Ένας από τους βασικούς λόγους για τους οποίους οι άνθρωποι φοβούνται τόσο τους σεισμούς, είναι ότι δεν έχουν χρόνο να προετοιμαστούν καθώς συμβαίνουν ξαφνικά. Αυτή η συνθήκη είναι που κάνει και πολλούς σεισμούς φονικούς, μαζί βέβαια και με άλλες παραμέτρους όπως είναι για παράδειγμα τα μη αντισεισμικά κτήρια ή οι πρόχειρα κατασκευασμένες κατοικίες.

Μια νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι μπορεί να είναι δυνατό να ανιχνευθούν μεγάλοι σεισμοί αρκετές ημέρες ή ακόμα και μήνες πριν «χτυπήσουν». Κι αν όντως οι επιστήμονες καταφέρουν κάτι τέτοιο, το αποτέλεσμα θα οδηγούσε σε επανάσταση σε ό,τι αφορά στις στρατηγικές ετοιμότητας και αντιμετώπισης σεισμών.

Ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Τάρσιλο Τζιρόνα του Γεωφυσικού Ινστιτούτου UAF που εδρεύει στην Αλάσκα, έχει αναπτύξει μια καινοτόμο προσέγγιση για την πρόβλεψη σεισμών. Η μέθοδος ανίχνευσης χρησιμοποιεί προηγμένη τεχνολογία για την παρακολούθηση ανεπαίσθητων σεισμικών μετατοπίσεων που συχνά προηγούνται σημαντικών δονήσεων.

«Η αποκάλυψη των προδρομικών σημάτων των δυνητικά καταστροφικών σεισμών είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της δυναμικής του φλοιού της Γης και για την παροχή αξιόπιστων σεισμικών προειδοποιήσεων», σημειώνουν οι ερευνητές.

«Οι πρόδρομοι σεισμοί είναι διφορούμενοι, αλλά πρόσφατες πειραματικές μελέτες υποδεικνύουν ότι ισχυρά προειδοποιητικά σημάδια μπορεί να προηγούνται των μεγάλων σεισμικών γεγονότων βραχυπρόθεσμα.

Ανιχνεύοντας τεκτονικές αναταραχές χαμηλού επιπέδου σε περιοχές, οι επιστήμονες στοχεύουν να παρέχουν νωρίτερα και με ακρίβεια προβλέψεις για το πότε και πού μπορεί να σημειωθούν μεγάλοι σεισμοί.

Η έρευνα αποτελεί σύγκλιση μελετών σεισμικής δραστηριότητας και μηχανικής μάθησης, εστιάζοντας συγκεκριμένα στους πρόδρομους σεισμούς. Η ομάδα UAF συνεργάστηκε με την ελληνίδα γεωλόγο Κυριακή Δρυμώνη από το Πανεπιστήμιο Ludwig-Maximilians με έδρα στο Μόναχο της Γερμανίας.

«Όπως προκύπτει από τα στοιχεία, οι προηγμένες στατιστικές τεχνικές, ιδιαίτερα η μηχανική μάθηση, έχουν τη δυνατότητα να εντοπίζουν πρόδρομους σεισμούς μεγάλου μεγέθους αναλύοντας σύνολα δεδομένων που προέρχονται από καταλόγους σεισμών», τονίζει ο καθηγητής Τζιρόνα.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο για τη σάρωση δεδομένων για μη φυσιολογική σεισμική δραστηριότητα, εντοπίζοντας σημαντικά μοτίβα που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν έναν επικείμενο σεισμό.

Μελέτες περιπτώσεων από την Αλάσκα και την Καλιφόρνια

Ο Τζιρόνα και η Δρυμώνη επικεντρώθηκαν σε δύο περιστατικά: τον σεισμό στο Άνκορατζ, στην Αλάσκα, το 2018 με μέγεθος 7,1 Ρίχτερ και τους σεισμούς του 2019 στο Ριτζκρεστ της Καλιφόρνια, που ήταν μεγέθους 6,4 και 7,1 Ρίχτερ.

Οι ειδικοί ανακάλυψαν ότι των σεισμών κραδασμών προηγήθηκαν περίπου τρεις μήνες ασυνήθιστης περιφερειακής σεισμικότητας μικρού μεγέθους. Αυτή η δραστηριότητα κάλυπτε περίπου το 15% έως 25% της Νότιας Κεντρικής Αλάσκας και της Νότιας Καλιφόρνια.

Ο σεισμός του Άνκορατζ, που σημειώθηκε στις 30 Νοεμβρίου 2018 στις 8:29 π.μ., προκάλεσε σημαντικές ζημιές σε δρόμους, αυτοκινητόδρομους και κτήρια.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πιθανότητα να συμβεί ένας ισχυρός σεισμός εντός 30 ημερών αυξήθηκε απότομα σε περίπου 80% περίπου τρεις μήνες πριν από τον σεισμό, ενώ λίγες ημέρες πριν χτυπήσει ο Εγκέλαδος, η πιθανότητα είχε φτάσει το 85%.

Πρόδρομη δραστηριότητα και γεωλογικά αίτια

Μεγάλο μέρος της αναταραχής που προηγήθηκε αυτών των ισχυρών σεισμών εντοπίστηκε ως σεισμική δραστηριότητα με μεγέθη μικρότερα από 1,5.

Οι Τζιρόνα και Δρυμώνη προτείνουν ότι η δραστηριότητα του πρόδρομου μικρού μεγέθους θα μπορούσε να οφείλεται σε σημαντική αύξηση της πίεσης του υγρού μέσα σε ένα ρήγμα.

«Η αυξημένη πίεση ρευστού πόρων σε ρήγματα που οδηγούν σε μεγάλους σεισμούς αλλάζει τις μηχανικές ιδιότητες των ρηγμάτων, γεγονός που με τη σειρά του οδηγεί σε ανομοιόμορφες διακυμάνσεις στο τοπικό πεδίο τάσεων», εξήγησε η Δρυμώνη. «Προτείνουμε αυτές οι ανομοιόμορφες παραλλαγές να ελέγχουν την ανώμαλη, πρόδρομη σεισμικότητα χαμηλού μεγέθους».

Πρόοδοι στην έρευνα για τους σεισμούς

Η μελέτη καταδεικνύει ότι η μηχανική μάθηση επιτρέπει σημαντικές προόδους στην έρευνα για τους σεισμούς. «Τα σύγχρονα σεισμικά δίκτυα παράγουν τεράστια σύνολα δεδομένων που, όταν αναλυθούν σωστά, μπορούν να προσφέρουν πολύτιμες γνώσεις για τους προδρόμους των σεισμικών γεγονότων», σημείωσε ο καθηγητής Τζιρόνα.

Ωστόσο, οι ερευνητές προειδοποιούν να μην αναπτύξουν αμέσως τον αλγόριθμό τους σε μια νέα περιοχή χωρίς επαρκή εκπαίδευση που βασίζεται στο ιστορικό σεισμικότητας της.

Οι ειδικοί τονίζουν τη σημασία της δοκιμής της μεθόδου σε σενάρια σχεδόν σε πραγματικό χρόνο για τον εντοπισμό και την αντιμετώπιση πιθανών προκλήσεων πρόβλεψης.

Επιπτώσεις για τη δημόσια ασφάλεια

Η ικανότητα παραγωγής αξιόπιστων προβλέψεων σεισμών έχει βαθιές επιπτώσεις για τη δημόσια ασφάλεια, την ετοιμότητα για καταστροφές και την οικονομική σταθερότητα.

«Η ακριβής πρόβλεψη έχει τη δυνατότητα να σώσει ζωές και να μειώσει τις οικονομικές απώλειες παρέχοντας έγκαιρες προειδοποιήσεις που επιτρέπουν την έγκαιρη εκκένωση και προετοιμασία», τονίζει ο Τζιρόνα. «Ωστόσο, η αβεβαιότητα που είναι εγγενής στην πρόβλεψη σεισμών εγείρει επίσης σημαντικά ηθικά και πρακτικά ερωτήματα».

«Οι ψευδείς συναγερμοί μπορούν να οδηγήσουν σε περιττό πανικό, οικονομική αναστάτωση και απώλεια της εμπιστοσύνης του κοινού, ενώ οι χαμένες προβλέψεις μπορεί να έχουν καταστροφικές συνέπειες».