelser om nederbörd och översvämningar.
Att använda GPS som ett verktyg för att mäta stormsystem är inte nytt; NOAA har redan distribuerat ungefär 300 GPS-utrustade markbaserade väderstationer över hela landet, säger Moore. Men ett så gles nätverk tillåter inte lokala, just-in-time varningar om översvämningar. Hon tillägger att i södra Kalifornien, där stormar har spårats av sällan uppskjutna väderballonger, gör det nya sensornätverkets täthet det möjligt att spåra stormsystems rörelser i oöverträffad detalj.
På den seismologiska sidan av projektet har forskarna lagt till accelerometrar till basstationerna, ett allt populärare sätt att registrera jordbävningsrörelser. Medan GPS-sensorer noterar stora förändringar i markpositionen, fångar accelerometrar upp små rörelser. Genom att kombinera dessa två signaler får man en mer komplett bild av vad markrörelse var, säger man Doug Given , ledare för det tidiga varningsprogrammet för jordbävningen vid United States Geological Society, som inte var involverad i detta projekt.
Yehuda Bock , forskningsgeodesist och projektledare vid SIO, förklarar att kombination av GPS- och accelerometerdata är särskilt väl lämpad för att snabbt uppskatta magnitud och andra egenskaper hos jordbävningar med magnituder mellan 7 och 9, som är svåra att snabbt särskilja med enbart traditionella seismiska metoder. Dessutom, säger Bock, plockar accelerometrar upp primära eller P-vågor, som kan användas för att förutsäga ankomsten av sekundära eller S-vågor som markerar början på skadliga, våldsamma skakningar under en jordbävning. Denna information skulle kunna integreras i ett system för tidig varning.
Även bara några sekunders varsel innan en jordbävning kan ge tillräckligt med tid för att stänga av hissar i byggnader eller hindra kirurger från att göra ett dödligt skär, även om Given of the USGS noterar att jordbävningsvarningssystem fortfarande är ett öppet forskningsområde. Given säger att hans team, som arbetar med hundratals seismometrar i hela Kalifornien, för närvarande är mitt uppe i att ta reda på de rätta stationsplatserna och algoritmerna för att karakterisera jordbävningar och snabbt få ut information.
Hittills, säger Bock, har 17 stationer i södra Kalifornien eftermonterats med seismologiska och meteorologiska sensorer, men han hoppas kunna lägga till fler stationer längs västkusten under de kommande månaderna.