Система предупреждения о землетрясениях или система сигнализации о землетрясениях представляет собой систему акселерометров , сейсмометров , связи, компьютеров и сигнализации, которая разработана для быстрого оповещения соседних регионов о существенном землетрясении , как только оно начинается. Это не то же самое, что прогноз землетрясений , который в настоящее время не способен выдавать решительные предупреждения о событиях.
Землетрясение вызвано высвобождением накопленной энергии упругой деформации во время быстрого скольжения вдоль разлома . Скольжение начинается в каком-то месте и прогрессирует от гипоцентра в каждом направлении вдоль поверхности разлома. Скорость продвижения этого разрыва разлома медленнее и отличается от скорости результирующих продольных и поперечных волн , причем продольная волна движется быстрее поперечной волны. Продольные волны всегда меньше по амплитуде, чем разрушительные поперечные волны, которые являются наиболее разрушительными для конструкций, особенно зданий, имеющих резонансный период, аналогичный периоду излучаемых волн. Обычно эти здания имеют высоту около восьми этажей. Эти волны будут наиболее сильными на концах скольжения и могут проецировать разрушительные волны далеко за пределы разлома. Интенсивность таких отдаленных эффектов сильно зависит от местных условий грунтов в регионе, и эти эффекты учитываются при построении модели региона , которая определяет соответствующие реакции на конкретные события.
Такие системы в настоящее время применяются для определения надлежащей реакции на событие в режиме реального времени со стороны машиниста поезда в городских железнодорожных системах, таких как BART (Bay Area Rapid Transit) и метрополитен Лос-Анджелеса . [1] Надлежащая реакция зависит от времени предупреждения, местных условий полосы отвода и текущей скорости поезда.
По состоянию на 2024 год в Китае [3] , Японии [4] , Тайване [5] , Южной Корее [6] и Израиле [7] действуют комплексные общенациональные системы раннего оповещения о землетрясениях, которые оповещают людей в пострадавших районах с помощью беспроводных оповещений о чрезвычайных ситуациях (WEA), телевизионных оповещений, объявлений по радио или с помощью сирен гражданской обороны .
Такие страны, как Мексика , [8] США [9] и Канада [10] имеют региональные системы предупреждения о землетрясениях и оповещают людей, используя те же технологии, которые упоминались ранее. В частности, Мексиканская система сейсмического оповещения охватывает районы центральной и южной Мексики, включая Мехико и Оахаку, используя сирены гражданской обороны, в то время как ShakeAlert охватывает Калифорнию , Орегон , Вашингтон в США и Британскую Колумбию в Канаде, используя WEA.
Такие страны, как Гватемала , [11] Сальвадор , [12] Никарагуа , [13] Коста-Рика [14] и Румыния [15] развернули системы, которые оповещают только определенных пользователей посредством загрузки приложений. В то время как системы тестируются в Италии , Франции , Турции , Швейцарии , Чили , Перу , Индонезии .
Самые ранние автоматизированные системы предварительного обнаружения землетрясений были установлены в 1990-х годах; например, в Калифорнии система пожарной станции Калистоги , которая автоматически включает сирену по всему городу, чтобы предупредить жителей всего района о землетрясении. [16] Некоторые пожарные службы Калифорнии используют свои системы оповещения для автоматического открытия подъемных дверей пожарных станций до того, как землетрясение выведет их из строя. Хотя многие из этих усилий являются государственными, несколько частных компаний также производят системы раннего оповещения о землетрясениях для защиты инфраструктуры, такой как лифты, газопроводы и пожарные станции.
В 2009 году система раннего оповещения ShakeAlarm была установлена и введена в эксплуатацию в Ванкувере , Британская Колумбия , Канада . Она была размещена для защиты части критической транспортной инфраструктуры под названием туннель Джорджа Мэсси , который соединяет северный и южный берега реки Фрейзер . В этом приложении система автоматически закрывает ворота на входах в туннель, если приближается опасное сейсмическое событие. [17] Успех и надежность системы были таковы, что по состоянию на 2015 год было установлено несколько дополнительных систем на западном побережье Канады и Соединенных Штатов, и планируется еще больше.
29 августа 2024 года в Британской Колумбии Министерством природных ресурсов Канады (NRCan) была запущена Канадская система раннего оповещения о землетрясениях, и, как ожидается, она будет расширена на юг Квебека и восток Онтарио позднее в 2024 году. Оповещения, генерируемые этой системой, доставляются населению через Национальную систему оповещения населения страны . [18] [19] Система раннего оповещения была разработана в сотрудничестве с Геологической службой США (USGS) и основана на системе ShakeAlert USGS. [20] Хотя эти две системы различны, USGS и NRCan используют общее программное обеспечение для обработки, алгоритмы и данные в реальном времени. [21] [22]
Самая ранняя система оповещения о землетрясениях в Китае была построена в 1990-х годах. [23] Разрушения от землетрясения в Сычуани 2008 года стимулировали инвестиции Китая в общенациональные системы раннего оповещения о землетрясениях (EEWS). Было установлено большое количество станций мониторинга, датчиков и аналитических систем для повышения точности, оперативности и полноты данных о землетрясениях. В июне 2019 года Институт по снижению сейсмических рисков Чэнду, являющийся частью национальной системы EEWS, успешно предупредил различные поселки о землетрясении магнитудой 6,0 М за 10–27 секунд до прихода ударной волны. [24] В 2023 году Управление по землетрясениям Китая объявило, что национальная EEWS завершена со 150 000 станций мониторинга, управляемых тремя национальными центрами, 31 провинциальным центром, 173 префектурными и муниципальными центрами. Это крупнейшая сейсмическая сеть в мире. [23]
Система раннего оповещения о землетрясениях в Японии была введена в эксплуатацию в 2006 году. Система, оповещающая общественность, была установлена 1 октября 2007 года. [25] [26] Она была частично смоделирована по образцу Системы экстренного обнаружения и оповещения о землетрясениях (UrEDAS ) Японских железных дорог , которая была разработана для обеспечения автоматического торможения сверхскоростных поездов . [27]
Гравиметрические данные землетрясения Тохоку 2011 года были использованы для создания модели для увеличения времени предупреждения по сравнению с сейсмическими моделями, поскольку гравитационные поля распространяются со скоростью света , намного быстрее, чем сейсмические волны. [28]
Мексиканская система сейсмического оповещения , также известная как SASMEX, начала работу в 1991 году и начала публично публиковать оповещения в 1993 году. Она финансируется правительством Мехико с финансовыми взносами от нескольких штатов, которые получают оповещение. Первоначально обслуживая Мехико с двенадцатью датчиками, система теперь имеет 97 датчиков и предназначена для защиты жизни и имущества в нескольких центральных и южных мексиканских штатах.
Геологическая служба США ( USGS) начала исследования и разработку системы раннего оповещения для западного побережья США в августе 2006 года, а система стала доступной для демонстрации в августе 2009 года. [29] После различных этапов разработки версия 2.0 была запущена осенью 2018 года, что позволило «достаточно функциональной и протестированной» системе начать Фазу 1 оповещения Калифорнии, Орегона и Вашингтона . [30]
Несмотря на то, что ShakeAlert могла оповещать общественность с 28 сентября 2018 года, сами сообщения не могли быть распространены до тех пор, пока различные частные и государственные партнеры по распространению не завершили разработку мобильных приложений и не внесли изменения в различные системы оповещения о чрезвычайных ситуациях. Первой общедоступной системой оповещения было приложение ShakeAlertLA, выпущенное в канун Нового года 2018 года (хотя оно оповещало только о толчках в районе Лос-Анджелеса ). [31] 17 октября 2019 года Cal OES объявила о развертывании системы распространения оповещений по всему штату в Калифорнии с использованием мобильных приложений и системы беспроводных оповещений о чрезвычайных ситуациях (WEA). [32] [33] [34] Калифорния называет свою систему Калифорнийской системой раннего предупреждения о землетрясениях. Система распространения оповещений по всему штату была развернута в Орегоне 11 марта 2021 года [35] и в Вашингтоне 4 мая 2021 года, завершив создание системы оповещения для Западного побережья. [36] [37]
В январе 2013 года Франческо Финацци из Университета Бергамо начал исследовательский проект Earthquake Network , целью которого является разработка и поддержка краудсорсинговой системы оповещения о землетрясениях на основе сетей смартфонов. [2] [38] Смартфоны используются для обнаружения толчков земли, вызванных землетрясением, и предупреждение выдается сразу же после обнаружения землетрясения. Люди, живущие на большем расстоянии от эпицентра и точки обнаружения, могут быть предупреждены до того, как их достигнут разрушительные волны землетрясения. Люди могут принять участие в проекте, установив приложение Android «Earthquake Network» на свои смартфоны. Для получения оповещений приложению требуется телефон.
В феврале 2016 года Сейсмологическая лаборатория Беркли при Калифорнийском университете в Беркли (UC Berkeley) выпустила мобильное приложение MyShake. Приложение использует акселерометры в телефонах, которые стационарны и подключены к источнику питания, для регистрации тряски и передачи этой информации обратно в лабораторию. [39] [40] Система выдает автоматические предупреждения о землетрясениях магнитудой 4,5 и более. [40] Калифорнийский университет в Беркли выпустил японскую версию приложения в мае 2016 года. [41] К декабрю 2016 года приложение зафиксировало около 400 землетрясений по всему миру. [42]
11 августа 2020 года Google объявила, что ее операционная система Android начнет использовать акселерометры в устройствах для обнаружения землетрясений (и отправки данных на «сервер обнаружения землетрясений» компании). Поскольку миллионы телефонов работают на Android, это может привести к созданию крупнейшей в мире сети обнаружения землетрясений. [43]
Первоначально система собирала только данные о землетрясениях и не выдавала оповещения (за исключением Западного побережья США, где она предоставляла оповещения, выдаваемые системой ShakeAlert Геологической службы США, а не собственной системой обнаружения Google). На этом раннем этапе данные, собранные устройствами Android, использовались только для предоставления быстрой информации о ближайшем землетрясении через Google Search , но всегда планировалось выдавать оповещения на основе возможностей обнаружения Google в будущем. [43]
28 апреля 2021 года Google объявила о развертывании системы оповещений в Греции и Новой Зеландии — первых странах, которые получат оповещения на основе собственных возможностей обнаружения Google. [44] В июне 2021 года оповещения Google были распространены на Турцию , Филиппины , Казахстан , Кыргызскую Республику , Таджикистан , Туркменистан и Узбекистан. [45] В сентябре 2024 года Google объявила, что теперь их предупреждения будут охватывать всю территорию Соединенных Штатов (включая районы, не отслеживаемые ShakeAlert Геологической службы США); в то время оповещения о землетрясениях могли быть доставлены в 97 других стран. [46]
11 августа 2020 года Linux Foundation , IBM и Grillo анонсировали первую полностью открытую систему раннего оповещения о землетрясениях, включающую инструкции для недорогого сейсмометра, облачную систему обнаружения, панель инструментов и мобильное приложение. [47] Этот проект поддерживается USAID , Clinton Foundation и Arrow Electronics . Системы раннего оповещения о землетрясениях на базе смартфонов зависят от плотной сети пользователей вблизи зоны землетрясения, тогда как OpenEEW вместо этого сосредоточился на предоставлении доступных устройств, которые можно развернуть в отдаленных регионах, близких к местам, где могут начаться землетрясения. Все компоненты этой системы имеют открытый исходный код и доступны в репозиториях проекта на GitHub .
Социальные сети, такие как Twitter и Facebook, играют важную роль во время стихийных бедствий. [48] Геологическая служба США ( USGS ) исследовала возможность сотрудничества с социальной сетью Twitter для более быстрого создания ShakeMaps. [49] [50]
Ученые Калифорнийского университета в Беркли сегодня выпускают бесплатное приложение для Android, которое использует способность смартфона регистрировать сотрясения земли от землетрясения, с целью создания всемирной сети сейсмического обнаружения, которая в конечном итоге могла бы предупреждать пользователей о надвигающихся толчках от близлежащих землетрясений.
