8213

سامانه هشدار زمین‌لرزه

سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه سامانه‌ای برای اطلاع‌رسانی سریع زمین‌لرزه‌های بزرگ قریب‌الوقوع است. این فناوری هم‌اینک تنها فناوری دارای قابلیت پیش‌بینی زمین‌لرزه در لحظاتی پیش از رخ دادن زمین‌لرزه است.[۱] افزایش جمعیت و تراکم صنعتی در مناطق آسیب پذیر از چند دهه آخر قرن بیستم به بعد، نرخ مرگ‌ومیر و زیان‌های اقتصادی ناشی از بلایای طبیعی را افزایشی نمایی داده و اهمیتی ویژه به سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه به عنوان مهمترین ابزار کاهش شدت فاجعه داده‌است.[۲]

نحوه عملکرد انواع جدید سامانه به این صورت است: در هنگام وقوع زمین‌لرزه، از کانون آن چندین موج با سرعت‌های مختلف منتشر می‌شود. امواج سریع‌تر (امواج پی) با سرعتی حدود ۷ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. این امواج به طور کلی آسیب کمی می‌رساند. امواج مخرب (موج اس) با سرعتی حدود ۴ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند.[۳][۱]

بنابراین موج پی زودتر از موج اس قابل حس کردن است.[۳][۱] حسگری رخ دادن زمین‌لرزه را در نزدیکی مرکز آن حس می‌کند و از آنجایی که سرعت حرکت سریعترین امواج زمینی زلزله (امواج اولیه، یا امواج P) از سرعت حرکت امواج رادیویی کمتر است، هشدار مربوط به وقوع زمین‌لرزه را چندین ثانیه پیش از رسیدن امواج زلزله به محل اسکان مردم به آنها می‌رساند.[۴][۱]

مفهوم سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه توسط کوپر در سال ۱۸۶۸ معرفی شد اما در آن زمان امکان عملی پیاده‌سازی سامانه پیشنهادی وجود نداشت. اولین سامانه آشکارساز زمین‌لرزه در نیمه دوم دهه ۱۹۵۰ برای قطارهای شینکانسن در ژاپن پیاده‌سازی شد. با پیشرفت‌های بعدی سامانه‌هایی ساخت شد که از مفهوم امواج پی استفاده می‌کردند. زمین‌لرزه کوبه محرک تحقیقات بیشتری جهت بهبود سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه شد.[۵] اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه برای عموم مردم در سال ۱۹۹۵ در مکزیکو سیتی پیاده‌سازی شد. پس از آن سامانه‌های هشدار متعددی در نقاط گوناگون دنیا نصب شد.[۶] سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه در ایتالیا، رومانی و ترکیه در دست اقدام هستند.[۷] برخی کشورها، از جمله ایالات متحده آمریکا، هنوز در حال پژوهش بر روی سامانه هستند.[۱]

مطالعات ابتدایی‌ بر روی سامانه هشدار در تهران انجام شده‌ است. علی‌رغم خطرات زمین‌لرزه احتمالی، دولت ایران هنوز این سامانه را در تهران قرار نداده ‌است. مطالعات میدانی در سال ۲۰۰۷ میلادی نشان می‌دهد که خانواده‌های تهرانی مایل هستند که ماهیانه به طور متوسط حدود ۳۸ دلار جهت ایجاد چنین سامانه‌ای هزینه کنند.[۸] چالش‌های متعددی در پیاده‌سازی این سامانه وجود دارد که چند نمونه مهم آن عبارتند از توسعه الگوریتم‌های بی‌درنگ برای تخمین سریع ویژگی‌های کانون زمین‌لرزه و برآورد کردن قابلیت اعتماد این تخمین،[۲] توزیع حسگرهای زیادی در یک منطقه جغرافیایی گسترده[۱] و پخش سریع اطلاعات مربوط به زلزله به عموم مردم، مدیران، احزاب مدنی، سیاسی، رسانه‌ای و علمی.[۲]

اگرچه سیستم‌های هشدار زلزله تنها چند ثانیه (چند ثانیه تا چند ده ثانیه بسته به فاصله از کانون زمین‌لرزه) قبل از وقوع زلزله زنگ خطر را به صدا در می‌آورند اما در همان مدت کوتاه کارهایی نظیر قطع خطوط گاز برای جلوگیری از آتش سوزی،[۲] خاموش کردن ماشین آلات سنگین و توقف آسانسورها،[۴] مسیریابی دوباره جریان برق، قطع عملیات فرودگاه‌ها، هشدار به اتاق‌های عمل بیمارستان‌ها، شروع استفاده از ژنراتورهای اضطراری و بستن خطوط نفت قابل انجام است.[۹] از طرف دیگر در مورد شهروندانی که درون ساختمان‌هایی هستند که غیراصولی ساخته شده این چند ثانیه ممکن است آنقدر مفید نباشد. در چنین حالاتی کاربرد اصلی سامانه حفاظت از سیستم‌های حساس و کاهش پیامدهای زمین‌لرزه می‌باشد.[۱۰]

در گذشته تلاش‌هایی برای استفاده از حیوانات به عنوان «سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه» وجود داشته، اما مطالعات محققان آمریکایی، چینی و ژاپنی تا به امروز هنوز هیچ مدرک قانع‌کننده‌ای مبنی بر قابلیت حیوانات در پیشبینی زلزله ارایه نکرده‌است.

خاستگاه تاریخی 

برخورد امروزی انسان‌ها در مقابل بلایای طبیعی با برخورد آنها تا گذشته نه چندان دور از جهت نبود تلاش منظم و اصول‌مندی جهت مدیریت و کاهش خسارات بلایای طبیعی تفاوت‌ می‌دارد. در گذشته بلایای طبیعی غیر قابل اجتناب فرض شده و با تمامی عواقبشان پذیرفته می‌شدند. بلایا حامل معانی‌ای از دنیای فراطبیعی در نظر گرفته می‌شد و برخی از فرهنگ‌ها آنها را نتیجه گناهانشان و خود را سزاوار این بلایا می‌دیدند.[۱۳] با پیشرفت ارتباطات مشخص شد که برخی از نقاط زمین بیشتر از نقاط دیگر دچار زمین‌لرزه می‌شوند و انتساب تمامی زمین‌لرزه‌ها به انجام گناه، قانع‌کننده به نظر نمی‌رسید. این موضوع باعث شد که توضیح‌های دیگری برای وقوع زمین‌لرزه نیز جستجو شود.[۱۴] امروزه تلاش منظم و اصول‌مندی جهت مدیریت بلایای طبیعی انجام می‌شود، که در گذشته انجام نمی‌شده‌است.[۱۳] در قرن بیستم مدیریت بحران بلایای طبیعی بصورت علمی و بعنوان مبحثی میان رشته‌ای مورد تحقیق قرار گرفته‌است. علیرغم پیشرفت‌ها در این رشته، هنوز تحلیل‌های قانع کننده و جامعی ارایه نکرده‌است و هنوز در مرحله توسعه بسر می‌برد.[۱۵]

«سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه» بخشی‌ از تلاش‌های این رشته علمی جهت کاهش خسارات زمین‌لرزه می‌باشد. این روش در مراحل پیشرفته مقابله با بلایای طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. متخصصین مدیریت بحران مدل تکاملی زیر را از نحوه برخورد انسان‌ها با بلایای طبیعی پیشنهاد کرده‌اند. بر اساس این مدل، اسکان اولیه انسان‌ها در مناطق پرخطر آهسته بوده و نرخ رشد شهری کم می‌باشد. مقابله‌ای با بلایای طبیعی وجود ندارد، یا حداقل است، و در صورت وقوع بلایای طبیعی معمولا به تدریج بازسازی و تعمیر انجام می‌شود. در این مرحله مقابله با خطرات معمولا در حد انتخاب محل مناسب برای اسکان می‌باشد. با گذشت زمان، صنعتی‌سازی، شهرنشینی و رشد اقتصادی افزایش می‌یابد. گسترش‌های بدون کنترل و محدودیت فعالیت انسان‌ها آنها را در معرض خطر بلایای طبیعی قرار می‌دهد. پاسخ اولیه به بلایای طبیعی در این مقطع این است که با پرداخت کمک مالی‌ و وام‌ها خرابی‌ها مجدد بازسازی شوند، اما بر اساس مدل کلاسیک نحوه برخورد، معمولا بازسازی‌ها در این مرحله نیز بی‌ احتیاط انجام می‌شود. بازسازی مجدد و گسترش شهری حتی ممکن است خطرات را بیش از گذشته افزایش دهد. این کار تا حد آستانه‌ای ادامه پیدا می‌کند.[۱۶]

این افراط باعث ایجاد واکنشی در جهت معکوس شده و توجه‌ها به ایمن سازی ساختارها معطوف می‌شود. اما از طرف دیگر رشد اقتصادی و شهری ادامه پیدا می‌کند و معمولا افراد بدنبال بهانه‌هایی‌ هستند که از هزینه‌های بیشتر ایمن سازی فرار کنند، و تحلیل‌های اشتباهی از میزان مقاومت ساختارها ارایه می‌کنند. آب‌بندی‌ که بر روی رودخانه میسیسیپی ساخته شده بود نمونه‌ای از این ساخت و سازها است. در این زمان اگر فجایع طبیعی خیلی‌ بزرگ (که البته نادرتر هستند) اتفاق بیافتند، خسارات به مراتب بیشتر خواهند بود (که به عنوان مثال در مورد آب‌بند رودخانه میسیسیپی اتفاق افتاد). اولین پاسخی که به این اتفاقات داده می‌شود، بازسازی ساختارها به شکلی بهتر است. اما محافظت از ساختمان‌ها محدوده‌ای دارد. در مرحله بعد مخلوطی از روش‌هایی مانند نصب سامانه‌های هشدار، تخلیه مناطق خطرناک، قوانین و مقررات، مدیریت بحران، کمک مالی‌ جهت تشویق کاهش خطر و غیره استفاده می‌شوند. مشکلاتی که در این زمان وجود دارد فرار افراد از قانون، عدم توجه به قوانین مربوط به چگونگی ساخت و ساز، نبود بودجه مالی‌ جهت پیاده‌سازی تصمیمات دولت، و فراهم نکردن پاسخ موثر به خطرات است.[۱۶]

سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه از چند دهه آخر قرن بیستم به بعد به مهمترین ابزار کاهش شدت فاجعه تبدیل شده‌است. به دلیل افزایش جمعیت و تراکم صنعتی در مناطق آسیب پذیر، نرخ مرگ و میر و زیان‌های اقتصادی ناشی از بلایای طبیعی افزایشی نمایی یافته‌است. اما از طرف دیگر پیشرفت زیادی در زمینه روش‌های مقابله با این مرگ و میر حاصل نشده‌است. اگرچه پیش بینی زلزله هنوز ممکن نیست، سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه تنها تکنولوژی فعلی است که اجازه می‌دهد تا سریعاً شروع زمین‌لرزه‌های خطرناک را شناسایی کرد. این موضوع باعث رشد این سامانه‌ها شده‌است. [۲] عدم وجود یک سامانه هشدار زودهنگام کارامد عامل اصلی مرگ بیش از ۲۲۰ هزار نفر در زلزله-سونامی فاجعه بار سال ۲۰۰۴ میلادی در اقیانوس هند بود.[۱۱] در حالی که وقوع زمین‌لرزه توسط یک سامانه هشدار به موقع کشف شده بود، زیر ساخت‌های لازم برای اطلاع‌رسانی فوری به مردم ساحلی وجود نداشت.[۱۲]

ابداع مفهوم سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه 

در حالی که در سال ۱۳۲ میلادی چانگ هنگ اولین زلزله‌نگار را ساخته بود،[۱۷] اما مفهوم سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه توسط دکتر کوپر [پانویس ۱] در بولتن روزانه شب سان فرانسیسکو[پانویس ۲] در ۳ نوامبر سال ۱۸۶۸ معرفی شد. دکتر کوپر مفهوم سامانه هشدار را اینگونه توضیح داد: «وسیله بسیار ساده مکانیکی را می‌توان در نقاط مختلف در ۱۰ - ۱۰۰ مایلی سان فرانسیسکو قرار داد که زلزله به اندازه کافی قوی آن را تخریب کند و این تخریب باعث ایجاد یک جریان الکتریکی شود و تقریباً بلافاصله زنگ خطری را به صدا در آورد... این زنگ باید بسیار بزرگ با صدایی عجیب و غریب بوده، و همگان آن را به عنوان زنگ زلزله بشناسند. البته این زنگ نباید توسط چیزهای دیگر به صدا در بیاید. این زنگ باید خودکار بوده و به اپراتورهای تلگراف وابسته نباشد.» در آن زمان امکان پیاده‌سازی عملی سامانه پیشنهادی توسط دکتر کوپر وجود نداشت.[۵] بیش از ۱۰۰ سال بعد، هیتون در سال ۱۹۸۵ شبکه کامپیوتری هشدار زمین‌لرزه‌ای را برای جنوب کالیفرنیا پیشنهاد کرد، اما این سامانه نیز در آن زمان پیاده‌سازی نشد.[۶]

زلزله کوبه [ویرایش]

پس از زلزله با بزرگای گشتاوری ۶.۸ کوبه سال ۱۹۹۵ میلادی که خسارات شدیدی به گسترده و شدید صدمه به پل‌ها و سازه‌های دیگر وارد کرد، باعث پیاده‌سازی سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه در ایستگاه‌های قطار بیشتری شد. در مصاحبه با قربانیان، آنها گفتند که چند ثانیه قبل از آمدن زلزله احساس کردند که دارد اتفاقی می‌افتد ولی نمی‌توانستند درک کنند چه اتفاقی می‌افتد و اضطراب و ترس آنها را در بر گرفته بود. اما پس از اینکه فهمیدند زلزله‌است از آن حالت دلهره رهایی پیدا کردند. محققان به این نتیجه رسیدند که جهت مقابله با این احساس ترس میان مردم، هشدار مربوط به زلزله باید زودتر از سه ثانیه پس از رسیدن موج پی به مردم داده شود. با ادامه تحقیقات محققان ژاپنی موفق شدند دستگاهی بسازند که یک ثانیه پس از دریافت موج پی، زنگ خطر را به صدا در می‌آورد. به سامانه جدید «سامانه تشخیص فوری و هشدار فشرده»[پانویس ۴] گفته می‌شود.[۵]

اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه برای عموم مردم [ویرایش]

اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه برای عموم مردم در سال ۱۹۹۵ در مکزیکو سیتی پیاده‌سازی شد. این سامانه جهت هشدار دادن به مردمان این شهر از لرزش‌های بزرگ مربوط به منطقه ساحلی اوکساکا که چند صد کیلومتر با این شهر فاصله دارد نصب شد. پس از آن سامانه‌های هشدار متعددی در نقاط مختلف دنیا نصب شد. در تایوان از سال ۱۹۹۵ زیربناهای سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه بنا نهاده شد. تجربه تایوانی‌ها این بود که در زلزله‌ای در ماه نوامبر سال ۱۹۸۶ با اندازه ۶.۸ ریشتر بیشترین خسارت نه در کانون زمین‌لرزه بلکه در ۱۲۰ کیلومتری آن اتفاق افتاد در منطقه شهری تایپه اتفاق افتاد. امواج زلزله این مسیر را در حدود ۳۰ ثانیه می‌پیمایند و سامانه هشدار زلزله می‌توانست بسیار مفید باشد.[۶] مرکز هواشناسی ژاپن در ماه فوریه سال ۲۰۰۴ آزمایش برنامه انتشار هشدار زودهنگام زلزله به منظور بررسی اثربخشی هشدار و امتحان کارآمدی سامانه را شروع کرد. در این آزمایش‌ها، به کاربران خاصی هشدار داده می‌شد.[۱۸]

در ماه اوت سال ۲۰۰۶ ارائه محدود خدمات هشدار زلزله به مراکز دولتی محلی و سازمان‌های پژوهشی آغاز شد. توزیع کلی خدمات هشدار زود هنگام زلزله در ماه اکتبر سال ۲۰۰۷ آغاز شد. هشدار زود هنگام زلزله محدود به تلویزیون و رادیو و اینترنت نبوده بلکه شامل خطوط تلفن ثابت و تلفن همراه نیز می‌شود. از این رو انتظار می‌رود اطلاع‌رسانی عمومی به شکل گسترده‌ای انجام پذیرد. تلفن همراه به طور خاص برای دریافت هشدار زودهنگام در طول ۲۴ ساعت شبانه روز مناسب می‌باشد.[۳][۱]

نسل جدید «سامانه تشخیص فوری و هشدار» [ویرایش]

سامانه پاسخ سریع تجهیزات در برابر بار زمین‌لرزه[پانویس ۵] نام نسل جدید «سامانه تشخیص فوری و هشدار» می‌باشد. این سامانه‌ها می‌توانند هشدار را یک ثانیه پس از رسیدن امواج پی صادر کرده، و همچنین در یک ثانیه ویژگی‌های زمین‌لرزه را نیز تخمین بزنند. این سامانه‌ها در سال ۲۰۰۵ در اداره آتش نشانی ژاپن پیاده‌سازی شد تا به آتش نشانان آمدن پس‌لرزه را هشدار بدهد؛ در تجربه‌ای قدیمی‌ تر مأموران آتش نشانی از پس‌لرزه‌های زلزله آسیب دیده بودند و از آن می‌ترسیدند. در سال ۲۰۰۷، این سامانه‌ها جایگزین سامانه‌های قدیمی‌ تر «سامانه تشخیص فوری و هشدار» در متروی توکیو شدند.[۵][۶]


تاریخچه [ویرایش]

زمین‌لرزه اقیانوس هند و حرکت امواج حاصل از آن. عدم وجود یک سامانه هشدار زودهنگام کارامد عامل اصلی مرگ بیش از ۲۲۰ هزار نفر بود.[۱۱] در حالی که وقوع زمین‌لرزه توسط یک سامانه هشدار به موقع کشف شده بود، زیر ساخت‌های لازم برای اطلاع‌رسانی فوری به مردم ساحلی وجود نداشت.[۱۲]
در سال ۱۳۲ (میلادی)، چانگ هنگ اولین زلزله‌نگار را ساخت. تصویر بازسازی شده از این لرزه‌نگار.

اولین سامانه آشکارساز زلزله [ویرایش]

اولین سامانه آشکارساز زمین‌لرزه در نیمه دوم دهه ۱۹۵۰ برای قطارهای شینکانسن پیاده‌سازی شد.

در پی ساخت اولین لرزه‌سنج حرکت قوی در ژاپن، اولین سامانه آشکارساز زمین‌لرزه در نیمه دوم دهه ۱۹۵۰ برای سیستم راه آهن این کشور پیاده‌سازی شد. زلزله ۷.۵ ریشتری نیگاتا باعث گسترش مناظره‌ها برای ساخت سیستم هشدار دهنده زلزله برای قطارهای در دست ساخت شینکانسن شد. با این حال زلزله ۶.۱ ماه آوریل سال ۱۹۶۵ و خسارات وارد به زیربناهای قطارهای شینکانسن بود که باعث تصمیم راه آهن ملی ژاپن به ساخت یک سیستم هشدار زلزله جدید شد. این سیستم هشدار زلزله با استفاده از لرزه‌سنج‌های معمولی زنگ خطر را به صدا در می‌آوردند و ثبت شکل موج می‌کردند ساخته شد. این لرزه‌سنج‌ها در امتداد خط شینکانسن هر ۲۰ - ۲۵ کیلومتر نصب شده و در صورتی که شتاب افقی حرکت زمین بیش از ۴۰ گالیله (سانتی متر بر مربع ثانیه) بود هشدار صادر می‌کرد. لرزش‌های کمتر از سطح آستانه ۴۰ گالیله به حساب زمین‌لرزه‌های کوچک و یا عبور قطار گذشته شده و گزارش نمی‌شد.[۵]

پیاده‌سازی عملی ایده کوپر [ویرایش]

در سال ۱۹۷۲ میلادی، محققان در ژاپن از طرح «سامانه زنگ خطر زلزله قوی ۱۰ ثانیه قبل» را پیشنهاد کردند که به تاره دکتر کوپر در سال ۱۸۶۸ شباهت داشت. با این حال کسی آن را تا این زمان عملی نکرده بود. محققان در سال ۱۹۸۲ موفق شدند اولین سامانه مبتنی بر «روش شناسایی جبهه» (بخش بعد را ببینید) را در قطارهای شینکانسن پیاده‌سازی کنند. این اولین نمونه پیاده‌سازی ایده دکتر کوپر بود. به دنبال آن در سال ۱۹۹۱ مکزیک نیز سامانه‌ای شبیه به این را پیاده‌سازی کرد.[۵]

تولد «سامانه تشخیص فوری زلزله و هشدار» [ویرایش]

زلزله با بزرگای گشتاوری ۶.۸ کوبه محرک تحقیقات بیشتری جهت بهبود سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه شد.

اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه در جهان که از مفهوم امواج پی استفاده می‌کند سامانه تشخیص فوری زلزله و هشدار[پانویس ۳] می‌باشد که به صورت عملی در ژاپن مورد استفاده قرار گرفته‌است. نمونه آزمایشی این دستگاه در سال ۱۹۸۴ شروع به اندازه گیری امواج پی کرد. از سال ۱۹۸۸ نمونه‌های صنعتی آن در تونل سیکان و از سال ۱۹۹۰ در ۱۴ ایستگاه قطارهای شینکانسن مورد استفاده قرار گرفت.[۵]

«سامانه تشخیص فوری و هشدار» قادر بودند که سه ثانیه پس از دریافت امواج پی زنگ خطر را به صدا در بیاورند و اولین سامانه کنترل خودکار قطار محسوب می‌شدند. از آنجایی که «سامانه تشخیص فوری و هشدار» قادر به پردازش گام به گام شکل موج‌ها بدون ذخیره سازی آنها بودند، و میزان پردازش چه زمانی که زلزله اتفاق بیافتد و چه نیفتد به یک میزان می‌بود، در هنگام وقوع زلزله سامانه به علت بار اضافه دچار نقص فنی نمی‌شد.[۵]


نحوه عملکرد انواع جدید سامانه [ویرایش]

نمودار لرزش زمین بر حسب زمان زلزله‌ای در سان فرانسیسکو در سال ۱۹۰۶ میلادی. همانطور که در این نمودار دیده می‌شود در ابتدا امواج پی‌ (P) رسیده و سپس امواج اس (S) فرا می‌رسند.
نحوه عملکرد سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه.

اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه در نیمه دوم دهه ۱۹۵۰ در ژاپن پیاده‌سازی شد، اما انواع جدید آن که از مفهوم «امواج پی» استفاده می‌کنند از دهه ۱۹۸۰ میلادی به بعد مورد استفاده قرار گرفتند.[۵] در هنگام وقوع زلزله، از مرکز زلزله دو موج با سرعت انتشار مختلف پخش می‌شود. امواج سریعتر (امواج پی) با سرعتی حدود ۷ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. این امواج به طور کلی آسیب کمی می‌رساند. امواج مخرب (موج اس) با سرعتی حدود ۴ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. بنابراین موج پی زودتر از موج اس قابل دریافت است و اختلاف زمانی میان زمان ثبت این دو موج حاوی اطلاعاتی در مورد موقعیت نسبی مرکز زلزله از محل حسگر دارد.[۱][۳] امواج رادیویی با سرعت ۳۰۰،۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند و این امکان اطلاع‌رسانی زلزله را فراهم می‌کند.[۵]

نحوه عملکرد این سامانه به دو گونه‌است: حسگری وقوع زلزله را در نزدیکی‌ مرکز آن حس کرده و از آنجایی که سرعت حرکت سریعترین امواج لرزه‌ای (یعنی امواج اولیه، یا امواج P) از سرعت حرکت امواج رادیویی کمتر است، هشدار مربوط به وقوع زلزله را چندین ثانیه قبل از رسیدن امواج زلزله به محل اسکان مردم به آنها می‌رساند.[۴][۱] این روش سامانه شناسایی جبهه[پانویس ۶] نامیده می‌شود و در صورتی‌ که مشاهدات حسگر امکان تعیین پارامترهای زلزله و برآورد خطرناک بودن آن را بدهد، فرایند هشداردهی تسریع می‌شود.[۵] اما حتی اگر سامانه وقوع زلزله را در مرکز آن حس نکرده باشد، هنوز امکان دادن هشدار وجود دارد: سریعترین امواج زمینی زلزله طول موج کوتاه داشته و به طور کلی آسیب کمی می‌رسانند و حتی ممکن است توسط انسان احساس نشوند.[۴]

چند ثانیه بعد - مدت زمان دقیق آن بستگی به فاصله کانون زمین‌لرزه با حسگر دارد - امواج مخرب با طول موج بلند (امواج ثانویه، یا امواج S) می‌رسند. سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه با استفاده از سامانه‌های لرزه‌نگار که قدرت تشخیص امواج اولیه را دارند پیش از رسیدن امواج مخرب وقوع آنها را هشدار می‌دهند. جهت بهبود دقت سامانه می‌توان از شبکه‌های حسگر استفاده کرد.[۴][۱] این روش سامانه در محل[پانویس ۷] نامیده می‌شود.[۵]

نحوه عملکرد سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه که برای یک مکان خاص - و نه یک ناحیه بزرگ - استفاده می‌شوند می‌تواند ساده‌تر باشد. کافی‌ است که موج پی‌ در همان مکان را جهت ارسال هشدار مورد استفاده قرار داد بدون اینکه نیازی به ارسال اطلاعات به نقاط دور، تخمین محل مرکز زلزله و یا بزرگی آن باشد.[۶]

فواید هشدار و فعالیت‌های مفید در زمان هشدار [ویرایش]

قطار واژگون شده در اثر زمین‌لرزه در سان فرانسیسکو. مربوط به زلزله‌ای در ۱۸ آوریل سال ۱۹۰۶.
نمونه‌ای از خسارات وارد در اثر یک زمین‌لرزه در ژاپن. تقریبا یک پنجم تمام زلزله‌های شش ریشتر یا قوی تر در ژاپن یا در نزدیکی‌ آن واقع می‌شوند.[۸]

هشدار زلزله چند ثانیه قبل از وقوع آن می‌تواند در کاهش خسارات زلزله و کاهش تلفات بسیار مؤثر باشد.[۴] هشدار می‌تواند باعث افزایش حاشیه ایمنی سیستم‌های مهندسی با تنظیم دقیق مانند نیروگاه‌های هسته‌ای شده و اقدامات ایمنی خودکار می‌تواند باعث کاهش در معرض قرار گرفتن زیرساخت‌های حمل و نقل و کاهش آسیب بالقوه به تجهیزات صنعتی بشود؛ قطع خطوط گاز برای جلوگیری از آتش‌سوزی مفید است. بعلاوه اگر نقشه میزان شدت زلزله در مناطق مختلف سریعاً فراهم باشد تیم‌های اضطراری می‌توانند در عرض چند دقیقه به جاهایی که به وجود آنها بیشتر نیاز است اعزام شوند. علاوه بر این، سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه می‌تواند باعث کاهش صدمه حوادث ثانویه‌ای که زلزله باعث وقوع آنها می‌شود، بشود.[۲] کارهای مفید دیگر مسیریابی دوباره جریان برق، تأخیر فرود هواپیماها، هشدار به اتاق‌های عمل بیمارستان‌ها، شروع استفاده از ژنراتورهای اضطراری و بستن خطوط نفت می‌باشد.[۹][۸]

سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه به دو دسته تقسیم می‌شوند. آنهایی که برای یک ناحیه بزرگ استفاده می‌شوند، و آنهایی که برای یک مکان خاص استفاده می‌شوند. بسته به نوع سامانه فعالیت‌هایی که در زمان دریافت هشدار باید انجام داد تغییر می‌کند.[۱۰] این فعالیت‌ها را می‌توان به دو دسته کلی قابل تقسیم کرد: کارهایی که به صورت خودکار قابل انجام است، و کارهایی که شهروندان باید انجام دهند.[۴] نمونه‌هایی از کارهایی که به صورت خودکار قابل انجام است به شرح زیر است: پایین آوردن سرعت قطارهای سریع‌السیر[۱]، خاموش کردن ماشین آلات سنگین و توقف آسانسورها، قطع خودکار جریان گاز و آب،[۴] ذخیره سازی اطلاعات حیاتی رایانه‌ها جهت از دست نرفتن آنها،[۶] و جلوگیری از ورود وسایل نقلیه به جاده‌ها.[۸]

نمونه‌هایی از کارهایی که شهروندان باید انجام دهند به شرح زیر است: گرفتن پناه زیر میز، دور شدن از دیوارهای سنگی، خروج از آسانسور،[۱] دور شدن از اشیا خطرناک (مانند قفسه‌های کتاب پشتیبانی نشده، مواد شیمیایی خطرناک، ماشین آلات خطرناک)،[۸] و در صورتی که فرصت هست قطع جریان گاز و آب خانه (زیرا باز بودن گاز ممکن است باعث آتش سوزی شود و بسیار خطرناک است و باز بودن آب می‌تواند عملیات نجات را دشوار کند).[۴] همچنین هشدار چند ثانیه می‌تواند جان کارگران را در محل‌های ساخت و ساز نجات دهد زیرا برای مثال، کارگران به تیر آهن دست گرفته و یا جرثقیل‌ها را به جهت‌های امن تر حرکت داد.[۱]

در مواردی که ساختمان سازی غیراصولی انجام شده و همچنین ساختار گسل‌ها به وضوح شناخته شده و به اندازه کافی دور از ساختمان‌ها هستند، سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه ابزار کارآمدی می‌تواند باشد. اما اگر مرکز زلزله نزدیک باشد، هنوز هم میتوان خسارات را تا حدی از طریق کم کردن سرعت قطارها، تغییر چراغ‌های ترافیک به قرمز، بستن دریچه‌های نفت و گاز در خطوط لوله و شاهراه‌های اصلی، توقف اضطراری نیروگاه‌های هسته‌ای و هشدار به جمعیت ساکن در مناطق پایین سدهای بزرگ کاهش داد.[۲] بعلاوه حتی اگر مرکز زلزله نزدیک به یک شهر باشد، هنوز میتوان به شهرهای اعتراف هشدار داد و خسارات را در آنها کم کرد.[۱۹] از طرف دیگر در مورد شهروندانی که درون ساختمان‌ها هستند زلزله شناس هارو کاناموری با اشاره به زمین‌لرزه ماه می‌ ۲۰۰۸ میلادی در چین که هزاران کشته بر جا گذاشت می‌نویسد که حتی اگر سامانه هشداری در چین وجود داشت اثر آن به دلیل ساختمان سازی غیراصولی کُند می‌شد زیرا هشدار چند ثانیه زمانی که کل ساختمان فرو ریخته شود خیلی مفید نخواهد بود.[۱] به دلیل کافی‌ نبودن زمان برای ترک ساختمان در بسیاری از موارد، برخی از محققان کاربرد اصلی‌ سامانه هشدار زلزله را حفاظت از سیستم‌های حساس و کاهش تبعات زلزله می‌دانند.[۱۰] همچنین به دلیل جدید بودن این سامانه‌ها هنوز معلوم نیست که دقیقاً این سامانه‌ها در زلزله‌های بسیار بزرگ و یا در زمین‌لرزه‌های در مسافت‌های کم (کمتر از ۳۰ کیلومتر با مرکز زمین‌لرزه) تا چه حد موفق خواهند بود. در اندک نمونه‌های فعالیت این سامانه، در ماه اکتبر سال ۲۰۰۴، زلزله‌ای ۶.۶ ریشتری توسط سامانه هشدار در ژاپن به صورت موفقیت آمیزی شناسایی شد، و پس از یک ثانیه باعث فعال شدن ترمزهای خودکار یک قطار سریع‌السیر که با سرعت ۲۰۰ کیلومتر در ساعت در حرکت بود، شد. قطار نهایتاً چند ثانیه بعد از خط خارج شد ولی‌ این حادثه هیچ کشته‌ای بر جا نگذاشت.[۲۰]

علاوه بر اینها شرکت‌های ساختمانی در ژاپن در حال توسعه ساختمان‌های با سیستم‌های کنترل نیمه فعال هستند. این ساختمان‌ها می‌توانند خواص مکانیکی خود را در چند ثانیه تغییر داده تا بهتر حرکت زمین را تحمل کنند. اجرای این «مهندسی چند ثانیه» نیاز به ارزیابی دقیق از نرخ آژیرهای کاذب[پانویس ۸] و آژیرهای از دست رفته[پانویس ۹] دارد.[۲]

احتیاط‌های هنگام استفاده از سامانه [ویرایش]

لازم است که به شهروندان تعلیمات کافی‌ در مورد نحوه واکنش هنگام شنیدن پیام هشدار داده شود. مهم است که شهروندانی که در مکان‌ها و یا ساختمان‌های شلوغ حضور دارند همگی‌ به سمت در خروجی هجوم نیاورند.[۴] در واقع اگر طرح سامانه هشدار بدرستی اجرا نشود و یا آموزش‌های لازم داده نشود ممکن است امنیت عمومی به مخاطره افتاده و منجر به وحشت توده مردم بشود.[۸]

بکارگیری سامانه [ویرایش]

نقشه خطر لرزه‌ای جهان.

تمامی سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه باید باید به گونه‌ای طراحی شوند که قدرت تشخیص سریع زمین‌لرزه را داشته و تمام مراحل مدیریت شان خودکار باشد (چرا که قضاوت انسان ممکن زمان‌بر و آمیخته به خطا باشد). بکارگیری سامانه همچنین نیازمند آموزش‌های عمومی معانی هشدارهای مختلف صادر شده توسط سامانه می‌باشد. همچنین مهم است که مأموران رسیدگی به زلزله آموزش کافی‌ دیده و کتابچه‌های راهنمای مقابله با زلزله چاپ و پخش شود. نکته مهم دیگر این است که امکان هشدارهای اشتباه و خطا در محاسبات به رسمیت شناخته شود و سازمانی که وظیفه اطلاعات رسانی در این مورد را دارد بتواند ریسک کند و اعلام خطر کند. و البته بدیهی است که باید برای کاهش احتمال هشدار غلط تلاش کرد.[۵]

همچنین تحقیقات دانشگاهی بر روی ناحیه‌ای که سامانه هشدار در آن قرار داده می‌شود میتواند به کارآمدی آن کمک کند زیرا توزیع احتمالی تکان‌های زمین به موقعیت جغرافیایی وابسته‌است و این اطلاعات در تخمین موقعیت مرکز زلزله و شدت آن می‌تواند مفید باشد.[۱۹]

بکارگیری سامانه توسط کشورها [ویرایش]

سامانه هشدار لحظه‌ای ملی ژاپن در فوریه ۲۰۰۷ راه اندازی شد. این سامانه ماهواره‌ای بوده و به مقامات این امکان را می‌دهد که به سرعت هشدار را به رسانه‌های محلی، و به طور مستقیم از طریق بلندگو به شهروندان برساند.

تکنولوژی «سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه» بسیار جدید بوده و هنوز در مرحله پژوهش قرار دارد. شکل‌های اولیه این فناوری تنها در کشورهای‌ مانند ژاپن، تایوان و مکزیک پیاده‌سازی شده‌است و هفت یا هشت کشور دیگر، و از جمله ایالات متحده آمریکا، هنوز در حال تحقیق بر روی آن هستند. این تکنولوژی در حال حاضر تنها تکنولوژی‌ای است که قابلیت پیش‌بینی‌ زلزله در لحظاتی قبل از وقوع زلزله را دارد.[۱] دولت ایتالیا در مرحله توسعه و پیاده‌سازی سامانه هشدار برای مناطق جنوبی این کشور می‌باشد؛ جزئیات پیشرفت حاصل شده تا سال ۲۰۰۷ میلادی در این مقاله آورده شده‌است.[۲۱] سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه رومانی و ترکیه در دست اقدام هستند.[۷] در ایالت کالیفرنیا در آمریکا کمیته‌ای در سال ۱۹۸۸ نصب سامانه‌های هشدار را از نظر منفعتشان در مقابل هزینه‌شان مقرون به صرف ندانست، اما گزارش شورای ملی تحقیقات ایالات متحده آمریکا و پیشرفت‌های سریع تکنولوژیکی این دیدگاه را به‌زودی تغییر داده و اطلاعات مربوط به زلزله تقریباً به صورت بیدرنگ فراهم شد.[۲۲] امروزه پژوهشگران آمریکایی نیز نمونه‌های آزمایشگاهی سامانه هشدار را ساخته‌اند.[۲۱]

به عنوان نمونه مشخصات سامانه ارسال هشدار بر روی تلفن همراه ژاپن به شرح زیر است:[۳]

  • زمان و مکان توزیع: مرکز هواشناسی ژاپن کشور را به ۱۸۶ منطقه هشدار تقسیم کرده‌است. پیام هشدار به مناطقی فرستاده می‌شود که قدرت لرزش ۴ ریشتر و یا بیشتر تخمین زده می‌شود.[۳]
  • به چه کسی و چه زمانی توزیع شود: کاربرانی که در منطقه هستند و تلفن همراه آنها قابلیت دریافت پیام هشدار را دارد باید آن را در اولین فرصت ممکن دریافت کنند زیرا ممکن است که حرکات زمین کمی‌ قبل از زمان مشخص شده شروع شود در صورتی‌ که کاربران به مرکز زلزله نزدیکتر باشند.[۳]
  • محتویات پیام ارسالی: تا آنجا که ممکن است از متن‌های مشخص و یکسانی استفاده شود و پیام ارسالی بر تلفن‌های همراه با متن نمایش داده شده در تلویزیون یکسان باشد. متن پیش فرض به شرح زیر است: «هشدار زود هنگام زلزله ○ ○ ○: زلزله قوی در منطقه △ △ △ □ □ □».[۳]

پروتکل‌های مربوط به پیاده‌سازی این سامانه در این مقاله توضیح داده شده‌اند.


ساخت وبلاگ در میهن بلاگ

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | اخبار کامپیوتر، فناوری اطلاعات و سلامتی مجله علم و فن | ساخت وبلاگ صوتی صدالاگ | سوال و جواب و پاسخ | رسانه فروردین، تبلیغات اینترنتی، رپرتاژ، بنر، سئو